电路即时组合情景教学多功能实验箱的制作方法

本发明涉及电子电路教学领域，尤其涉及一种电子电路即时组合情景教学多功能实验箱。

背景技术：

社会和科学技术的发展，对现代职业人的要求越来越高，要求高职教育培养高素质的技能型人才。为了让学生更好更快地就业并适应工作岗位，高职院校必须培养学生的动手能力和创新能力。《模拟电子技术》和《数字电子技术》课程是电气类专业重要的基础课，学生对本课程掌握的好坏直接影响到后续课程的学习，提高该课程的教学质量是刻不容缓的事情，日常教学中利用电子电路实验箱进行教学实验，将学生动手能力与自主学习创新能力培养相结合。现有电工电子实验箱或装置往往不具有教学演示功能，或者带教学演示功能的实验装置，教学演示功能模块固化，不能进行教学扩展。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种电路即时组合情景教学多功能实验箱，该实验箱具有电子情景教学演示，电路设计模块化与电路验证功能为一体的多功能教学实验箱,且教学演示功能可以无限拓展，学生实验平台可即时组合，可满足电子电路的教学演示和教学实验。

本发明的技术方案是：一种电路即时组合情景教学多功能实验箱，其包括箱体，所述箱体内设有数码管显示模块、电源输出模块区、情景化教学即时功能模块显示区、可调电源输出模块、数字电压源输出模块、十六位逻辑电平输出模块、十六位逻辑电平输入模块、14脚集成器ic插座区和16脚集成器ic插座区；其各区设置若干相应的元器件和插孔。

本发明进一步的技术方案是：其还包括8脚集成器ic插座区；学生基础实验区、常用电阻电容区、综合电子电路实验区、可调变阻器区、常用电阻电容区、蜂鸣器区和按键电路区；其各区设置若干相应的元器件和插孔。

本发明进一步的技术方案是：所述的情景化教学即时功能模块显示区为数字电路教学情景化教学即时功能模块显示区，其包括三人表决器教学模块，三人表决器教学模块包括基本逻辑门电路实现三人表决器、译码器实现三人表决器、数据选择器实现三人表决器；其中基本逻辑门可以通过基本逻辑运算（与、或、非三种基本逻辑关系与验证实验）或非、异或非、同或非、与非逻辑运算来实现三人表决；其中译码器可以通过138译码器逻辑功能实现三人表决；其中数据选择器可以通过151八选一数据选择器或者153四选一数据选择器逻辑功能来实现三人表决。

本发明进一步的技术方案是：其还包括：四路彩灯教学模块、智能竞赛抢答器教学模块、电子秒表教学模块、频率计教学模块、多路病房呼叫系统教学模块、简易密码锁教学模块和定时器教学模块。

本发明进一步的技术方案是：所述的情景化教学即时功能模块显示区3为模拟电路教学情景化教学即时功能模块显示区，其包括：二极管开关特性教学模块、三极管开关特性教学模块、放大电路教学模块、功率放大器与有源音箱教学模块、直流稳压电源教学模块、集成运算放大器教学模块、函数信号发生器教学模块和ｆｍ无限调频发射器与ａｍ收音机教学模块。

本发明进一步的技术方案是：所述的四路彩灯教学模块包括d触发器构成异步加/减计数器、集成触发器构成计数器的设计、集成计数器的应用与功能测试、集成计数器构成n进制计数器、任意进制计数器的设计与实现、集成计数器构成1/n分频器、寄存器逻辑功能测试与应用、移位寄存器逻辑功能测试与应用、集成寄存器组成任意模数的寄存器。

本发明进一步的技术方案是：所述的智能竞赛抢答器教学模块包括cmos四d锁存器cc4042构成的锁存电路模块、由两片同步十进制可逆计数器cc4019292构成的三十进制的减计数器、单稳态触发器74ls121与蜂鸣器构成的报警控制电路、由555定时器与触发器74ls74构成的秒脉冲产生电路和数码管显示电路。

本发明进一步的技术方案是：所述的电子秒表教学模块包括秒脉冲产生电路、计时控制电路模块、由74ls290十进制计数器构成的计数电路、由bcd七段锁存/译码/驱动器74ls248和bs201aled构成的译码显示电路模块。

