项目1简单抢答器的制作.pptx

简单抢答器的制作 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 A B F 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 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 真值表 若有0出0 若全1出1 逻辑表达式Y A B或Y AB 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 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 当条件不具备时 事件才发生 送1出0送0出1 非门 NOTgate 又称 反相器 返回 由基本逻辑运算组合而成 先与后非 先或后非 有0出1全1出0 有1出0全0出1 2 复合逻辑运算 返回 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 01100110 00110011 Y2 Y3 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 0 0 4个输入变量有24 16种取值组合 返回 2 逻辑函数式 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 返回 3 逻辑图 例如画的逻辑图 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 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 1 基本公式 返回 大家要记住特别的 我 2 基本定律 返回 0 0 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 BC 0 0 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 按逻辑功能不同分 按电路结构不同分 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 返回 二 复合门电路 返回 三 复合门电路 1 TTL门电路 Transistor TransistorLogic TTL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 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 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 悬空 相当于接高电平 与其他输入端并联使用 可增加电路的可靠性 直接或通过电阻 100 10K 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 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 训练要求 1 测试常用集成门电路逻辑功能是否正常 2 观察门电路对信号的控制作用 3 用与非门构成其他逻辑功能的电路 返回 目标及实作条件 掌握数字电路实验装置的结构与使用方法 验证常用门电路的逻辑功能 了解常用74系列门电路的管脚排列方法 知识与技能目标 设备与器件 设备 数字电路实验装置1台器件 74LS08 74LS32 74LS04 CD40106 4LS00 CD4011 各一片 返回 TTL门电路逻辑功能测试 将芯片插入IC插座 测试第一个门电路的逻辑关系按图接线 LED电平指示灯亮为1 灯不亮为0 将结果记录在表中 判断是否满足Y AB 与门电路功能测试 内容及步骤 返回 练一练 测试 与门电路 或门电路 非门电路 与非门电路 并填写下表 返回 我们的实作中所用到的集成芯片都是双列直插式的 其引脚排列规则如图所示 识别方法是 正对集成电路型号 如74LS20 或看标记 左边的缺口或小圆点标记 并注意识别第1脚位置 集成块正面放置且缺口向左 则左下角为第1脚 从左下角开始按逆时针方向以1 2 3 依次排列到最后一脚 在左上角 集成芯片实物图 1 认识集成芯片 制作指导 返回 在标准型TTL集成电路中 电源端VCC一般排在左上端 接地端GND一般排在右下端 如74LS20为14脚芯片 14脚为VCC 7脚为GND 若集成芯片引脚上的功能标号为NC 则表示该引脚为空脚 与内部电路不连接 返回 面包板的结构图 元器件与集成电路的安装 注意合理正确布线 2 认识面包板 返回 3 测试仪器说明 仅作检测芯片及提供电源用 返回 4 实物接线范例 返回 5 常用芯片引脚图 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 注意事项 返回 直接接电源电压VCC 也可以串入一只1 10K 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 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 680 时 输入端相当于逻辑 0 当R 4 7K 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 注意事项 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 1K 注意事项 返回 项目验收 内容一 IC的识别与检测 1 简述IC的引脚排列方法 2 简述74LS08 74LS32 74LS04 CD40106 74LS00 CD4011 等的功能及测试方法 3 简述IC的使用注意事项 内容二 项目功能测试 1 分组汇报项目的学习与制作情况 2 分组通电演示电路功能并回答有关问题 返回 返回 内容三 项目知识目标测试 1 逻辑变量的取值 比 大 2 在时间上和数值上均作连续