抢答电路制作：任务实施

1.抢答电路分析

(1)电路组成

基本RS触发器组成的抢答器电路如图5-8所示。该电路是一个4人抢答器，通过4个开关S1、S2、S3、S4进行抢答，谁先按下按键，则与其对应的发光二极管被点亮，表示此人抢答成功，而紧跟其后的其他开关再被按下则无效。SR是主持人控制的复位操作按键，当SR被按下时，抢答器电路清零，松开后则允许抢答。整个电路由抢答信号产生电路、抢答信号互锁电路和抢答信号显示电路组成。其中抢答信号产生电路主要由4个基本RS触发器和抢答开关S1、S2、S3、S4及主持人复位开关SR组成;抢答信号互锁电路由4个四输入与非门组成;抢答信号显示电路由4个发光二极管组成。

图5-8 基于RS触发器组成的报答器电路

(2)电路工作过程

1)准备期间。主持人按下复位操作按键SR之时都被直接置“0”时，G1、G2、G3、G4输出端都变为“1”，LED1、LED2、LED3、LED4均不亮。当复位操作按键SR弹起时，通过电阻R接高电位5V处于“1”状态，4个RS触发器的输出为“0000”，G1、G2、G3、G4的输出端仍保持“1”状态，发光二极管仍不发光，4个四输入与非门的输入信号都为“1110”，其中的“0”由各自的RS触发器的端产生，电路处于允许抢答状态。

2)开始抢答。例如，一名抢答人按下开关被强制置“0”，状态改变为“1”，第一个四输入与非门的输入由“1110”变为“1111”，G1的输出由“1”变为“0”，LED1被点亮发光;同时，其他3个四输入与非门的输入由“1110”变为“0110”，其输出状态保持不变，LED2、LED3、LED4保持熄灭状态。如果其他抢答者在后面再按下按钮时，虽然可以使相对应的端变为“1”，但因G1端输出为“0”，使得另外3个四输入与非门的输入信号中总含有“0”，输出仍然为“1”，于是LED2、LED3、LED4保持熄灭状态，其他抢答者抢答无效。若要重新开始抢答，则要求在没有人按抢答按钮的情况下，由主持人按下复位操作按键SR，使置“0”，G1、G2、G3、G4变为“1”，LED1、LED2、LED3、LED4熄灭，完成清零，为下一次抢答做好准备。

2.器件、器材

实训需要设备包括5V直流电源、数字电路实验装置、万用表和电烙铁，所需器材如表5-4所示。

表5-4 基本RS触发器抢答器元器件(材)明细表

3.元器件识别与测试

识读各元器件的引脚与功能;在数字实验装置上按各集成电路的检测条件搭建检测电路，检测其功能，判别其好坏;用万用表检测按钮开关S1～S4及SR，要求通、断良好。

(1)集成逻辑门74LS00的识别与检测

集成逻辑门74LS00的识别与检测按表1-28的栏目进行，并自制表格完成数据记录。

(2)集成逻辑门74LS20的识别与检测

按图5-9识别74LS20的引脚，按表5-5所示的栏目检测其功能。

图5-9 74LS20引脚图

表5-5 74LS20逻辑功能测试表

(3)色环电阻的识别与检测(www.xing528.com)

色环电阻R1～R9的识别与检测按表1-12的栏目进行，并自制表格完成数据记录。

(4)发光二极管的识别与检测

发光二极管LED1～LED4的识别与检测按表1-13的栏目进行，并自制表格完成数据记录。

4.电路组装

(1)元器件布局

根据图5-8所示的电路原理图，在印制电路板或单孔板上完成元器件布局。根据元器件布局的原则，完成元器件布局与布线。本电路尽可能按原理图中各元器件所在位置完成元器件布局，做到电路功能相同的元器件布局在一起，以便电路具有功能模块性。所有集成电路排列方向要一致。为了节省集成电路，本次实训可用IC插座代替集成电路，待IC插座安装好后，再将集成电路插装在IC插座上。所有按钮开关应布局在电路板边缘，以便竞赛选手操作，并做到按编号次序依次排列，按钮开关之间保持适当距离。主持人按钮开关要与竞赛选手按钮开关保持一定的距离。

(2)焊接与线路连接

布局完成后，按图5-8完成元器件焊接与线路连接。组装完成后，按原理图自检有无短路、虚焊、漏焊、错焊及连线错误等情况。

5.功能检测与调试

(1)基本RS触发器逻辑功能测试

给电路加上5V电源，以第一个基本RS触发器为例，按表5-6调试基本RS的逻辑功能。

表5-6 基本RS触发器逻辑功能测试表

(2)抢答器功能检测

电路组装完成后，按以下步骤检测抢答器的功能。

1)按下清零开关SR，所有指示灯应熄灭。

2)按下S1～S4中的任何一个开关(如S1)，与之对应的指示灯LED1应被点亮，再按下其他开关均无效。

3)按总清零开关SR，所有指示灯应全部熄灭。

4)重复步骤2)和步骤3)，依次检查各指示灯能否被点亮，即检测抢答器的功能是否正常。

在数字电路中，只要输入信号在规定电平范围内，电路连接正确，一般不需要调试。

6.电路检修

若抢答功能不能实现，则可按电路中各个元器件的逻辑功能查找故障点。查找的顺序既可按信号的正向传输(由输入到输出)查找，也可按信号的逆向传输(由输出到输入)查找。例如，当某抢答开关按下时相应的指示灯不亮，可用万用表(或逻辑笔)分别测量相关与非门输入、输出端电平状态是否正确，由此检查线路的连接及芯片的好坏。又如，若抢答开关按下时指示灯亮，松开时又灭掉，说明电路不能保持，此时应检查与非门相互之间的连接是否正确，直至排除全部故障为止。