简易宿舍灯控制电路组装与调试.ppt

1、学习情境6 简易宿舍灯控制电路组装与调试,【任务目标】 通过对宿舍灯控制电路组装与调试、电路分析，掌握组合逻辑电路的分析和设计方法。会分析宿舍灯控制电路原理图中各部分的逻辑工作原理、主要参数。掌握元件的组装方法，会用万用表进行调试。,学习情境6 简易宿舍灯控制电路组装与调试,【 任务描述】 了解宿舍灯控制电路功能、组成，掌握基本逻辑元器件、集成逻辑元器件的逻辑功能、分析方法。掌握分析、设计组合逻辑电路的基本方法。 【 任务分析】 技能目标： 1.了解数字实验箱的结构、作用； 2.会使用数字实验箱验证逻辑器件的逻辑功能； 3.会搭接逻辑电路。 知识目标： 1. 了解数字电路的基础，逻辑函数的化简

2、方法； 2. 基本门电路的分析方法，组合逻辑电路的分析方法。,1.1数字电路基础知识 （1）数字信号的脉冲波形 数字电路中的数字量用高电平和低电平两种状态来反映，在逻辑上或数值上用1和0来表示，这样就形成了数字信号。对于数字信号，重要的是要根据信号的高、低电平，正确反映电路的输出、输入之间的逻辑关系，至于高低电平值精确到多少则无关紧要。数字电路也称逻辑电路。在数字电路中，基本工作信号是二进制的数字信号，也称二值信号，它包含的0、1符号的个数称为位数。 数字信号通常用矩形脉冲波形来表示。理想的矩形脉冲波形如图所示，非理想的矩形脉冲波形是一种常见的脉冲信号如图所示。,理想巨型脉冲,从图1-2中可看

3、出，非理想的矩形脉冲波形的主要参数为：,1）脉冲幅度Um。脉冲电压的最大变化幅度。 2)脉冲宽度tw。脉冲波形前后沿0.5 Um处的时间间隔。 3）上升时间tr。脉冲前沿从0.1 Um上升到0.9 Um所需要的时间。 4）下降时间tf。脉冲后沿从0.9 Um下降到0.1 Um所需要的时间。 5）脉冲周期T。在周期连续脉冲中，两个相邻脉冲间的时间间隔。 6）占空比D。脉冲宽度tw与脉冲周期T的比值，即D=tw/T。当占空比D0.5时，矩形波为方波。,非理想的矩型脉冲,(2) 数制与编码 我们熟悉的十进制数在工程上要寻找和制作具有10个状态的器件表示十进制数的 10个符号是困难的。而二进制数只有两

4、个符号0、1，具有两个状态的器件在工程上比 较容易实现，例如开关的通与断、半导体管的导通与截止，脉冲的有与无都可表示0、 1两个符号。 在数字系统中，广泛采用二进制数，需要将十进制数转换成二进制数，以便机器接 受。当机器运算结束时，结果仍为二进制数。为便于阅读，常将该二进制数再转换成 十进制数，这就需要采用各种数制间的转换及不同的编码方式，以便于实现信息的传 输。 1).数制 数制是计数进位制的简称。在日常生活和生产中，人们习惯用十进制数 ，它有0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十个数码，用来组成不同的数。而在 数字电路和计算机中，只能识别“0”和“1”构成的数码，所以经常采用的 是二进制

5、数和十六进制数，有些地方还用到八进制数。下面介绍常用的十进 制、二进制和十六进制。,a. 十进制（Decimal） 十进制数有09共10个数码，计数“基数”为10。数的组成自左向右由高位到低位排列，计数时，“逢十进一，借一当十”。数码在不同的位置代表的数值不同，称之为“位权”或简称为“权”。例如，十进制数616可表示为 616=610211016100 其中102、101、100分别为百位、十位和个位的“权”，也即相应位的数码1所代表的实际数值。位数越高，权值越重，相邻位的权值关系是，左边位的权是右边位的权的10倍。对于任意一个十进制数，都可以表示成,(1-1),式中，Ki为十进制数第i位的数

