项目一 三人表决器的设计现制作

1、项目一项目一 三人表决电路的设计与装调三人表决电路的设计与装调 项目一项目一 ： 三人表决电路的设计与装调三人表决电路的设计与装调 项目一项目一 三人表决电路的设计与装调三人表决电路的设计与装调 在各种会议、选秀节目、体育竞技中，常常用到电子表在各种会议、选秀节目、体育竞技中，常常用到电子表 决器。决器。 项目引入项目引入 项目一项目一 三人表决电路的设计与装调三人表决电路的设计与装调 因为初次接触数字电子技术，本项目是三人表因为初次接触数字电子技术，本项目是三人表 决器，要求设计出一个表决电路，二人以上表决器，要求设计出一个表决电路，二人以上表 示赞同，认为通过，否则认为不通过示赞同，认为通

2、过，否则认为不通过。 项目分析项目分析做什么？ 项目一项目一 三人表决电路的设计与装调三人表决电路的设计与装调 n 掌握二、八、十、十六进制的表示方法及相互转换。掌握二、八、十、十六进制的表示方法及相互转换。 n知道知道8421BCD码、余三码、格雷码的意义及表示方法。码、余三码、格雷码的意义及表示方法。 n理解并初步掌握理解并初步掌握逻辑函数逻辑函数。 n掌握真值表、逻辑式和逻辑图的特点及其掌握真值表、逻辑式和逻辑图的特点及其相互转换的方相互转换的方 法法。 n掌握逻辑函数的掌握逻辑函数的化简化简。 n掌握用小规模集成电路设计和制作三人不决器掌握用小规模集成电路设计和制作三人不决器 项目目标

3、项目目标 项目一项目一 三人表决电路的设计与装调三人表决电路的设计与装调 课堂任务课堂任务1 知道数字信号与模拟信号的区别知道数字信号与模拟信号的区别 掌握数制与码制的表示方法；掌握数制与码制的表示方法； 学会二、八、十六进制的转换学会二、八、十六进制的转换 知道知道8421BCD码、余三码、格雷码的意义及码、余三码、格雷码的意义及 表示方法。表示方法。 项目一项目一 三人表决电路的设计与装调三人表决电路的设计与装调 任务任务 1.数制与数码数制与数码 跟我学跟我学 项目一项目一 三人表决电路的设计与装调三人表决电路的设计与装调 在时间和幅值上连续变化在时间和幅值上连续变化 在时间和幅值上断续

4、变化在时间和幅值上断续变化 矩形波信号矩形波信号 尖脉冲信号尖脉冲信号 0 t u t 0 u u 特点 例 例 电信号类型电信号类型 模拟信号模拟信号 数字信号数字信号 正弦波信号正弦波信号 锯齿波信号锯齿波信号 u u 0 0 t t 数字电路输入、输出的高、数字电路输入、输出的高、 低电平用低电平用0 、 1表示，表示， 项目一项目一 三人表决电路的设计与装调三人表决电路的设计与装调 例：例： 数字电路：记录自动生产线的产品数目，数字电路：记录自动生产线的产品数目， 开关的接通和断开开关的接通和断开 事件的是和非事件的是和非 电平的高和低电平的高和低 信号的有和无信号的有和无 生产生产

5、产品产品 有信号：有信号：“1”, 1”, 无信号：无信号：“0”0”。 数字信号数字信号 两种状态两种状态： 项目一项目一 三人表决电路的设计与装调三人表决电路的设计与装调 例例 例例 单管放大电路：输入正弦波，输出正弦波，即输入、单管放大电路：输入正弦波，输出正弦波，即输入、 输出间的大小、相位关系为幅值增大或缩小，相位同输出间的大小、相位关系为幅值增大或缩小，相位同 相或反相相或反相 。 反相器：输入高电平，输出低电平，即输入、输出间的反相器：输入高电平，输出低电平，即输入、输出间的 逻辑关系为逻辑非。逻辑关系为逻辑非。 放大器放大器 vivo 反相器反相器 vivo 项目一项目一 三人

