智力競賽搶答器的制作與調(diào)試在高職課程中的教學(xué)應(yīng)用

1、 智力競賽搶答器的制作與調(diào)試在高職課程中的教學(xué) 應(yīng)用 根據(jù)高職院校教學(xué)具體環(huán)境和條件， 為提高學(xué)生在動手實(shí)踐 時的邏輯思維能力， 在教學(xué)過程中可加入一部分綜合性實(shí)驗(yàn)。 下 面以制作四人智力競賽搶答器項(xiàng)目為例， 通過分析結(jié)構(gòu)原理， 搭 建綜合電路， 說明試驗(yàn)項(xiàng)目教學(xué)步驟， 為高職院校的理實(shí)一體化 教學(xué)提供參考。 在本項(xiàng)目教學(xué)過程中， 重點(diǎn)是使學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)字電 路中D觸發(fā)器、分頻電路、多諧振蕩器、CP時鐘脈沖源等單元 電路的綜合運(yùn)用， 熟悉智力競賽搶賽器的工作原理， 進(jìn)一步了解 簡單數(shù)字系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)、 調(diào)試及故障排除方法。 四人智力競賽搶答器 的方案流程如圖 1 所示。 現(xiàn)根據(jù)基本原理和固有元件制作四人

2、智力競賽搶答裝置， 智 力競賽搶答裝置構(gòu)成原理圖如圖 2 所示。 圖2中F1為四D觸發(fā)器74LS175,具有公共置0端和公共 CP端，引腳排列見附錄；F2為雙4輸入與非門74LS20;F3是由 74LS00組成的多諧振蕩器;F4是由74LS74組成的四分頻電路， F3、F4組成搶答電路中的CP時鐘脈沖源，搶答開始時，由主持 人清除信號，按下復(fù)位開關(guān) S, 74LS175的輸出Q1Q4全為0, 所有發(fā)光二極管LED均熄滅，當(dāng)主持人宣布“搶答開始”后，首 先做出判斷的參賽者立即按下開關(guān)， 對應(yīng)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮， 同 時，通過與非門F2送出信號鎖住其余三個搶答者的電路，不再 接受其他信號，直到主持人

3、再次清除信號為止。 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件有：+5V直流電源、邏輯電平開關(guān)、邏輯電 平顯示器、雙蹤示波器、數(shù)字頻率計、 直流數(shù)字電壓表、 74LS175、 74LS20、 74LS74、 74LS00 等。 首先，測試各觸發(fā)器及各邏輯門的邏輯功能， 判斷器件的好 壞。然后將 74LS175、 74LS20、 74LS74、 74LS00 等器件的管腳端 子按圖2所示標(biāo)號進(jìn)行連接（注：74LS74的1、4、10、13管腳 接+5V）,搶答器五個開關(guān)接實(shí)驗(yàn)裝置上的邏輯開關(guān)，發(fā)光二極 管接邏輯電平顯示器。 斷開搶答器電路中CP脈沖源電路，單獨(dú)對多諧振蕩器F3及 分頻器F4進(jìn)行調(diào)試，多諧振蕩器單獨(dú)調(diào)整接線圖如

4、圖 3所示， 在V0端接示波器，調(diào)整多諧振蕩器 10K電位器，用示波器觀測 輸出V0的波形，使其輸出脈沖頻率約4KHz。74LS00管腳示意圖 如圖4所示，調(diào)整完成后用示波器再觀察 F4輸出波形及測試其 頻率。 其次，測試智力競賽搶答器電路功能，接通 +5V電源，CP端 接實(shí)驗(yàn)裝置上連續(xù)脈沖源，取重復(fù)頻率約1KHz。 1.搶答開始前，開關(guān)K1、K2、K3、K4均置“0”，準(zhǔn)備搶答， 將開關(guān)S置“ 0”，發(fā)光二極管全熄滅，再將 S置“1”。搶答開 始，K1、K2、K3、K4某一開關(guān)置“ 1”，觀察發(fā)光二極管的亮、 滅情況，然后將其他三個開關(guān)中任一個置“ 1”，觀察發(fā)光二極 的亮、滅有無改變。 2. 重復(fù)第一步的內(nèi)容，改變 K1、K2、K3、K4任一個開關(guān)狀 態(tài)，觀察搶答器的工作情況。 3. 整體測試，斷開實(shí)驗(yàn)裝置上的連續(xù)脈沖源， 接入F3及F4, 再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 此外，可以在圖中電路加一個計時功能， 要求計時電路顯示 時間精確到秒，最多限制為 2 分鐘，一旦超出限時，則取消搶答 權(quán)，電路如何改進(jìn)。 按上述步驟做完后， 要求學(xué)生分析智力競賽搶答裝置各部分 功能及工作原理，總結(jié)數(shù)字系統(tǒng)地設(shè)計、調(diào)試方法，分析實(shí)驗(yàn)中 出現(xiàn)的故障及解決辦法。 通過制作、 調(diào)試及分析這樣一個綜合性的試驗(yàn)裝置， 一方面 使學(xué)生系統(tǒng)地了解了數(shù)字電路中D觸發(fā)器、分頻電