实验三旋转灯光电路与追逐闪光灯电路。
一、实验目的。
1．熟悉集成电路cd4029、cdls138的逻辑功能。
2．学会用74ls04、cdls138组装旋转灯光电路。
3. 学会用cd4069、cd4017组装追逐闪光灯电路。
二、实验电路与原理。
1．旋转灯光电路：
图3-1 旋转灯光电路。
将16只发光二极管排成一个圆形图案，按照顺序每次点亮一只发光二极管，形成旋转灯光。实现旋转灯光的电路如图3-1所示，图中ic1、r1、c1组成时钟脉冲发生器。ic2为16进制计数器，输出为4位二进制数，在每一个时钟脉冲作用下输出的二进制数加“1”。
计数器计满后自动回“0”，重新开始计数，如此不断重复。
输入数据的低三位同时接到两个译码器的数据输入端，但是否能有译码器输出取决于使能端的状态。输入数据的第四位“d”接到ic3的低有效使能端g2和ic4的高有效使能端g1，当4位二进制数的高位d为“0”时，ic4的g1为“0”，ic4的使能端无效，ic4无译码输出，而ic3的g2为“0”，ic3使能端全部有效，低3位的cba数据由ic3译码，输出d＝0时的8个输出，即低8位输出（y0～y7）。当d为“1”时ic3的使能端处于无效状态，ic3无译码输出；ic4的使能端有效，低3位cba数据由ic4译码，输出d＝1时的8个输出，即高8位输出（y8～y15）。
由于输入二进制数不断加“1”，被点亮的发光二极管也不断地改变位置，形成灯光地“移动”。改变振荡器的振荡频率，就能改变灯光的“移动速度”。
注意：74ls138驱动灌电流的能力为8ma，只能直接驱动工作电流为5ma的超高亮发光二极管。若需驱动其他发光二极管或其他显示器件则需要增加驱动电路。
2. 追逐闪光灯电路。
图3-2 追逐闪光灯电路。
1）．cd4017的管脚功能。
cd4017集成电路是十进制计数／时序译码器，又称十进制计数／脉冲分频器。它是4000系列cmos数字集成电路中应用最广泛的电路之一，其结构简单，造价低廉，性能稳定可靠，工艺成熟，使用方便。它与时基集成电路555一样，深受广大电子科技工作者和电子爱好者的喜爱。
目前世界各大通用数字集成电路厂家都生产40171c，在国外的产品典型型号为cd4017，在我国，早期产品的型号为c217、c187、cc4017等。
2）cd4017c管脚功能。
cmoscd40171c采用标准的双列直插式16脚塑封，它的引脚排列如图3-3(a)所示。cc4017是国标型号，它与国外同类产品cd4017在逻辑功能、引出端和电参数等方面完全相同，可以直接互换。本书均以cd40171c为例进行介绍，其引脚功能如下：
①脚(y5)，第5输出端；②脚(y1)，第1输出端，⑧脚(yo)，第0输出端，电路清零时，该端为高电平，④脚(y2)，第2输出端；⑤脚(y6)，第6输出端；⑥脚(y7)，第7输出端；⑦脚(y3)，第3输出端；⑧脚(vss)，电源负端；⑨脚(y8)，第8输出端，⑩脚(y4)，第4输出端；11脚(y9)，第9输出端，12脚(qco)，级联进位输出端，每输入10个时钟脉冲，就可得一个进位输出脉冲，因此进位输出信号可作为下一级计数器的时钟信号。13脚(en)，时钟输入端，脉冲下降沿有效；14脚(cp)，时钟输入端，脉冲上升沿有效；⒂脚(r)，清零输入端，在“r”端加高电平或正脉冲时，cd40171c计数器中各计数单元输出低电平“0”，在译码器中只有对应“0”状态的输出端y0为高电平，⒃脚(vdd)，电源正端，3～18v直流电压。
下图是cd4017管脚排列图，采用16脚双列直插式塑料封装形式。
a）cd4017b) cd4069
图3-3 cd4017 和cd 4069 管脚排列图。
3）追逐闪光电路原理。
图3-2是cd4017构成的追逐闪光电路，电路中，cd4069中非门f1、f2及r1、c1，组成自激多谐振荡器，振荡频率由r1、c1的时间常数决定。cd4017在输入振荡脉冲作用下，q0～q9依次为高电平，经相应晶体管vtl～vt10放大，驱动发光二极管依次发光。cd4069的管脚功能如图3-3（b）所示。
三、仪器、元器件清单。
