项目一简单抢答器的制作

简单抢答器的制作一目项项目目标模拟项目效果返回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。制作简易型四人抢答器要求：返回简单抢答器电路图项目任务要求返回项目编号项目名称项目内容主要教学内容学习目标学时P1简单抢答器的功能测试根据电路在数字电路装置上连接简单抢答器电路，测试其逻辑功能1：抢答器的构成与应用2：逻辑代数基础知识3：各种集成逻辑门电路4：常见数字集成电路的封装5：数字集成电路的技术参数6：数字集成电路的选用原则7：数字集成电路的使用注意事项8：数字集成电路空余引脚的处理方法9：抢答器的线路连接与功能测试1：掌握抢答器的应用2：掌握二进制、十进制、十六进制数的互换，掌握8421码的编码规律3：掌握逻辑运算规律、逻辑函数的表示方法、互换及化简4：掌握常见TTL系列和CMOS系列数字集成电路的种类和封装5：掌握常见数字集成电路的电压、电流、使用温度范围等参数6：掌握数字集成电路的安装、电源电压、输入电压、输出负载和功耗，不同类型器件的混合使用注意事项7：掌握常见数字集成电路空余引脚的处理方法8：掌握抢答器的线路连接与功能测试9：利用逻辑关系查找数字电路的连接故障14项目一知识链接部分[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，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件事的所有条件全部具备时，这个事件才会发生。111YAB000001010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(ANDgate)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。000111YAB101110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(ORgate)（3）非逻辑真值表00YA11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(NOTgate)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100011YAB101110或非逻辑(NOR)先或后非011100YAB001010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)000011YAB101110100111YAB001010注意：异或和同或互为反函数，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10110011000110011Y2Y3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00000111011101111111011110110011110101011001000111100110101000101100010010000000YDCBA输出变量输入变量4个输入变量有24=16种取值组合的真值表。　例如　求函数CDABY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：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。A返回ABCF00000011010001111010101011011111函数F=AB+C的真值表_A课堂练习:由该真值表写出其表达式。返回1ABFC1＆＆≥1例2.画出函数F=B+A的逻辑图_A_C返回四、逻辑代数的基本定律逻辑常量运算公式逻辑变量与常量的运算公式0·0=00·1=01·0=01·1=10+0=00+1=11+0=11+1=10–1律重迭律互补律还原律0+A=A1+A=11·A=A0·A=0A+A=AA·A=A1、基本公式返回1）与普通代数相似的定律交换律A+B=B+AA·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+ACA+BC=(A+B)(A+C)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ABCA+BC(A+B)(A+C)00000101001110010111011100111111111100[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]逻辑门电路的基础知识3.逻辑门的扩展应用（用一种门构成另外一种门）2.逻辑门使用时的注意事项本次课的主要内容：1.逻辑门（基本、复合）的逻辑功能返回[知识链接2]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高电平UH：输入高电平UIH输出高电平UOH低电平UL：输入低电平UIL输出低电平UOL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=A·B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0AY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0ABCYCBAYCDABYBAYBABAYBAYABBAY返回三、复合门电路1、TTL门电路——Transistor-TransistorLogicTTL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：请点击图片放大观看。特殊的“门”之一——TTLOC门BAY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=0Y呈高阻（悬空）BAY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）1EN0ENBAYEN返回2、TTL集成门电路参数输出高电平UOH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，UOH≥2.4V，UOL≤0.4V。阈值电压UTH当Ui＜UTH时，输出高电平UOH保持不变；当Ui＞UTH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，N0≥8。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：①悬空：相当于接高电平；②与其他输入端并联使用：可增加电路的可靠性；③直接或通过电阻（100Ω～10KΩ）与电源相接以获得高电平输入。严禁带电操作。返回（1）接插集成块时，要认清定位标记，不得插反。（2）电源电压使用范围为＋4.5V～＋5.5V之间，实验中要求使用Vcc＝＋5V。电源极性绝对不允许接错。（3）闲置输入端处理方法①悬空，相当于正逻辑“1”。对于一般小规模集成电路的数据输入端，实验时允许悬空处理。但易受外界干扰，导致电路的逻辑功能不正常。因此，对于接有长线的输入端，中规模以上的集成电路和使用集成电路较多的复杂电路，所有控制输入端必须按逻辑要求接入电路，不允许悬空。返回②直接接电源电压VCC（也可以串入一只1～10KΩ的固定电阻）或接至某一固定电压(＋2.4≤V≤4.5V)的电源上，或与输入端为接地的多余与非门的输出端相接。③若前级驱动能力允许，可以与使用的输入端并联。（4）输入端通过电阻接地，电阻值的大小将直接影响电路所处的状态。当R≤680Ω时，输入端相当于逻辑“0”；当R≥4.7KΩ时，输入端相当于逻辑“1”。对于不同系列的器件，要求的阻值不同。返回（5）输出端不允许并联使用（集电极开路门(OC)和三态输出门电路(3S)除外）。否则不仅会使电路逻辑功能混乱，并会导致器件损坏。（6）输出端不允许直接接地或直接接＋5V电源，否则将损坏器件，有时为了使后级电路获得较高的输出电平，允许输出端通过电阻R接至Vcc，一般取R＝3～5.1KΩ。返回BABAY输入或门输入与非门构成一个二）四（用200744000LST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的接口电路返回返回内容三：项目知识目标测试（1）逻辑变量