电子技能设计性试验教改的探求范文

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我们对学生实验报告的内容要求如下:分析分解实验任务，选择技术方案;确定原理框图(功能模块);画出电路原理图;对所设计的电路进行综合分析，包括工作原理和设计方法;写出分级调试步骤和调试结果，列出实验数据，画出关键的波形;对实验数据和电路的工作情况进行分析，得出结论;对实验过程出现的故障(如果有)的检查与排除，写出收获和体会。以下将通过设计制作一个可容纳四组选手参赛的数字式“竞赛抢答器”，来详细介绍笔者是怎样进行分层次模块化的实践教学改革的。

初级功能的实现—抢答电路

图1所示为四组智力竞赛抢答器参考电路，该电路具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能，是竞赛抢答器的核心，也是学生必须完成的电路的初级功能。其中的主要器件是74LS175型四上升沿D触发器，它的清零端和时钟脉冲CP是四个D触发器共用的。当任意一位参赛者按下开关时，抢答控制器立刻接受该信号，相应的LED被点亮。与此同时，封锁其他参赛者的输入信号。第一步学生检查74LS175的芯片是否完好无损，功能正确与否。具体做法是，在图1中，先不要接所有的与非门，74LS175的9脚直接接CP时钟，Q1Q4直接接数字实验台面的LED，观察D1D4有输入时，相应的LED会不会亮。在保证74LS175芯片能正常工作后，再把图1中的三个与非门、LED和电阻全部接上，初级功能完成。在初级模块中，值得注意和思考的如下问题:①同时按下，也有先后，显示的是动作快的;②每次开始抢答前，主持人要先清零然后复位，即被置1，才能开始新一轮抢答;③为提高抢答器的分辨能力，我们采用的CP为1MHz;④LED部分的4个300电阻可以合并为一。学生能在规定时间内完成抢答与锁存要求，成绩判定上达到“及格”。

中级功能的实现—数码显示电路

初级要求达到后，加上能显示出抢答者组别的数码显示电路。数显功能，属于电路的中级功能。其中必须包含编码、译码和显示这三个组成部分。其编码如表2所示。用带有约束项的卡诺图化简，可得A、B、C、D的表达式:74LS175的输出端有Q的原变量和反变量两个输出，合理选择其一，可以得到最简单的编码电路如图2所示。译码和显示可以选择74LS48这种输出高电平有效的译码器，以及共阴极的数码管(2)，至此数显功能就实现了。在中级模块中，值得注意和思考的问题有:①编码电路如何实现最简单;②译码器的型号应该与数码管匹配，如果选择输出低电平有效的译码器，如74LS47，则数码管要选共阳的;③74LS48的特殊功能脚3、4、5应该接高电平。在完成初级要求的基础上能实现组别显示，学生成绩就可以判定为“中”。

高级功能的实现—音响提示电路

除了抢答和组别数显之外，一旦有参赛者按下按钮时，有扬声器声音响起提醒主持人。图3和图4都是可以实现的声响电路，图中555定时器的4脚信号都来自图1中G1门的输出端。声响电路还可以有其他许多形式，但它们原理是相似的。在高级模块中，有以下问题值得注意和思考:①问学生，扬声器支路为什么要串联电阻或电容;②555定时器除了用4脚控制其工作状态以外，还有哪些管脚可以用来控制;③扬声器的发声原理是什么;④如何辨别三极管的三只管脚。如果学生完成了初级、中级要求后，又能进一步实现音响功能，成绩可评为“良好”。

更高级的倒计时显示电路实现

倒计时电路的作用是对抢答者抢答问题的时间进行控制(假设10秒之内必须有人抢答，若无人抢答，该题作废)。如果规定的时间小于或等于10秒，那么显示装置应该是一个1位数字的计数显示系统(计数芯片74LS192)。因为要求倒计时，当主持人给出“请抢答”指令后，计数器从“9”开始倒计数，若有人抢答则停止计数并显示当前数值，否则计数到“0”为止(减法计数)不再计数;CP信号为秒脉冲(1Hz)，部分电路如图5。74LS192的输出四个管脚接译码显示电路，不再赘述。在这一级模块中，可以思考以下问题:①74LS192的13脚，在图中完成了哪两个功能;②74LS192的时钟输入端加了两把锁，哪两把，各有何用处;③若倒计时的时间不是10秒，是10秒以内的其他时间，电路如何修改;超过10秒，电路又如何修改。把图1到图5有机结合，就可以构成一个功能较全面的整机电路，如图6所示。学生如果能够实现各级所有的功能，成绩可以评定为“优秀”。

结论

我们对学生的要求是:按模块一步步地实现，从初级、中级、高级到更高级，上一个模块做好了再做下一个模块。抢答器电路的分层次设计、分层次焊接、分层次实现，使学生由易到难，循序渐近，概念清楚，思路清晰，容易掌握、容易实现、容易查错纠错。教会了学生由单元电路到小电路再到系统电路的设计、焊接与纠错的技能。实践证明，这是一个行之有效的好方法，对学生理论知识的应用，动手能力的提高，有着明显的效果。

作者：刘伯恕刘雪芬单位：福州大学电气工程与自动化学院