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项目二 设计制作抢答器电路
一、教学目标
1.掌握基本RS触发器和钟控RS触发器的组成、原理、功能分析和应用；学会制作与测试基本RS触发器构成的两人抢答器电路。
2.掌握JK触发器的组成、原理、功能分析和应用；学会制作与测试JK触发器构成的瓶花装饰闪烁灯电路。
3.掌握D触发器的组成、原理、功能分析和应用。
4.熟悉各种功能的触发器之间的相互转换的方法。
5.了解集成六非门CD4069、集成与非门CD4011、集成或非门CD4001的逻辑功能和使用方法；应掌握双D触发器CD4013的逻辑功能和使用方法；双JK触发器CD4027的逻辑功能和使用方法；集成D寄存器74LS175、双四输入与非门74LS20和四二输入与非门74LS00的逻辑功能和使用方法。
6.学会制作与测试集成触发器构成的抢答器电路。
7.学会制作与测试双D触发器构成的触摸开关电路；与测试集成触发器构成的抢答器电路。
8.了解集成触发器的应用。
二、课时分配
本章共4个任务，本章安排10课时。
三、教学重点
本项目中我们采用D触发器来制作一个简单方便的触摸开关电路。
四、教学难点
1.掌握基本RS触发器和钟控RS触发器的组成、原理、功能分析和应用；学会制作与测试基本RS触发器构成的两人抢答器电路。
2.掌握JK触发器的组成、原理、功能分析和应用；学会制作与测试JK触发器构成的瓶花装饰闪烁灯电路。
3.掌握D触发器的组成、原理、功能分析和应用。
五、教学内容
任务一 测试集成基本逻辑门电路
知识准备
一、触发器
1.触发器的基本概念
2.触发器的特点
与门电路相比，触发器具有两个稳定的状态“0”和“1”。在触发信号作用下，两个状态之间可以相互转换，若没有触发信号作用，触发器将保持原有的状态不变，所以说触发器具有“记忆”功能，这是门电路所没有的。
3.触发器的性质
（1） 在一定的条件下，触发器可以维持在两种稳定状态（“1”态或“0”态）之一面保持不变。
（2） 在一定的外加信号作用下，触发器可以从一种稳定状态转变到另一种稳定状态。
由于具有这样两个基本性质，使得触发器能够记忆二进制信息1和0，被用作二进制存储单元。它是一个具有记忆功能的基本逻辑电路，有着广泛的应用。
4.触发器的分类
触发器按功能分有基本RS触发器、D触发器、JK触发器、T触发器。
触发器按触发方式分有基本触发器、电平触发器、主从触发器、边沿触发器。
触发器复位端和置位端的功能及使用方法
二、基本RS触发器
1.电路组成
将两个与非门的输出端和输入端交叉反馈相接，就组成了基本RS触发器；也可由两个或非门交叉连接而成。
逻辑功能
三、构成抢答器电路的芯片介绍
1.集成六非门CD4069
2.集成四二输入与非门CD4011
集成四二输入或非门CD4001
任务实施
一、任务布置
本次任务要求制作一个两人抢答器电路，抢答器电路种类繁多，但这次我们将使用基本RS触发器来完成抢答器电路的制作。
认识电路
　
三、分析电路
1.电路组成
抢答器电路是由CD4069　六非门电路、CD4011与非门电路、CD4001或非门电路、三只发光二极管LED和一只三极管9014及电阻、若干开关构成。
2.工作原理
四、制作电路
知识拓展
一、设计制作四人抢答器电路
钟控同步RS触发器
计数触发型钟控同步RS触发器
图2-20钟控同步RS触发器接成计数型逻辑图
主从RS触发器
任务二 制作瓶花装饰闪烁灯电路
知识准备
主从JK触发器
D触发器
三、T触发器
T′触发器
任务实施
一、认识电路
图2-36 5位流水灯电路原理图
二、分析电路
三、制作电路
知识拓展
CD4027双JK触发器简介
二、应用实例——分频器
任务三 制作触摸开关电路
知识准备
集成边沿D触发器
构成触摸开关电路的芯片介绍
任务实施
一、任务布置　
本次任务是用D触发器设计、制作一个触摸开关电路。
二、认识电路
图2-48触摸开关电路图
三、分析电路
四、制作电路
知识拓展
任务案例中制作的由双D触发器构成的触摸开关电路是最基本的触摸开关电路，它在灵敏度、抗干扰以及产品功能上欠缺了一些，下面介绍的是一个经过改进后的电路。根据该电路原理图学会设计制作一个基于CD4013的改进型触摸开关电路，并比较两个电路。
一、电路图
二、工作原理
该电路使用双D触发器CD4013分别接成一个单稳态电路和一个双稳态电路。单稳态电路的作用是对触摸信号进行脉冲展宽整形，保证每次触摸动作都可靠；双稳态电路用来驱动三极管的导通或关闭，进而控制继电器。
三、元器件清单
四、制作调试并比较两个电路
任务四 设计制作基于集成触发器的抢答器电路
知识准备
一、各种集成触发器
任务实施
一、任务布置
二、认识电路
图2-58四人抢答电路
三、扩展电路
四、分析电路
制作电路
知识拓展
一、TTL电平
输出高电平高于2.4　V，输出低电平小于0.4　V。在室温下，一般输出高电平是3.5　V，输出低电平是0.2　V。最小输入高电平和低电平： 输入高电平≥2.0　V，输入低电平≤0.8　V，噪声容限是0.4　V。
二、CMOS电平
1逻辑电平电压接近于电源电压，0逻辑电平接近于0　V。而且具有很宽的噪声容限。
三、电平转换电路
因为TTL和CMOS的高低电平的值不一样，所以互相连接时需要电平的转换： 就是用两个电阻对电平分压，没有什么高深的东西。
四、OC门与OD门
OC门，即集电极开路门电路；OD门，即漏极开路门电路，必须外接上拉电阻和电源才能将开关电平作为高低电平用。否则它一般只作为开关大电压和大电流负载，所以又叫做驱动门电路。
五、TTL和CMOS电路比较
（1）TTL电路是电流控制器件，而CMOS电路是电压控制器件。
（2）TTL电路的速度快，传输延迟时间短（5~10　ns），但是功耗大。
CMOS电路的速度慢，传输延迟时间长（25~50　ns）,但功耗低。
CMOS电路本身的功耗与输入信号的脉冲频率有关，频率越高，芯片越热，这是正常现象。
（3）CMOS电路的锁定效应
CMOS电路由于输入太大的电流，内部的电流急剧增大，除非切断电源，电流一直在增大。这种效应就是锁定效应。当产生锁定效应时，CMOS的内部电流能达到40mA以上，很容易烧毁芯片。
可用以下措施进行防御：
①在输入端和输出端加钳位电路，使输入和输出不超过规定电压。
②芯片的电源输入端加去耦电路，防止VDD端出现瞬间的高压。
③在VDD和外电源之间加限流电阻，即使有大的电流也不让它进去。
④当系统由几个电源分别供电时，开关要按下列顺序： 开启时，先开启CMOS电路得电源，再开启输入信号和负载的电源；关闭时，先关闭输入信号和负载的电源，再关闭CMOS。
课后习题
完成每个任务的目标检测和项目检测。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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