本发明进一步的技术方案是：所述的频率计教学模块包括放大整形电路、微分整形电路、延时电路模块、自动复零电路、晶振电路、分频器、控制电路模块、译码显示电路和四位十进制计数器模块。

本发明进一步的技术方案是：所述的多路病房呼叫系统教学模块包括秒脉冲产生模块、74ls148优先编码器模块的设计、多路按键led显示电路、蜂鸣器报警电路和74ls48七段显示译码器构成的数码管显示电路。

本发明与现有技术相比具有如下特点：

本试验箱可完成模拟电路教学演示和数字电路教学演示与实验教学的即时组合；模拟电路与即时组合实验箱可同时显示８个情景教学模块，数字电路与即时组合实验箱可同时显示8个情境教学，且情景教学演示功能可进行扩展，不仅可应用在电子电路功能演示性教学，还可提供学生设计和实验的学习平台，且教学演示模块资源丰富，可即时组合。

以下结合附图和具体实施方式对本发明的详细结构作进一步描述。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为实施例1的原理图；

图3为实现图2情景教学的接线示意图；

图4为实施例2的原理图；

图5为实现图4情景教学的接线示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，一种电路即时组合情景教学多功能实验箱，其包括箱体，箱体内设有数码管显示模块1、电源输出模块区2、情景化教学即时功能模块显示区3、可调电源输出模块4、数字电压源输出模块5、十六位逻辑电平输出模块6、十六位逻辑电平输入模块7、14脚集成器ic插座区8、16脚集成器ic插座区9；8脚集成器ic插座区10；学生基础实验区11、常用电阻电容区12、综合电子电路实验区13、可调变阻器区14、常用电阻电容区15、蜂鸣器区16和按键电路区17。

其中电源输出模块区2：主要作为十路数码管显示模块1的电源。情景化教学即时功能模块显示区3：最多可同时显示８个教学情景演示模块，且教学演示电路板可灵活组装，具有拆卸和安装功能；可完成模拟电路和数字电路的教学演示，将授课教材按知识点划分成不同的教学演示模块，按教学进程可即时组合不同的情景演示模块，教学情景演示模块按教学要求可进行功能扩展。可调电源输出模块4：主要提供模拟电路实验和实训教学，输出可调电压范围０－１８ｖ。数字电压源输出模块5：主要提供数字电路实验和实训教学，输出直流稳压电源５ｖ。十六位逻辑电平输出模块6：提供数字电路设计中逻辑输出电平，作为数据输入端。十六位逻辑电平输入模块7：作为数字电路设计中逻辑输入电平，作为数据输出端。14脚集成器ic插座区8：作为数字电路设计中１４脚集成ｉｃ的插座，满足不同电路设计的需要。16脚集成器ic插座区9：作为数字电路设计中１６脚集成ｉｃ的插座，满足不同电路设计的需要。8脚集成器ic插座10区：作为数字电路设计中８脚集成ｉｃ的插座，满足不同电路设计的需要。学生基础实验区11：按各个教学演示模块，是学生学习和独立实验区。在每个教学演示模块下，学生完成对应的实验。常用电阻电容区12：满足实验教学。综合电子电路实验区13：在情景模块教学的基础上，学生可独立完成综合实训项目。可调变阻器区14其内设有可调变阻器。常用电阻电容区15其内设有常用电阻电容。蜂鸣器区16其内设有蜂鸣器。按键电路区17其内设有按键电路。

当情景化教学即时功能模块显示区3为数字电路教学情景演示时，可同时演示８个不同的教学功能模块，分别为：三人表决器、四路彩灯、智能竞赛抢答器、电子秒表、频率计、多路病房呼叫系统、简易密码锁和定时器。每个教学模块进行完教学演示后，学生实验时可根据不同的设计方案在17个功能模块种中进行选择与组合来完成设计。

三人表决器功能模块可分为：基本逻辑门电路实现三人表决器、译码器实现三人表决器、数据选择器实现三人表决器；其中基本逻辑门可以通过基本逻辑运算（与、或、非三种基本逻辑关系与验证实验）或非、异或非、同或非、与非逻辑运算来实现三人表决；其中译码器可以通过138译码器逻辑功能实现三人表决；其中数据选择器可以通过151八选一数据选择器或者153四选一数据选择器逻辑功能来实现三人表决。