仪器：直流稳压电源 1台万用表 1只。
元器件清单。
1）旋转灯光电路表3－1
2）追逐闪光电路。
表3-2四、电路的组装与调试。
1、电路的组装方法和步骤。
（1）筛选元器件。对所有的元器件进行检测，注意它们的型号、规格、极性，应该保证质量。
（2）电路元器件的布局、布线。首先在草稿纸上按1：1的比例进行元器件的布局并画好连接线。
要求：布局合理，疏密一致且使连接导线最少最短，并尽量减少导线交叉。如无法避免交叉，可适当采用跨接线。
旋转灯光电路的发光二极管尽量排成圆形；追逐闪光电路的发光二极管可自己设计成各种不同的形状。
3）按草图在万能板上组装并焊接（如果能自己制作电路印制板则更好）。要求：①元器件布局整齐、美观，同类型元器件高度一致；
焊接良好，无虚焊、错焊、连焊等缺陷。
2、电路调试与故障排除。
(1)旋转灯光电路。
本电路无需多少调试，只要检查电路有无插错元器件，检查元器件的极性、管脚有无接错，电路连接是否正确，焊接是否良好，无虚焊等缺陷，然后接通电源＋5v， 观察灯闪是否按照从第1只到第16只灯顺序依次点亮成旋转状即可。如有问题，先用万用表电压档测量信号源74ls04的6脚是否有振荡电压，然后测量cd4029的输出端d、c、b、a也有否8421输出，如有，则是74ls138的问题。
2)追逐闪光电路。
观察灯闪是否按照从第1组到第10组灯顺序依次点亮成流水状即可。如有问题，先用万用表电压档测量ic (cd4017)的（14）脚的时钟信号是否正常。如正常，则是cd4017及其后面的电路问题，需检查元器件是否插错，电路连接是否正确，焊接是否到位等。
如不正常，则是该振荡器没有产生振荡，说明ic(cd4069)及其外围电路有问题，需检查相应元器件及其电路。
注：彩灯的流水排列方式有很多种，同学们可自己设计不同的方式。
五、安全注意事项。
1.．正确连接电路，注意元器件的极性和方向。
2.．注意电烙铁安全，防止烫伤人员和仪器、设备。
六．思考题。
1．如何改变灯闪的速度？
2. 如想多增加一些彩灯，怎么调整电路元器件？
实验四时间优先鉴别电路（抢答器）
一、实验目的。
1．熟悉三路时间优先鉴别电路的电路结构及工作原理。
2．了解555时基电路作多谐振荡器的应用。
3. 正确布局布线、焊接组装并实现其功能。
二、实验电路与原理。
1．在自动控制中，常存在这样的问题：当多个用户申请同一项服务时，如果用户设有优先级约定，则服务设备应该响应最先提出申请的用户。时间优先鉴别电路正是用来判断谁是第一个提出申请的用户的电路。
本实验介绍一种用于智力竞赛抢答的实用电路。其基本功能是：有抢答者按抢答键时，发出抢答声响，鉴别并指示最先抢答者。其电路原理如图4-1所示。
图4-1 三路智力竞赛抢答器。
实际抢答器可有多路抢答者，为简单起见，图4-1只画出三路抢答输入。每一。
路抢答输入由一个与非门和一个触发器、一个抢答器按键、一只470ω电阻组成。
电路只利用了触发器的清零和置位功能，故触发器的类型不限。与非门g5为选通。
门，当无人抢答时，g4=o，g5被封锁，三极管vt截止；当有人抢答时，g4=l，g5打。
开，由555时基电路构成的多谐振荡器输出的方波使三极管vt间歇导通，扬声器发。
出声响。抢答过程为：主持人先按动按钮s，所有触发器清零，于是，指。
示灯均不亮，且g4=0、g6=0，vt截止。抢答开始后，如a参赛者先按动按钮，则g1
向触发器ff1sd端提供一个置位脉冲，使触发器ff1的输出端，led1亮，g4=1，g5打开，555电路组成的振荡器输出的方波通过g6送到三极管vt，使vt间歇导通，扬。
声器发出声响。同时，由引至g2与g3的低电平使g2与g3的输出保持1，这时，即。
使b或c继a后被按动，ff和ff的状态也不会改变(这种方式叫互锁)，实现了。
指示先抢答者的目的。
2．ic管脚功能图（见本书附录）
三、仪器、设备及元器件清单。
仪器、设备： 直流电源 1台示波器 1台万用表 1只。
元器件清单：
表4-1
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