6、表决电路的设计与装调三人表决电路的设计与装调 集成电路集成电路 分分 类类 集集 成成 度度电路规模与范围电路规模与范围 小规模集成小规模集成 电路电路 SSISSI 1 -10 1 -10 门门/ /片或片或10 10 -100 -100 个元件个元件/ /片片 逻辑单元电路逻辑单元电路 包括：逻辑门电路、集成触发器包括：逻辑门电路、集成触发器 中规模集成中规模集成 电路电路 MSIMSI 10 -100 10 -100 门门/ /片或片或 100 -1000 100 -1000 个元个元 件件/ /片片 逻辑部件逻辑部件 包括：计数器、包括：计数器、 译码器、编码器、数据选译码器、编码器、

7、数据选 择器、寄存器、算术运算器、比较器、转换择器、寄存器、算术运算器、比较器、转换 电路等电路等 大规模集成电大规模集成电 路路 LSLSI I 100100 - - 10001000 门门/ /片片 或或 10001000 -100000-100000 个元件个元件/ /片片 数字逻辑系统数字逻辑系统 包括：中央控制器、存储器、各种接口电路包括：中央控制器、存储器、各种接口电路 等等 超大规模集超大规模集 成电路成电路 VLSIVLSI 大于大于 1000 1000 门门/ /片片 或大于或大于 10 10 万个万个 元件元件/ /片片 高集成度的数字逻辑系统高集成度的数字逻辑系统 例如：

8、各种型号的单片机，即在一片例如：各种型号的单片机，即在一片 硅片硅片 上集成一个完整的微型计算机上集成一个完整的微型计算机 根据集成密度不同分为根据集成密度不同分为 项目一项目一 三人表决电路的设计与装调三人表决电路的设计与装调 便于高度集成化便于高度集成化 工作可靠性高、抗干扰能力强工作可靠性高、抗干扰能力强 数字信息便于保存数字信息便于保存 集成电路成本低、通用性强集成电路成本低、通用性强 保密性好保密性好 数字电路的优点 项目一项目一 三人表决电路的设计与装调三人表决电路的设计与装调 模拟信号：模拟信号： 在一定电压范围内在一定电压范围内 连续变化的信号。连续变化的信号。 数字信号：数字

9、信号： 由离散电平由离散电平 组成的信号。组成的信号。 t 15V -15V O t 15V -15V O 逻 辑 1 逻 辑 0 高 电 平 低 电 平 小结小结 项目一项目一 三人表决电路的设计与装调三人表决电路的设计与装调 （1）进位制进位制：表示数时，仅用一位数码往往不够用，必表示数时，仅用一位数码往往不够用，必 须用进位计数的方法组成多位数码。多位数码每一位的须用进位计数的方法组成多位数码。多位数码每一位的 构成以及从低位到高位的进位规则称为进位计数制，简构成以及从低位到高位的进位规则称为进位计数制，简 称进位制。称进位制。 （2）基基 数数：进位制的基数，就是在该进位制中可能用到进

10、位制的基数，就是在该进位制中可能用到 的数码个数。的数码个数。 （3） 位位 权（位的权数）权（位的权数）：在某一进位制的数中，每一位在某一进位制的数中，每一位 的大小都对应着该位上的数码乘上一个固定的数，这个固的大小都对应着该位上的数码乘上一个固定的数，这个固 定的数就是这一位的权数。权数是一个幂。定的数就是这一位的权数。权数是一个幂。 项目一项目一 三人表决电路的设计与装调三人表决电路的设计与装调 1、十进制、十进制 数码为：数码为：09；基数是；基数是10。 运算规律：逢十进一，即：运算规律：逢十进一，即：9110。 十进制数的权展开式：十进制数的权展开式： 2 1 0 -1 0. 5

11、. 同样的数码在不同的数同样的数码在不同的数 位上代表的数值不同位上代表的数值不同。 . 102、101、100、10-1 称为十进制的权。各称为十进制的权。各 数位的权是数位的权是10的幂。的幂。 任意一个十进制数都任意一个十进制数都 可以表示为各个数位可以表示为各个数位 上的数码与其对应的上的数码与其对应的 权的乘积之和，称权权的乘积之和，称权 展开式。展开式。 项目一项目一 三人表决电路的设计与装调三人表决电路的设计与装调 2、二进制、二进制 数码为：数码为：0、1；基数是；基数是2。 运算规律：逢二进一，即：运算规律：逢二进一，即：1110 二进制数的权展开式：二进制数的权展开式： 如

