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四路抢答器实训制作 　　【摘 要】抢答器用途广泛、制作方法多样。对中职生来说，这些电路具有元器件数量多，电路原理复杂难懂、制作难度偏大的特点。在实训教学时，由于制作的成功率较低，大大地挫伤了学生学习的积极性。为降低制作的难度，我设计了以74LS175、74LS20和74LS00三种芯片为主的四路抢答器，同时又具备制作的趣味性和实操性。 　　【关键词】四路抢答器；实训；制作 　　抢答器是一种在智力、技能竞赛中经常要用到的设备。其用途广泛、制作方法多样，一直是生产、教研、实训、竞赛的主题。常见的有二路、三路、四路、八路、十路等多种。有用单片机设计的，更多的是利用数字芯片和外围电路来实现其功能。这些电路的制作对中职生来说，具有元器件数量多，电路原理复杂难懂、制作难度偏大的特点。在实训教学时，学生普遍有制作的愿望，但由于制作的成功率较低，大大地挫伤了学习的积极性。为降低制作的难度，同时又具备制作的趣味性和实操性，我设计了以74LS175、74LS20和74LS00三种芯片为主的四路抢答器。该电路的特点是：四个抢答器按钮供四人或四组选手使用，复位按钮供主持人使用。当抢答开始后，任意一路如二号按钮按下，四个发光二极管对应的第二个发光二极管就被点亮，同时蜂鸣器长鸣。其他选手再按旋钮无效。当主持人按下复位按钮后发光二极管熄灭，蜂鸣器停止鸣叫，为新一轮抢答做好准备。 　　（一）74LS175工作原理 　　74LS175为四D触发器（互补输出） 　　本电路是单向跳变触发的四D触发器，互补输出，有公用的时钟和公用的清零。在时钟脉冲正跃变的沿上，满足建立时间的D输入信息可传至Q输出。时钟的触发产生于特定的电压电平上，同脉冲的正跃变时间无直接关系。不管时钟输入的电平是高或是低，D输入信号不影响输出。 　　其功能和真值表如下： 　　说明：H高电平；L低电平；Χ任意 　　↑从低电平过渡到高电平 　　Q0 建立稳态输入条件之前的Q电平 　　建立稳态输入条件之前的电平 　　本电路中CLR端设置为高电平，要复位时再变为低电平；CLK端设置为上升沿跳变，选手抢答后变为高电平锁存。基本电路如图1。 　　用示波器观察CLK的波形可以看出：抢答前是矩形波信号，而锁存后的信号波形是一条高电平的直线，实现这一转变的主要是74LS20和74LS00在起作用。其过程分析如下： 　　预备情况下J1-J4按钮均处断开状态，74LS175的1D、2D、3D、4D输入端悬空，1Q、2Q、3Q、4Q输出端输出低电平，而其互补输出端1、2、3、4均输出高电平，74LS20输出低电平给74LS00的第一个与非门（U2A）。该与非门输出的高电平送到第二个与非门的一个输入端，从而使第二个与非门（U4A）的输出只取决于它的另一个输入端。U4A将信号发生器提供的矩形波信号反相输出到74LS175的CLK端作为跳变信号来满足其工作要求。当任一输入端按钮（如J2）按下后，2Q输出高电平使发光二极管点亮，同时2端输出低电平，74LS20输出高电平，U2A输出低电平到U4A，使U4A最终输出高电平到CLK端来锁存，使其它按钮按下无效，只保持第二个二极管发光。当主持人按下复位按钮J5时，CLR端处低电平状态而复位，发光二极管熄灭。抢答器再次处于等待抢答状态中。 　　（二）555电路 　　实际制作电路中，用555电路代替信号发生器产生一个矩型脉冲提供给U4A使用，作为74LS175的CLK端的跳变脉冲，其工作原理不再赘述（见图2）。 　　（三）蜂鸣电路 　　抢答器电路一般要求在竞赛选手按下按钮后有声音提示信号。为此本电路用一个9014来驱动的蜂鸣器作为音响电路。只要选手按下抢答按钮，蜂鸣器就会长鸣。只有按下复位按钮后，蜂鸣器才会停止鸣叫，如图3所示。 　　（四）抢答器的整体电路图 　　将上述三部分电路有机结合起来，可以设计出如下图所示的四路抢答器的整体电路图。通过Multisim 10仿真和实验箱实验验证，能很好地实现抢答、锁存、清零、蜂鸣的功能。达到设计目的（见图4）。 　　（五）PCB板制作 　　下面简要介绍一下PCB板的制作方法。 　　1.打开protel2004软件，建立一个文件名为“四路抢答器.Prjpcb”的PCB项目，保存。 　　2.创建一个文件名为“四路抢答器.SchDoc”的电路原理图。并保存在“四路抢答器.Prjpcb”文件夹下。 　　创建原理图时要正确选择元件封装。对各个元件进行编号区分。正确连线。并通过“项目管理/Compile Document四路抢答器.SchDoc”来编译建立的原理图。根据Messages提示的错误和警告信息修改原理图，直到电路图无误。建立好的电路图如图5。 　　3.生成项目的网络表：设计/设计项目的网络表/protel/保存。 　　4.创建一个名为“四路抢答器