6、码，n表示整数部分的位数，m表示小数部分的位数，n、m都是正整数，10i为第i位的位权值。例如，十进制数54.214可表示为 54.214=51014100210-1110-2410-3,b.二进制（Binary） 二进制有两个数码0和1，它们和电路的两个状态（开和关、高电平和低电平等）直接对应，使用比较方便。它的组成也遵循自左向右由高位到低位排列，每个数位的位权值为2的幂，计数时，“逢二进一， 借一当二”。也就是说，二进制数的计数基数为2。对于任意一个二进制数，都可以表示为,(1-2),式中，Ki为二进制第i位的数码，2i为第i位的位权值，n表示整数部分的位数，m表示小数部分的位数，n、m均

7、为正整数。 例如， 二进制数11011可以展开成 (11011)2 = 124123022121120 (27)10 二进制数1101.101可以展开成 （1101.101）2=123 +12202112012-102-212-3=（13.875）10 二进制是“逢二进一”，即1110，利用上述关系可把任意一个二进制数转换为十进制数。若要将十进制数转换为二进制数怎么办呢？由上式可见,(27)10 = d424d323d222d121d020(d4d3d2d1d0)2 式中d4d0分别为相应的二进制数码1或0。它们可用下法求得：27除以2的余数是1，其商除以2的余数为1，这样除下去，直到商为0为

8、止，将所有余数从低位到高位排列： 227 余1 (d 0) 213 余1 (d 1) 26_ 余0 (d 2) 23_ 余1 (d 3) 21_ 余1 (d 4) 0 所以 (27)10 = (d4d3d2d1d0)2 = (11011)2 C.十六进制（Hexadecimal） 十六进制有0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F十六个数码，基数为16。其中AF分别代表十进制数的1015。为与十进制区别，规定十六进制数注有下标16或H。十六进制是“逢十六进一”，即F + 1 = 10，10 = 1161 + 0160，其基数为16，任意十六进制数可表示为,式中，Ki为十六

9、进制数第i位的数码，16i为第i位的位权值， n、m的含义与式（1-1）和式（1-2）中含义相同。 如 (4E6)16 = (4E6)H = 4162 + 14161 + 6160 = (1254)10 这就是十六进制数转换为十进制数的方法。反过来，要将十进制数转换为十六进制数，可先转换为二进制数，再由二进制数转换为十六进制数。因为每一个十六进制数码都可以用4位二进制数来表示，如(1011)2表示十六进制数的B；(0101)2表示十六进制的5等。故可将二进制数从低位开始，每4位为一组写出其值，从高位到地位读写，就是十六进制数。如 (27)10 = (0011011)2 = (1B)16,(1-

10、3),下面比较一下上面三种数制的数码： 十进制 二进制 十六进值 十进制 二进值 十六进值 0 000 0 8 1000 8 1 001 1 9 1001 9 2 010 2 10 1010 A 3 011 3 11 1011 B 4 100 4 12 1100 C 5 101 5 13 1101 D 6 110 6 14 1110 E 7 111 7 15 1111 F 2).编码 所谓编码，就是用数字或某种文字和符号来表示某一对象或信号的过程。十进制编码或某种文字和符号的编码难于用电路来实现，在数字电路中一般采用二进制数。用二进制数表示十进制数的编码方法称二 十进制编码，又称BCD码。常用

11、的BCD码有8421码、5421码、2421码等编码方式，又称为有权位码。以8421码为例，8421分别代表对应二进制位自左至右的位权值，即当哪一位二进制位为1时，所代表的十进制数为相应的权。 无权码每位无确定的位权值，不能使用位权展开式，但各有其特点和用途。 例如格雷码（又叫循环码、 反射码），其相邻两个编码只有一位码状态不同，它的这一特点可以用来进行逻辑函数的图形法化简。,表常 用 BCD 码,(3) 逻辑代数中的基本运算,逻辑代数也称布尔代数，它是分析和设计逻辑电路的一种数学工具，用来描述数字电路和数字系统的结构和特性。 逻辑代数有“1”和“0”两种逻辑值，它们并不表示数量的大小，而是表