12、如:(101.01)2 122 021120+ 02-1 + 12-2 (5.25)10 加法规则：加法规则：0+0=0，0+1=1，1+0=1，1+1=10 乘法规则：乘法规则：0.0=0， 0.1=0 ，1.0=0，1.1=1 运算运算 规则规则 各数位的权是的幂各数位的权是的幂 二进制数只有二进制数只有0和和1两个数码，它的每一位都可以用电子元件两个数码，它的每一位都可以用电子元件 来实现，且运算规则简单，相应的运算电路也容易实现。来实现，且运算规则简单，相应的运算电路也容易实现。 项目一项目一 三人表决电路的设计与装调三人表决电路的设计与装调 数码为：数码为：07；基数是；基数是8。

13、运算规律：逢八进一，即：运算规律：逢八进一，即：7110。 八进制数的权展开式：八进制数的权展开式： 如：如：(207.4)8 282 081780 48-1 (135.5)10 3、八进制、八进制 4、十六进制、十六进制 数码为：数码为：09、AF；基数是；基数是16。 运算规律：逢十六进一，即：运算规律：逢十六进一，即：F110。 十六进制数的权展开式：十六进制数的权展开式： 如：如：(D8.8)16 13161 8160 816-1 (216.5)10 各数位的权是各数位的权是8的幂的幂 各数位的权是各数位的权是16的幂的幂 项目一项目一 三人表决电路的设计与装调三人表决电路的设计与装调

14、 几几 种种 进进 制制 数数 之之 间间 的的 对对 应应 关关 系系 十 进 制 数二 进 制 数八 进 制 数十 六 进 制 数 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 00000 00001 00010 00011 00100 00101 00110 00111 01000 01001 01010 01011 01100 01101 01110 01111 0 1 2 3 4 5 6 7 10 11 12 13 14 15 16 17 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 项目一项目一 三人表决电路的设计与装调三人表决电路的

15、设计与装调 5、结论、结论 一般地，一般地，N进制需要用到进制需要用到N个数码，基数是个数码，基数是N；运算；运算 规律为逢规律为逢N进一。进一。 如果一个如果一个N进制数进制数M包含位整数和位小数，即包含位整数和位小数，即 (an-1 an-2 a1 a0 a 1 a2 am)2 则该数的权展开式为：则该数的权展开式为： (M)2 an-1Nn-1 an-2 Nn-2 a1N1 a0 N0a 1 N-1a 2 N-2 a m N-m 由权展开式很容易将一个由权展开式很容易将一个N进制数转换为十进制数。进制数转换为十进制数。 项目一项目一 三人表决电路的设计与装调三人表决电路的设计与装调 1.

16、500 1 整数整数 0.750 0 1. 各种数制转换成十进制各种数制转换成十进制 2. 十进制转换为二进制十进制转换为二进制 例例 将十进制数将十进制数 (33.375)10 转换成二进制数转换成二进制数 33 8 0 4 0 2 0 1 0 2 (26 )10 = (11010 ) 2 2 2 1.000 1 .375 2 2 2 2 0.375 2 一直除到商为一直除到商为 0 为止为止 余数余数 16 1 按权展开求和按权展开求和 整数和小数分别转换整数和小数分别转换 整数部分：除整数部分：除 2 取余法取余法 小数部分：乘小数部分：乘 2 取整法取整法 读读 数数 顺顺 序序 读读

17、 数数 顺顺 序序 .011 2 0 1 项目一项目一 三人表决电路的设计与装调三人表决电路的设计与装调 每位八进制数用三位二进制数代每位八进制数用三位二进制数代 替，再按原顺序排列。替，再按原顺序排列。 八进制八进制二进制二进制 3. 二进制与八进制间的相互转换二进制与八进制间的相互转换 二进制二进制八进制八进制 (11100101.11101011)2 = (345.726)8 (745.361)8 = (111100101.011110001)2 补补0 (11100101.11101011)2 = ( ? )8 11100101.11101011 00 345726 从小数点开始，整数

