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1、简单抢答器的制作一目项目 录学习目标项目要求项目引导项目学习制作指导项目验收学习目标会识别和测试常用TTL、CMOS集成电路产品。能完成简单抢答器的制作。知识目标能力目标了解数字逻辑的概念，理解与、或、非三个基本 逻辑关系；熟悉逻辑代数的基本定律和常用公式；掌 握逻辑函数的正确表示方法；熟悉逻辑门电路的逻辑 功能，了解集成逻辑门的常用产品，掌握集成逻辑门 的正确使用。返回项目要求A、B、C、D为抢答操作按钮开关。任何一个 人先将某一开关按下且保持闭合状态，则与其对 应的发光二极管（指示灯）被点亮，表示此人抢 答成功；而紧随其后的其他开关再被按下，与其 对应的发光二极管则不亮。返回制作简易型四人
2、抢答器要求：项目引导返回（1）小组制订工作计划。（2）识别抢答器原理图，明确元器件连接和电路连线。（3）画出布线图。（4）完成电路所需元器件的购买与检测。（5）根据布线图制作抢答器电路。（6）完成抢答器电路功能检测和故障排除。（7）通过小组讨论完成电路的详细分析及编写项目实训报告。虚拟工作室返回简单抢答器电路图项目学习知识链接1 逻辑代数的基本知识 知识链接2 逻辑门电路的基础知识返回技能训练 常用集成门电路的逻辑功能测试知识拓展 不同类型集成门电路的接口返回知识链接1 逻辑代数的基本知识 什么是逻辑代数 ？逻辑代数又称为布尔代数，是用于描述客观事物逻辑关 系的数学方法，也是分析和设计逻辑电路
3、的主要数学工 具。逻辑指事物因果关系的规律。例如：开关闭合为 1 晶体管导通为 1 电位高为 1断开为 0 截止为 0 低为 0逻辑代数中的 1 和 0 不表示数量大小，仅表示两种相 反的状态。 一、逻辑变量和逻辑函数控制楼道照明的开关电路开关A开关B灯合向上合向上亮合向上合向下灭合向下合向上灭合向下合向下亮ABF001010100111ABF均为仅有二个取值的变量，称为逻辑变 量。真值表其中A、B为输入变量，F为输出变量。由上可知，开关的通、断决定了发光二极管的亮、灭，反过 来也可以从发光二极管的状态推出开关的相应状态，这样的关系 称为逻辑函数关系。它可用逻辑函数式（也称逻辑表达式）来描 述
4、，其一般形式为：Y = f（A、B、C、）。返回二、逻辑运算 1、基本逻辑运算基本逻辑函数 与逻辑 或逻辑 非逻辑与运算(逻辑乘) 或运算(逻辑加) 非运算(逻辑非) （1）与逻辑只有当决定一事件的所有条件全部具备时，这个事件才会发生。11 1YA B 00 0 00 1 01 0真值表若有0出0；若全1出1 逻辑表达式 Y = A B 或 Y = AB 逻辑符号与门 (AND gate)返回在决定一事件的各条件中，只要有一个条件具备，这个事件就会发生。00 011 1YA B10 1 11 0逻辑表达式 Y = A + + B 真 值 表（2）或逻辑有1出1 全0出0逻辑符号或门 (OR g
5、ate) （3）非逻辑真 值 表00 YA 1 1当条件不具备时，事件才发生。逻辑表达式 Y = A 送1出0 送0出11 逻辑符号非门(NOT gate)又称“反相器” 返回（由基本逻辑运算组合而成）与非逻辑(NAND)先与后非10 001 1YA B10 1 11 0或非逻辑 ( NOR )先或后非01 110 0YA B00 1 01 0有0出1 全1出0有1出0 全0出12、复合逻辑运算返回异或逻辑 (Exclusive OR)同或逻辑 (Exclusive - NOR，即异或非)00 001 1YA B10 1 11 010 011 1YA B00 1 01 0注意：异或和同或互为反
6、函数，即相异出1 相同出0相同出1 相异出0返回例 试对应输入信号波形分别画出下图各电路的输出波 形。解 ：Y1有0出0全1出10 1 1 0 0 1 1 00 0 1 1 0 0 1 1Y2Y3相同出 0相异出 1返回常见的几种逻辑关系及其表示方式返回逻辑函数描述了某种逻辑关系。 常采用真值表、逻辑函数式、卡诺图和逻辑图等表示。1. 真值表 列出输入变量的各种取值组合及其对应输 出逻辑函数值的表格称真值表。 列 真 值 表 方 法 （1）按 n 位二进制数递增的方式列出输入变 量的各种取值组合。（2）分别求出各种组合对应的输出逻辑值填 入表格。三、逻辑函数及其表示方法返回0000011101
7、1101111111011110110011110101011001000111100110101000101100010010000000YDCBA输出变量 输 入 变 量 4个输入变 量有24 =16 种取值组合返回2. 逻辑函数式 真值表逻辑式(1) 找出函数值（输出值）为1的项。(2) 将这些项中输入变量取值为1的用原变量代替，取值为0的用反变量代替，则得到一系列与项。(3) 将这些与项相加即得逻辑式。表示输出函数和输入变量逻辑关系的表达式。又称逻辑表 达式，简称逻辑式。 返回例如 ABC1000111100110101000100100100YCBA011010001111逻辑式 ：