12、示两种对立的逻辑状态，例如电平的高低，晶体管的导通和截止，脉冲信号的有无，事物的是非等。所以，逻辑1和逻辑0与自然数的1和0有本质的区别。,1） 基本逻辑运算 在逻辑代数中，输出逻辑变量和输入逻辑变量的关系，叫逻辑函数，可表示为 F = f(A、B、C、) 其中A、B、C、为输入逻辑变量，F 为输出逻辑变量。 逻辑乘 逻辑乘是描述与逻辑关系的，又称与运算。逻辑表达式为 F = AB 或 F = AB,其意义是仅当决定事件发生的所有条件A、B均具备时，事件F才能发生。把两个开关S1、S2和一盏电灯HL串联接到电源上，只有当两个开关均闭合时，灯才能亮。两个开关中有一个不闭合灯就不亮。这就是与逻辑。

13、与逻辑的电路图及功能表如图所示。如果用A和B作为S1、S2的状态变量，取值0表示断开，取值1表示接通；用F表示灯的状态变量，取值1表示灯亮，取值0表示灯灭。逻辑状态列于表中也称为真值表（功能表）。 从真值表可得到与运算的输入与输出关系为：“有0出0，全1为1”。,与逻辑的电路图和功能表,2）逻辑加 逻辑加是描述或逻辑关系的，也称或运算。逻辑表达式为,其意义是当决定事件发生的各种条件A、B中，只要有一个或一个以上的条件具备，事件F就发生。仍以上述灯的情况为例，把两个开关并联与一盏电灯串联接到电源上，当两个开关中有一个或一个以上闭合时灯均能亮。只有两个开关全断开灯才不亮。或逻辑的电路图及功能表如图

14、所示。同样用A和B作为S1、S2的状态变量，取值0表示断开，取值1表示接通；用F表示灯的状态变量，取值1表示灯亮，取值0表示灯灭。逻辑状态列于表中，从真值表可得到与运算的输入与输出关系为：“有1出1，全0为0”。,或逻辑的电路图和功能表,3）逻辑非 逻辑非是对一个逻辑变量的否定，也称非运算。逻辑表达式为 其意义是当条件A为真，事件发生出现的结果必然是这种条件相反的结果。仍以灯的情况为例。一个在面板上标有“开”和“关”字样的开关与一盏电灯并联接到电源上，当开关打向“开”时灯灭，而打向“关”时灯亮。非逻辑的电路图及功能表如图所示。用A作为S的状态变量，取值0表示断开，取值1表示接通；用F表示灯的状

15、态变量，取值1表示灯亮，取值0表示灯灭。当A取0或1值时，F的逻辑状态列于表中。,逻辑非电路图和功能表,表12 真值表,在数字电路中，把实现与、或、非3种逻辑运算的单元电路分别称为“与门”、“或门”和“非门”（也称反相器）。,2） 常用的复合逻辑运算 在数字电路中，常直接使用一些含两种以上的复合逻辑运算。能实现复合逻辑运算的逻辑函数称为复合逻辑函数。 与非逻辑 与非逻辑是逻辑与和逻辑非的复合运算，是与运算的反函数。它的逻辑功能是：只有输入全为1时，输出才为0，否则输出为1。以两变量与非运算为例，它的逻辑表达式为：,运算顺序为先与后非。其逻辑符号和真值表如图所示。, 或非逻辑 或非逻辑是逻辑或和

16、逻辑非的复合运算，是或运算的反函数。它的逻辑表达式为：,运算顺序是先或后非。其逻辑符号和真值表如图所示。, 异或逻辑 异或逻辑的逻辑功能是：当两输入的逻辑值相异时，输出才为1，否则输出为0，它的逻辑表达式为：,可简写成 。 其真值表如表所示, 异或非逻辑 异或非逻辑也称为同或逻辑，它与异或逻辑互为反函数。异或非逻辑的逻辑功能是：当两输入的逻辑值相同时，输出才为1，否则输出为0，它的逻辑表达式为：,可简写成F = AB。其真值表如表所示。,表异或门真值表 表同或门真值表,异或门、异或非门电路的逻辑符号如图所示。,异或及同或逻辑符号,（4） 逻辑代数与逻辑函数化简 1） 逻辑代数的基本定律和规则