18、部分向左从小数点开始，整数部分向左 ( (小数部分向右小数部分向右) ) 三位一组三位一组，最后，最后不足三位不足三位 的加的加 0 补足补足三位，再按顺序写出各组对应三位，再按顺序写出各组对应 的八进制数的八进制数 。 补补0 11100101 11101011 项目一项目一 三人表决电路的设计与装调三人表决电路的设计与装调 一位十六进制数对应一位十六进制数对应 四位二进制数，因此二进四位二进制数，因此二进 制数四位为一组。制数四位为一组。 4. 二进制和十六进制间的相互转换二进制和十六进制间的相互转换 (10011111011.111011)2= (4FB.EC)16 (3BE5.97D)

19、16 = (11101111100101.100101111101)2 补补 0 (10011111011.111011)2 = ( ? )16 10011111011.11101100 4FBEC 0 十六进制十六进制二进制二进制 :每位十六进制数用四位二进每位十六进制数用四位二进 制数代替，再按原顺序排列。制数代替，再按原顺序排列。 二进制二进制十六进制十六进制 : 从小数点开始，整数部分从小数点开始，整数部分向向 左左( (小数部分向右小数部分向右) ) 四位一组四位一组， 最后最后不足四位的加不足四位的加 0 补足补足四位，四位， 再按顺序写出各组对应的十六进再按顺序写出各组对应的十六

20、进 制数制数 。 补补 0 10011111011 111011 项目一项目一 三人表决电路的设计与装调三人表决电路的设计与装调 用一定位数的二进制数来表示十进制数码、字用一定位数的二进制数来表示十进制数码、字 母、符号等信息称为编码，编码就是代码的编制过程。母、符号等信息称为编码，编码就是代码的编制过程。 用以表示十进制数码、字母、符号等信息的用以表示十进制数码、字母、符号等信息的 一定位数的二进制数称为代码。一定位数的二进制数称为代码。 数字系统只能识别数字系统只能识别0 0和和1 1，怎样才能表示更多的数码、符号，怎样才能表示更多的数码、符号 、字母呢？用编码可以解决此问题。、字母呢？用

21、编码可以解决此问题。 代码代码 编码编码 以二进制以二进制码码表示一个十进制表示一个十进制数数的代码，称为的代码，称为二十进制码二十进制码，即，即 BCD（Binary Code Decimal）码码。 由于十进制数共有由于十进制数共有09十个数码，因此需要十个数码，因此需要4位二进制代码来表示位二进制代码来表示1位十位十 进制数。进制数。 二进制代码的二进制代码的位数位数n与需要编码的数（或信息）与需要编码的数（或信息） 的的个数个数N之间应满足以下关系：之间应满足以下关系：2n-1N2n 项目一项目一 三人表决电路的设计与装调三人表决电路的设计与装调 常用二常用二 - - 十进制代码表十进

22、制代码表 111111111100 111011101011 110101111010 110001101001 101101011000 010001000100 001100110011 001000100010 000100010001 000000000000 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 十十 进进 制制 数数 1100 1011 1010 1001 1000 0111 0110 0101 0100 0011 余余 3 码码2421( (B) )2421( (A) ) 5421 码码 8421 码码 无权码无权码 有有 权权 码码 1001 1000 0111 0110 0

23、101 0100 0011 0010 0001 0000 权为权为 8、4、2、1 比比 8421BCD 码多余码多余 3 取四位自然二进制数的前取四位自然二进制数的前 10 种组合，种组合， 去掉后去掉后 6 种组合种组合 1010 1111。 项目一项目一 三人表决电路的设计与装调三人表决电路的设计与装调 有权有权BCD码码 即代码中的每位二进制数码都有确定的位权值。如表中的即代码中的每位二进制数码都有确定的位权值。如表中的 8421码、码、2421码、码、5121码、码、631- -1码等。码等。 对于有权对于有权BCD码，可以根据位权展开求得所代表的十进制码，可以根据位权展开求得所代表