8、返回3. 逻辑图 例如 画 的逻辑图 反变量用非门实现 与项用与门实现 相加项用或门实现 运算次序为先非后与再或，因此用三级电路实现之。由逻辑符号及相应连线构成的电路图。 返回例1. 列出函数F=AB+ C的真值表。 解：该函数有3个输入变量，共有23=8种输入取值组合，分别将它们代入函数表达式，并进行求解，可求得相应的函数值。将输入、输出值一一对应列出，即可得到如下表所示的真值表。 返回ABCF00000011010001111010101011011111函数F=AB+ C的真值表课堂练习:由该真值表写出其表达式。返回例2. 画出函数 F = B+A 的逻辑图返回四、逻辑代数的基本定律逻辑
9、常量运算公式 逻辑变量与常量的运算公式 0 0 = 0 0 1 = 0 1 0 = 0 1 1 = 10 + 0 = 0 0 + 1 = 1 1 + 0 = 1 1 + 1 = 101律重迭律 互补律 还原律 0 + A = A 1 + A = 1 1 A = A 0 A = 0A + A = A A A = A 1、基本公式返回1）与普通代数相似的定律 交换律 A + B = B + A A B = B A结合律 (A + B) + C = A + (B + C) (A B) C = A (B C)分配律 A (B + C) = AB + AC A + BC = (A + B) (A + C
10、) 大家要记住特别的“我”！ 利用真值表 逻辑等式的 证明方法 利用基本公式和基本定律2、基本定律返回A B CA + BC(A + B) (A + C) 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 100111111111100例 证明等式 A + BC = (A + B) (A + C)解：方法一：真值表法方法二：公式法右式 = (A + B) (A + C)用分配律展开 = AA + AC + BA+ BC = A + AC + AB + BC = A (1 + C + B) + BC = A 1 +BC= A + BC00返回知识链接2
11、逻辑门电路的基础知识获得高、低电平的基本方法：利用半导体开关元 件的导通、截止（即开、关）两种工作状态。逻辑1和0：电子电路中用高、低电平来表 示。逻辑门电路：用以实现基本和常用逻辑运算 的电子电路。简称门电路。基本常用门电路有与门、或门、非门（反相器 ）、与非门、或非门、与或非门和异或门等。返回v高电平UH：输入高电平UIH输出高电平UOHv低电平UL：输入低电平UIL输出低电平UOLv逻辑“0”和逻辑“1”对应的电压范围宽，因此在数字电 路中，对电子元件、器件参数精度的要求及其电源的稳定 度的要求比模拟电路要低。返回按功能特点不同分 普通门 (推拉式输出) CMOS 传输门 输出 开路门
12、三态门 按逻辑功能不同分 与门 或门 非门 异或门 与非门 或非门 与或非门 按电路结构不同分 TTL集成门电路 CMOS 集成门电路 输入端和输出端都用 三极管的逻辑门电路。 用互补对称 MOS 管 构成的逻辑门电路。 集成门电路的类型 返回一、基本门电路逻辑关系逻辑表达式电路组成逻辑功能简述逻辑符号与Y=AB全1出1 见0出0或Y=A+B全0出0 见1出1非见0出1 见1出0返回二、复合门电路逻辑关系逻辑表达式逻辑功能简述逻辑符号与非全1出0 见0出1或非全0出1 见1出0与或非异或相同出0 相异出1同或相同出1 相异出0返回三、复合门电路1、TTL门电路Transistor-Transi
13、stor LogicTTL门电路是晶体管晶体管逻辑电路。它主要是由NPN或PNP型晶体管组成，还有二极管、电阻、电容等元器件； 主要经过光刻、氧化、扩散等工艺制成，工艺较为复杂。 （1）常用TTL门电路返回返回提示：请请点击图击图 片放大观观 看。特殊的“门”之一 TTL OC门逻辑表达式：OC门主要用途 ： （1）实现“线与”（2）驱动显示（3）电平转换返回特殊的“门”之二TSL门控制端高电平有效的三态功能表EN（控制端）Y（输出端）EN=1 （正常）EN=0 Y呈高阻（悬空）控制端低电平有效的三态功能表（控制端）Y（输出端）（正常）Y呈高阻（悬空）返回2、TTL集成门电路参数 输出高电平U
14、OH和输出低电平UOLUOH典型值3.6V,UOL典型值0.3V。对通用的TTL与非门，UOH2.4V，UOL0.4V。 阈值电压UTH当UiUTH时，输出高电平UOH保持不变；当UiUTH 后，输出很快下降为低电平UOL并保持不变。 扇出系数N0与非门带负载能力。对TTL与非门，N08。 平均传输延迟时间tpd 返回3. TTL集成门电路使用注意事项TTL电路（OC门、三态门除外）的输出端不允许并联使用 ，也不允许直接与+5V电源或地线相连。 多余输入端的处理 或门、或非门等,多余输入端不能悬空，只能接地。 与门、与非门等,多余输入端可以做如下处理： 悬空：相当于接高电平； 与其他输入端并联
15、使用：可增加电路的可靠性； 直接或通过电阻（10010K）与电源相接以获得 高电平输入。 严禁带电操作。返回小知识返回不同类型集成门电路在同一个数字电路系统中使用时，考虑门电路之间的连接问题。门电路在连接时，前者称为驱动门，后者称为负载门。驱动门必须能为负载门提供符合要求的高、低电平和足够的输入电流，具体条件是：驱动门负载门连 接 条 件UOH UIHUOL UILIOH IIHIOL IIL知识拓展不同类型集成门电路的接口返回1、TTL集成门电路驱动CMOS 集成门电路TTL驱动CMOS的接口电路2、CMOS集成门电路驱动TTL集 成门电路CMOS驱动TTL的接口电路返回技能训练常用集成门电路的逻辑功能测试