17、逻辑代数的基本定律 在逻辑代数的运算中，有些定律与初等代数是一致的。但由于其中的逻辑 变量的取值只能是1或0，因而也存在许多不同之处，将其归纳于表中 (逻辑代数的基本定律),除了上述的基本定律外，逻辑代数运算中，还经常用到以下三条基本规则。 代入规则 在任何一个含有变量A的等式中，如果将所有出现A的地方都用逻辑函数F来取代，则该等式仍然成立，这就是重要的代数规则。利用这一规则，可由已知的等式推导出更多的等式。,例如 已知,，若用,取代B，则得,对偶规则 对偶规则可用于导出新的恒等式。规则是 将原来恒等式的两边所有的“”换成“ ”换成“”；0换成1，1换成0，则导出式仍为恒等式。 仔细观察表中基

18、本公式，不难发现它们都是成对出现的。例如：,交换律 第一式,第二式,分配律 第一式,第二式,摩根律 第一式,第二式,0-1律 第一式,第二式,同一律 第一式,第二式,互补律 第一式,第二式,即是,的反函数。,反演规则 反演规则就是求某一逻辑函数的反函数（或叫补函数）的规则。反演规则规定：将逻辑函数F中的所有“”换成“ ”，将“ ”换成“”；0换成1，1换成0；并对其中所有的逻辑变量求反；所得的新函数即是的反函数。,例11 已知,求,解 应用反演规则有,需要指出的是，初等代数中的移项规则在代数中不能使用，逻辑关系式两边的相同项也不能对消去掉。 2)逻辑函数的表示方法 逻辑函数的表示方法 任意一个

19、逻辑函数 F = f(A、B、C),都可用逻辑表达式、真值表、逻辑图、卡诺图、波形图等方法进行描述。 a.逻辑表达式。 逻辑表达式就是用“与”、“或”、“非”等逻辑运算符号的组合来表示逻辑函数的方法。它是自变量和因变量之间逻辑关系的表达式。特点是：简洁、便于化简和转换，便于用逻辑图。在逻辑表达式中，运算顺序为先运算括号内的式子，再进行与运算，最后进行或运算。对一组变量进行非运算时，不用括号，如， 表示先或后非。,b.逻辑真值表。 逻辑真值表是将输入变量所有的取值和对应的函数值，列成一一对应的表格。特点是：直观、具有唯一性，是将实际的问题抽象为逻辑问题的首选描述方法。 c.逻辑图。 逻辑图是将输

20、入与输出之间的逻辑关系用逻辑图形符号来描述。特点是：接近实际电路，是组装、维修的必要资料。 d.卡诺图。 卡诺图是专门用来化简逻辑函数的。 表示方法之间的相互转换 表达式、真值表、逻辑图、卡诺图都是用来描述逻辑函数的，它们之间可以相互转换。这里我们只讨论真值表与表达式的转换关系。 a.由真值表转换成表达式 逻辑函数中，n个变量的函数有2n种可能的组合，因而在真值表中就有2n行，每一行只能有一个确定的函数值1或0。当我们通过真值表写出逻辑函数的表达式时，通常称之为标准的有以下两种形式。 “与或”表达式（积之和式） 例如，设某个已知函数真值表如表所示。在这个真值表中，n=3,所以共有238行每一行

21、都表示出函数相应的某个状态。,函数真值表,“与或”表达式：在给出的逻辑函数真值表中，取出函数值等于1所对应的变量取值组合，组合中变量为1的写成原变量，为0的写成反变量，组成与项。将这些与项相加即为逻辑函数的“与或”表达式。 例如表中函数的与或表达式为,它表示在这三个乘积项中，只要一项为1，则函数值就是1，和真值表是一致的。 “或与”表达式（和之积式） 在逻辑函数中，除了上述的“与或”标准式外，还可以利用真值表直接写出另一种标准表达式，即“或与”表达式。由于篇幅所限，对“或与”表达式不再详述。,3) 逻辑函数的化简 逻辑函数的代数法化简 在逻辑电路设计中，如果按照标准式设计，其电路比较复杂。成本

22、高可 靠性低，所以必须对标准式进行化简。最常用的化简方法为代数化简法。 一般来说就是将函数式化为最简“与或”型表达式。“最简”的含义是： 乘积项的项数最少；每个乘积项中所含变量的数目也最少。 需要指出的：对于分立元件的数字电路而言，化简显得较为重要。随着 电路的高度集成化，有各种功能的集成数字电路可供选用，因而对于使用 者，函数式的化简不再象分立元件时代那样重要了。 代数法化简就是利用学过的基本定律和规则对函数进行化简。常用的有 下列方法：,b.由表达式填写真值表 由已知函数表达式求真值表比较简单，只要将输入变量取值的所有组合分别代入表达式，求出对应的函数值，填写真值表中即可。,a.并项法,利