24、的十进制 数。例如：数。例如： 10 BCD1-316 10 BCD2421 10 BCD8421 8)1(11031611101 7112041211101 7112141800111 项目一项目一 三人表决电路的设计与装调三人表决电路的设计与装调 无权无权BCD码码 即代码没有确定的位权值，不能按照位权展开求解所代表的即代码没有确定的位权值，不能按照位权展开求解所代表的 十进制数。如表十进制数。如表1- -3中的余码、单位间距码、余循环码等。中的余码、单位间距码、余循环码等。 这些代码都有其特点，适用于不同的场合。这些代码都有其特点，适用于不同的场合。 用用BCD代码表示十进制数代码表示十

25、进制数 对于一个多位的十进制数，需要有与十进制位数相同的几对于一个多位的十进制数，需要有与十进制位数相同的几 组组BCD代码来表示。例如：代码来表示。例如： BCD2421 2368 10 BCD8421 5364 10 0010 .0011 1100 11102 .863 0101 .0011 0110 01005 .463 不能省略！不能省略！ 不能省略！不能省略！ 项目一项目一 三人表决电路的设计与装调三人表决电路的设计与装调 用用 BCD 码表示十进制数举例码表示十进制数举例： (36) 10 = ( )8421BCD (4.79)10 = ( )8421BCD (01010000)8

26、421BCD = ( )10 注意区别注意区别 BCD 码与数制：码与数制： (150)10 = (000101010000)8421BCD = (10010110)2 = (226)8 = (96)16 6 0110 3 0011 4. 0100.7 01119 1001 0101 50000 0 项目一项目一 三人表决电路的设计与装调三人表决电路的设计与装调 小小 结结 日常生活中使用十进制，但在计算机中基本上使用二进制，有日常生活中使用十进制，但在计算机中基本上使用二进制，有 时也使用八进制或十六进制。利用权展开式可将任意进制数转时也使用八进制或十六进制。利用权展开式可将任意进制数转 换

27、为十进制数。将十进制数转换为其它进制数时，整数部分采换为十进制数。将十进制数转换为其它进制数时，整数部分采 用基数除法，小数部分采用基数乘法。利用用基数除法，小数部分采用基数乘法。利用1 1位八进制数由位八进制数由3 3位位 二进制数构成，二进制数构成，1 1位十六进制数由位十六进制数由4 4位二进制数构成，可以实现位二进制数构成，可以实现 二进制数与八进制数以及二进制数与十六进制数之间的相互转二进制数与八进制数以及二进制数与十六进制数之间的相互转 换。换。 二进制代码不仅可以表示数值，而且可以表示符号及文字，二进制代码不仅可以表示数值，而且可以表示符号及文字， 使信息交换灵活方便。使信息交换

28、灵活方便。BCDBCD码是用码是用4 4位二进制代码代表位二进制代码代表1 1位十进位十进 制数的编码，有多种制数的编码，有多种BCDBCD码形式，最常用的是码形式，最常用的是8421 BCD8421 BCD码。码。 项目一项目一 三人表决电路的设计与装调三人表决电路的设计与装调 课堂任务课堂任务2 项目一项目一 三人表决电路的设计与装调三人表决电路的设计与装调 事物往往存在两种对立的状态，在逻辑代数中可以事物往往存在两种对立的状态，在逻辑代数中可以 抽象地表示为抽象地表示为 0 0 和和 1 1 ，称为逻辑，称为逻辑0 0状态和逻辑状态和逻辑1 1状态状态。 逻辑代数中的变量称为逻辑变量，用

29、大写字母表示。逻辑代数中的变量称为逻辑变量，用大写字母表示。 逻辑变量的取值只有两种，即逻辑逻辑变量的取值只有两种，即逻辑0 0和逻辑和逻辑1 1，0 0 和和 1 1 称称 为逻辑常量，并不表示数量的大小，而是表示两种对立的为逻辑常量，并不表示数量的大小，而是表示两种对立的 逻辑状态。逻辑状态。 逻辑代数逻辑代数：用于描述客观事物逻辑关系的数学工具，又称布尔代数用于描述客观事物逻辑关系的数学工具，又称布尔代数 (Boole Algebra)或开关代数。或开关代数。 指事物因果关系的规律。或者说条件和结果的关系，这些因指事物因果关系的规律。或者说条件和结果的关系，这些因 果关系可以用逻辑运算来

