李紅

摘 要： 高職課程中一些理論枯燥、邏輯推理較復(fù)雜的教學(xué)內(nèi)容難于開展，本文以制作四人智力競賽搶答器項目為例，將原本相對獨立的元器件通過搭建綜合電路運用到一起，分析結(jié)構(gòu)原理，并對試驗項目教學(xué)步驟做詳細(xì)說明，以此舉例說明部分綜合性實驗項目在高職教學(xué)過程中的應(yīng)用優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞： 搶答器 D觸發(fā)器 多諧振蕩器 調(diào)整

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驗。下面以制作四人智力競賽搶答器項目為例，通過分析結(jié)構(gòu)原理，搭建綜合電路，說明試驗項目教學(xué)步驟，為高職院校的理實一體化教學(xué)提供參考。在本項目教學(xué)過程中，重點是使學(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用，熟悉智力競賽搶賽器的工作原理，進一步了解簡單數(shù)字系統(tǒng)實驗、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，F(xiàn)3、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Q1～Q4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，直到主持人再次清除信號為止。

實驗設(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)號進行連接（注：74LS74的1、4、10、13管腳接+5V），搶答器五個開關(guān)接實驗裝置上的邏輯開關(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，單獨對多諧振蕩器F3及分頻器F4進行調(diào)試，多諧振蕩器單獨調(diào)整接線圖如圖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端接實驗裝置上連續(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，斷開實驗裝置上的連續(xù)脈沖源，接入F3及F4，再進行實驗。

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。

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，分析實驗中出現(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、分頻電路、多諧振蕩器、CP時鐘脈沖源等單元電路的實際應(yīng)用，另一方面使學(xué)生進一步掌握了較好的學(xué)習(xí)方法，理論與實踐相結(jié)合，從而進一步提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。