23、用公式,及公式,进行并项。 例 化简逻辑函数,解,b.吸收法 利用公式,消去多余的项。 例 化简逻辑函数,解,c. 消去因子法 利用公式,消去多余的因子。 例 化简逻辑函数,解,d. 配项法 利用,及,进行配项，以消去更多的项。 例 试证明公式,证 采用配项法,具有约束的逻辑函数的化简,在输入变量的全部组合中，根据实际情况，不可能出现的变量取值组合所对应的乘积项，叫做约束项。由约束项加起来所构成的逻辑表达式，叫做约束条件。因为约束项所对应的是不可能出现的变量取值组合，其值总是等于0的，所以约束条件是一个恒等于0的条件等式。在真值表中，约束项处用“”来表示。如表所示。在逻辑表达式中，用等于0的条

24、件等式表示。例如表所示逻辑函数的约束条件可表示为,带约束项的真值表,表中有,2.集成门电路与组合逻辑电路 （1） TTL集成门电路 TTL为晶体管晶体管逻辑的简称，门电路是逻辑门电路的简称。门电路包括与门、或门、非门、与非门、与或非门、异或门等等，是构成数字电路的最基本的单元电路。其中应用最普遍的莫过于与非门。 1） TTL与非门电路 电路结构 各个系列的TTL与非门大致都是由输入级和输出级组成的，因为它们的 输入端和输出端都是晶体管结构，所以称晶体管晶体管逻辑电路，简称 TTL电路。 图（a）是最常用的TTL与非门电路。V1为多发射极晶体， 可把他的集电结看成一个二极管，而把发射结看成多个与

25、前者背靠背连接的 二极管，如图（b）所示。它的逻辑符号如图（c）所示。 工作原理 设输入端A、B、C的输入信号Ui的高、低电平分别为UiH=3.6 V，UiL=0.3V。当输入端A、B、C中有低电平时，V1管对应的发射结导通，V1的基极电位 被钳位于1V左右。这一电压被分配给V1的集电结、V2的发射结及V5的发射结 ，显然这三个PN结都不具备导通条件，V2、V5都是截止的。此时，+VCC经 R1流入V1基极的电流较大，而V2的集电极回路电阻R2与V2集电极反偏电阻 之和非常大，故UC1很小，所以V1工作于深度饱和状态UCE(sat)0 V。由于 V2截止，UC2为高点平，近似为5 V，UE2为

26、低电平，V3、V4导通，V5截止，输出为高电平UOH。其值为 UOH = VCC R2IB3UBE3UBE4 3.6 V,图三输入TTL与非门,当A、B、C同时为高电平时，如果没有 V2、V5存在，V1的基极电位将为UiH + UBE = (3.6 + 0.7 ) V = 4.3 V，现在这一电压分配给V1的集电结、V2的发射结和V5的发射结，VCC通过R1、V1的集电结向V2，V5提供基极电流，使V2、V5的发射结同时导通。实际将UB1钳位在2.1 V，而不可能是4.3 V。与此同时，因V2导通使UC2下降，UE2升高，所以V3、V4截止，V5导通，输出为低电平UOL其值一般为 UOL =

27、UCE (sa t) = 0.3 V,值得注意的是，当 TTL逻辑电路的输人端悬空时，可导致输人为 1的状态。因为这时电源VCC通过R1和V1的集电结可使V2、V5导通。 综上分析，F和A、B、C为与非逻辑关系。 由于V2的集电极和发射极输出一对互补（反相）的信号，所以这一级称为例相级，V3、V4和V5总有一个导通，一个截止（指稳态情况下），这就有效的降低了输出级的静态功耗，并提高了对巨负载的驱动能力。,2） TTL与非门的外特性及其主要参数 电压传输特性 电压传输特性是指输出电压随输人电压变化的关系曲线uo = f(ui)。如图 为与非门的电压传输特性，它显示了与非门的逻辑关系，即当输人为低