30、表示，也就是用逻辑代数来描述。果关系可以用逻辑运算来表示，也就是用逻辑代数来描述。 项目项目1 1 晶体二极管、三极管的认识与检测晶体二极管、三极管的认识与检测 与普通代数比较与普通代数比较 相似处：相似处： 相异处相异处： 项目项目1 1 晶体二极管、三极管的认识与检测晶体二极管、三极管的认识与检测 逻辑代数中的逻辑代数中的 1 和和 0 不表示数量大不表示数量大 小，仅表示两种相反的状态。小，仅表示两种相反的状态。 例如：开关闭合为例如：开关闭合为 1 晶体管导通为晶体管导通为 1 电位高为电位高为 1 断开为 断开为 0 截止为截止为 0 低为低为 0 逻辑体制逻辑体制 正逻辑体制正逻辑

31、体制 负逻辑体制负逻辑体制 规定高电平为逻辑规定高电平为逻辑 1、低电平为逻辑、低电平为逻辑 0 规定低电平为逻辑规定低电平为逻辑 1、高电平为逻辑、高电平为逻辑 0 通常未加说明，则为正逻辑体制通常未加说明，则为正逻辑体制 注意注意 项目一项目一 三人表决电路的设计与装调三人表决电路的设计与装调 1 1、与逻辑（与运算）、与逻辑（与运算） 与逻辑的定义与逻辑的定义：仅当决定事件（仅当决定事件（Y）发生的所有条件）发生的所有条件 （A，B，C，）均满足时，事件（）均满足时，事件（Y）才能发生。表达）才能发生。表达 式为：式为： 开关开关A，B串联控制灯泡串联控制灯泡Y 电路图 L=AB E A

32、B Y 项目一项目一 三人表决电路的设计与装调三人表决电路的设计与装调 E AB Y E AB Y E AB Y E AB Y 两个开关必须同时接通，两个开关必须同时接通， 灯才亮。逻辑表达式为：灯才亮。逻辑表达式为： A、B都断开，灯不亮。都断开，灯不亮。A断开、断开、B接通，灯不亮。接通，灯不亮。 A接通、接通、B断开，灯不亮。断开，灯不亮。A、B都接通，灯亮。都接通，灯亮。 项目一项目一 三人表决电路的设计与装调三人表决电路的设计与装调 这种把所有可能的条件组合及其对应这种把所有可能的条件组合及其对应 结果一一列出来的表格叫做真值表结果一一列出来的表格叫做真值表。 将开关接通记作将开关接

33、通记作1，断开记作，断开记作0； 灯亮记作灯亮记作1，灯灭记作，灯灭记作0。可以作。可以作 出如下表格来描述与逻辑关系：出如下表格来描述与逻辑关系： A BY 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 开关 A 开关 B灯 Y 断开 断开 断开 闭合 闭合 断开 闭合 闭合 灭 灭 灭 亮 功能表功能表 实现与逻辑的电路实现与逻辑的电路 称为与门。与门的称为与门。与门的 逻辑符号：逻辑符号： Y A B 2. 对填对填 1 的相邻最小项方格画包围圈的相邻最小项方格画包围圈; 3. 将各圈分别化简将各圈分别化简; 4. 将各圈化简结果逻辑加将各圈化简结果逻辑加 。 项目一项目一 三人表决电路的设计与装调三人表决电路的设计与装调 m15 m9 m7 m6 m5 m4 m2 m0 解：解：( (1) )画变量卡诺图画变量卡诺图 例例 用卡诺图化简逻辑用卡诺图化简逻辑函数函数 Y(A,B,C,D)=m (0,2,4,5,6,7,9,15) AB CD 00 01 11 10 00 01 11 10 ( (2) )填卡诺图填卡诺图 1 1 1 1 1 1 1 1 ( (3) )画包围圈画包围圈 a b c d ( (4) )将各图分别化简将各图分别化简 圈圈 2 个可消去个可消去 1 个变量，化个变量，化 简为简为 3 个相同变量相与。个相同变量相与。 Yb =