简易密码锁功能模块包括:基本rs、jk、d和t触发器、边沿触发器、主从触发器，不同类型触发器的转换和集成触发器。

四路彩灯功能模块包括：d触发器构成异步加/减计数器、集成触发器构成计数器、集成计数器、集成计数器构成n进制计数器、任意进制计数器、集成计数器构成1/n分频器、寄存器、移位寄存器和集成寄存器组成任意模数的寄存器。

定时器功能模块包括：半加器和全加器、编码器、集成555定时器、集成门电路构成单稳态触发器、集成单稳态触发器、集成施密特触发器、555定时器构成施密特触发器、555定时器构成多谐振荡器、使用门电路构成产生脉冲信号和石英晶体构成振荡器。

多路病房呼叫系统模块包括：秒脉冲产生模块、74ls148优先编码器模块、多路按键led显示电路、蜂鸣器报警电路和74ls48七段显示译码器构成的数码管显示电路。

智能竞赛抢答器功能模块包括：cmos四d锁存器cc4042构成的锁存电路模块、由两片同步十进制可逆计数器cc4019292构成的三十进制的减计数器、单稳态触发器74ls121与蜂鸣器构成的报警控制电路、由555定时器与触发器74ls74构成的秒脉冲产生电路和数码管显示电路。

电子秒表功能模块包括：秒脉冲产生电路、计时控制电路模块、由74ls290十进制计数器构成的计数电路、由bcd七段锁存/译码/驱动器74ls248和bs201aled构成的译码显示电路模块。

数字频率计功能模块包括：放大整形电路、微分整形电路、延时电路模块、自动复零电路、晶振电路、分频器、控制电路模块、译码显示电路和四位十进制计数器模块。

本实施例采用基本逻辑门电路来实现三人表决器，介绍本发明的使用。基本逻辑门电路来实现三人表决，整个设计用到了数字电压源输出模块5、十六位逻辑电平输出模块6、十六位逻辑电平输入模块7、14脚集成器ic插座区8来实现三人表决器。

三人表决器，是一个逻辑判断电路，电路功能是三个人（数据abc）来进行方案表决，同意时投票（数据逻辑输入为1高电平），不同意时不投票（数据逻辑输入为0），遵循少数服从多数的原则，即有2人及以上投票时方案通过。经过三人表决器进行逻辑运算后将投票的结果在数据输出端y显示。在情景化教学即时功能模块显示区3，可以向学生演示三人表决器的电路功能。学生在基础实验区将要分成8个模块来学习，在进行实验学习时将在：数字电压源输出模块5、十六位逻辑电平输出模块6、十六位逻辑电平输入模块7、14脚集成器ic插座区8、16脚集成器ic插座区9；8脚集成器ic插座10区；学生基础实验区11、常用电阻电容区12中选择；不同的设计方案可以选择不同的实验模块。

如图2、3所示，abc三个接口作为数据输入端接入十六位逻辑电平输出模块6的1、2、3引脚；a数据从1脚输出，b数据从2脚输出，c数据从3脚输出；作为设计模块的数据逻辑输入端，开关可设计逻辑电平，开为高电平，关为低电平；设计方案要用到与逻辑和或逻辑，分别将14脚ic集成块74ls08（逻辑与门）和74ls32（逻辑或门），分别插入14脚ic插座区8中，ic插座共有14个引脚输出，每个引脚将对应完成相应的逻辑运算功能，三人表决器的逻辑输出表达式为y=ab+ac+bc，按逻辑输出表达式完成接线，将十六位逻辑输出电平6的a接口即引脚1，接入14脚74ls08的1引脚，将十六位逻辑输出模块6输出电平的b接口接入14脚74ls08的2引脚，14脚74ls08的3引脚接入14脚74ls32的1引脚，将十六位逻辑输出模块输出6电平的b接口接入14脚74ls08的4引脚，将十六位逻辑输出电平的c接口接入14脚74ls08的5引脚，14脚74ls08的6引脚接入14脚74ls32的2引脚，将十六位逻辑输出模块6输出电平的a接口接入14脚74ls08的9引脚，将十六位逻辑输出模块6输出电平的c接口接入14脚74ls08的10引脚，14脚74ls32的3引脚接入14脚74ls32的4引脚，14脚74ls08的8引脚接入14脚74ls32的5引脚，14脚74ls32的6引脚输出即为完成逻辑运算的逻辑输出y接入十六位逻辑电平输入模块7的1引脚。

