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1、姓名 班级 学号实验日期节次一教师签字 成绩实验名称 抢答器-计时器设计电路1. 实验目的（1）通过实验巩固和加强对书本知识的掌握；（2）提高自己的创新意识；（3）培养动手能力和独立设计并解决问题的能力；（4）利用芯片的多种功能以实现四路抢答的功能、计时功能。2. 总体设计方案或技术路线4人抢答器：用与非门构成的4人抢答电路，4个数据开关S1-S4由四位抢答者控制，无人 抢答时，开关处于0状态，对应的与非门（74LS20）输出均为1，对其余的三个与非门无影 响；当其中任意一位抢答者将开关扳向1时，对应的与非门输出为0电平，将其余的3个与 非门锁死，令其开关输入1时不起作用，实现锁存功能。再经过
2、一与非门将输出结果通过指 示灯显示出来。1分钟计时电路：本电路由主持人控制，当4人抢答器确定答题选手后主持人按下开关S1A 将计时电路接通，开始计时。本电路由555定时器产生秒脉冲，经放大电路对其输出的电平 进行10倍放大，放大器输出电平作为控制计时器秒个位的74LS161的输入脉冲。2个74LS161 构成60进制计数器，并连接DCD数码管进行数字显示。时间到达60秒后蜂鸣器报警。3. 实验电路图图1 4人抢答器图21分钟计时电路4. 仪器设备名称、型号2个74LS00； 2个74LS20； 1个555定时器；1个双集成运算放大器LM358； 2个74LS161;1个74LS08； 1个5V
3、蜂鸣器；2个DCD数码管5. 理论分析或仿真分析结果4人抢答器：4人抢答器的主体是74LS20。四名选手通过各自的开关答题，答题信号作为输 入，输入到74ls20的一个端口。其余三个端口由除本身以外的另外三个74LS20的输出端接 入。无人抢答时，开关处于0状态，对应的与非门（74LS20）输出均为1，对其余的三个与 非门无影响；当其中任意一位抢答者将开关扳向1时，对应的与非门输出为0电平，将其余 的3个与非门锁死，令其开关输入1时不起作用，从而实现锁存功能。74LS00的两个输入 端口分别接高电平（或悬空）、接对应74LS20的输出端，将抢答结果以高、低电平的形式输 出，再通过接一个指示灯对
4、抢答结果进行显示。选手按下答题键，来一触发信号触发，对应 输出为“1”，其对应指示灯亮。1分钟计时电路：本电路主要有三部分组成：秒脉冲的产生、放大、计时。第一部分是秒脉 冲的产生。当4人抢答电路确定答题选手后开始进行答题时。主持人按下开关S1A, 555定 时器进行工作，产生秒脉冲，但其产生的秒脉冲高电平仅有0.5V，不足以驱动后续电路， 故借助1个双集成运算放大器LM358对555集成电路产生的秒脉冲进行10倍放大，使其输 出的高电平达到5V。接着将秒脉冲接入由2个74LS161组成的60进制计数器，计数器个 位、十位分别接一个DCD数码管进行数字显示，每来一个秒脉冲，数码管显示的数字进一，
5、 到达59后归零并通过蜂鸣器进行报警，然后继续重新计选手超出的时间。6. 详细实验步骤及实验结果数据记录（包括各仪器、仪表量程及内阻的记录）（1）准备实验所需的元器件；（2）连线前首先分析并注意连线时可能出现的问题；（3）根据电路图分模块连线；（4）检查线路，确认无误后开始测试；（5）若出现问题，再次检查线路、分析出现问题的原因，直到解决问题，得出预期结 果；（6）整理实验台；（7）完成实验报告。7. 实验结论（1）利用74LS20可实现信号的触发输入和信号的锁存功能；（2）利用555定时器可产生秒脉冲，但其输出的高电平过低不足以驱动其他TTL芯片， 故需要进行放大后才能传递至后续电路（3）利
6、用74LS161可实现60进制的计数功能，从而达到计时的目的8. 实验中出现的问题及解决对策（1）出现的问题：实验中按设计好的电路连接，但实验室没有需要的元件；电路连接好后，测试时发现功能不能完全实现。实验时实验箱中芯片排列密集，连接好一 部分电路后实验箱就布满了导线，难以继续连接未连接的电路。（2）解决对策：没有需要的元器件，可以通过其他元件或其他元件的组合来实现，实验室没有非门就可以用信号与“1”信号的与非来实现；电路连接好后未实现预 期功能就分模块对电路进行检查，看看是导线连接有误还是电路设计有误， 结果发现导线连接有误，重新连接后即可实现预期功能。实验箱布满导线 后难以继续进行可以通过
7、两方面来解决，一是实验刚开始时就合理布局。如果空间实在有限，刻在借助一个实验箱来完成余下的电路连接。9. 本次实验的收获和体会、对电路实验室的意见或建议（1）收获和体会：这次实验和以往的实验不一样，以前的实验都是我们按照指导书和实验 报告一步步来，并且有教学视频作为参考，我们很容易就能完成试验。但这次自主设 计性实验从一开始其主动权就掌握在我们自己手里，我们根据自己所学的东西，挑自 己感兴趣的一个方面来进行电路的设计。实验前期我们都用电路设计软件进行电路的 设计和仿真，虽然自己已开始设计的电路很不完整，更尴尬的是仿真软件都无从下手， 但经过自己的一步步摸索后，终于慢慢的开始对他有一定的了解。我
8、通过和同学的交 流，慢慢地去完善自己的电路，有什么新想法也想很快加进去。实验前期我们设计了 很多种自己感兴趣的电路，感觉这个过程非常有意思，让我们能真真正正地投入到电 路设计中去，进一步去巩固自己学过的知识。而且，在整个实验过程中，自己虽然遇 到了很多的困难，但最终通过自己的努力一个个去解决了，这让我们在今后的学习生 活中能更加坚持，去解决那些我们认为很难的东西。另外，这次实验也让我更加懂得 自学的重要性，因为需要进行电路仿真，所以我们也是自己去学习multisim12.0， 现在基本能够熟练的使用它来完成所需完成的任务。（2）对实验室的建议：我们学校的实验室相比其他学校应该是很完善了，但是仍然存在几 点不足，一是元器件种类不足，建议实验室能多采购些学生在设计性实验中容易用到 的元器件；二是实验时学生太多，老师有些忙不过来，建议实验室在自主设计性实 验高峰期多安排一些助教；三是实验室实验箱配备的导线不足，实验期间很多同学都 遇到这样的问题，建议实验室对每台实验箱稍微多配一些导线；最后就是实验箱有些 接触不良，建议实验室进行定期检查。10. 参考文献1 杨世彦.电工学（中册）电子技术.北京：机械工业出版社，2008： 5.2 王宇红.电工学实验教程.北京：机械工业出版社，2013： 6.3 肖景和.数字集成电路应用精粹.北京：人民邮电出版社，2002： 6.