其中14脚ic74ls08和14脚ic74ls32，引脚14和引脚7分别接入5v数字电压源输出模块5的正、负极；十六位逻辑电平输出模块6作为数字电路设计的数据输入端可提供16路逻辑电平输入，逻辑电平为1（高电平）或0（低电平）；十六位逻辑电平输入模块7作为数字电路设计的数据输出逻辑显示。

实施例2

如图4、5所示，本实施例采用数据选择器74ls151来实现三人表决器，用到了试验箱上的数字电压源输出模块5、十六位逻辑电平输出模块6、十六位逻辑电平输入模块7和16脚集成器ic插座区9。如图5所示，abc三个接口作为数据输入端接入十六位逻辑电平输出模块6的1、2、3引脚；a数据从1脚输出，b数据从2脚输出，c数据从3脚输出；作为设计模块的数据逻辑输入端，开关可设计逻辑电平，开为高电平，关为低电平；设计用到16脚集成块ic74ls151，将集成ic插入16脚ic插座区9，ic插座的每个引脚将对应完成相应的逻辑功能；其中16脚ic74ls151，引脚16和引脚8分别接入5v数字电压源输出模块5的正、负极；十六位逻辑电平输出模块6作为数字电路设计的数据输入端可提供16路逻辑电平输入，逻辑电平为1（高电平）或0（低电平）；十六位逻辑电平输入模块7作为数字电路设计的数据输出逻辑显示。

其中16脚74ls151的引脚1、14、13、12脚接入5v数字电压源输出模块5的正极，16脚74ls151的引脚2、3、4、6、7、8、15脚接入5v数字电压源输出模块5的负极；16脚74ls151的引脚9、10、11脚接入十六位逻辑电平输出模块6；完成逻辑运算后的结果由16脚74ls151的引脚5接入十六位逻辑电平输入模块7便可。

当然，相类似设计方案实现与接线图可以用16脚74ls153或16脚74ls138来完成，不同集成块ic逻辑功能运算不同设计实验方案与实验接线不同，可通过即时组合实验箱的各功能模块完成。

当然，本发明的当情景化教学即时功能模块显示区3为模拟电路教学情景演示时，可以通过实验箱的17个功能模块，可同时演示８个不同的教学功能模块：二极管开关特性教学模块；三极管开关特性教学模块；放大电路教学模块；功率放大器与有源音箱教学模块；直流稳压电源教学模块；集成运算放大器教学模块；函数信号发生器教学模块；ｆｍ无限调频发射器与ａｍ收音机教学模块；可在情景化教学即时功能模块显示区3进行案例教学演示，每个教学模块进行完教学演示后，学生实验时可根据不同的设计方案在17个功能模块种中进行选择与组合来完成设计。

二极管开关特性教学模块包括：ｌｅｄ灯开关实验，蜂鸣器报警电路，触摸延时开关。

三极管开关特性教学模块又包括了：流水灯实验、声控灯实验，光控报警器。

放大电路教学模块又包括了：三极管简易放大器；ｌｍ３８６音频放大器。

功率放大器与有源音箱包括：有源音箱的制作。

直流稳压电源模块包括了：整流电路功能演示实验；滤波电路功能演示实验；５ｖ直流稳压电源的制作；ｌｍ３１７可调直流稳压电源的制作。

集成运算放大器包括：反相比例运算放大器和同相比例运算放大器；加法运算放大器和减法运算放大器。

函数信号发生器包括：三角波发生器，正弦波发生器，矩形波发生器；

ｆｍ无限调频发射器与ａｍ收音机包括：ｆｍ无限调频发射器的制作和ａｍ收音机的制作。