28、电平时，输出为高电平，如图中 AB段；输人为高电平时，输出为低电平，如图中DE段；在输入由低电平向高电平过渡过程中，输出也由高电平向低电平转化，如图中BC和CD段。,图 与非门电压传输特性,输入端负载特性： 在实际应用中，与非门输入端有时要经过外接电阻R接地，如图所示，此时有电流流过电阻R，必然在R上产生电压降，这时，该输入端虽未直接接入输入电压，但其效果却与接输入电压相类似。当电阻R由0增至，就相当于输入端由低电平转变为高电平时，由此可以推断，电阻R在大于0的某个范围内相当于输入低电平，而在小于的某个范围内却相当于输入高电平。我们把相当于低电平输入的最大电阻称为关门电阻ROFF（约700 ）

29、，而把相当于高电平输入的最小电阻称为开门电阻RON（约2 k）。,若输入端电阻RROFF时，相当于该输入端为低电平，此时与非门处于关态;若输入端电阻RRON时，相当于该输入端为高电平。 上述结论对于各种TTL门电路都是适合的，因此，在TTL门电路中，输入端悬空（R=）等效输入高电平。 但在实际应用中，处理多余需接高电平的输入端时，往往不悬空，因为悬空可能引入干扰。,输出端负载特性： 若在如图.所示的TTL与非门的输出端接上负载，就要产生负载电流，此电流会影响输出电压的大小。由输出电压与负载电流之间的关系，可得到输出端的负载特性曲线。,输出端负载特性,当TTL与非门输出高电平时，形成拉电流负载，

30、 随着负载电流的增加，输出的高电平将逐渐下降，以至无法保证正常的高电平输出，如图（a）所示;而当TTL与非门输出低电平时，形成灌电流负载，随着负载电流的增加，输出的低电平却逐渐上升，也无法保证正常低电平的输出, 如图（b）所示。,输出端负载特性曲线,由此可见，要保证输出正常的高、低电平，TTL与非门所能提供的负载电流是有限的，即TTL门电路带负载的能力是有限的，如超出能力范围，将造成逻辑功能的混乱。通常，把一个门最多可以驱动几个同类门的数目称其为门电路的扇出系数NO，以此来衡量一个门的带负载能力。显然，NO越大，驱动同类门的数目就越多，所能提供的负载电流也就越大，则带负载能力就越强。,主要参数

31、 a.输出高电平电压UOH和输出低电平电压UOL 在曲线的AB段，因为uI0.5 V，所以uB11.3 V，V2和V5都截止，V3和V4导通，故输出为高电平 UOH = 3.6 V，这一段称作特性曲线的截止区。 在BC段，由于uI 0.7 V，但仍低于1.3 V，所以V2导通，而V5依然截止，而且因V2处于放大区，因而uC2和uO随uI的升高而线性的下降，这一段称作特性曲线的线性区。 当输人电压进一步升高时，V5也变为导通状态，输出电压急剧下降为低电平，这就是称为转折区的CD段。在转折后，曲线进人饱和区DE段uI1.4 V3，V4截止，V5饱和，uO为低电平且基本不变。 对通用TTL与非门，输

32、出高电平 UOH 2.4 V，输出低电平 UOL 0.4 V。,b.阈值电压UTH 电压传输特性转折区中点所对应的输人电压值称为阈值电压UTH。它是V5管截止和导通的分界线，也是输出高、低电平的分界线，所以也称门槛电压。在近似分析时一般把UTH作为判断TTL与非门工作状态的关键数值，即当uIUTH时，就认为与非门截止，输出高电平；当uIUTH时，就认为与非门饱和，输出低电平。一般 TTL与非门的 UTH = 1.4 V。 c.扇出系数NO 扇出系数是指输出端最多能带同类门的个数，它反应了与非门的最大负载能力。对于TTL与非门一般 NO = 810。,（2） 组合逻辑电路的分析与设计,在实践中，

33、逻辑问题是层出不穷的。因此，为解决逻辑问题而设计出的逻辑电路也有多 种形式。就其功能而言，逻辑电路可分为两大类：一类是组合逻辑电路；另一类是时序逻辑 电路。有关时序逻辑电路，将在第七章中讲解。 组合逻辑在功能上的特点是：任何时刻，该电路的输出稳定状态仅仅取决于此时刻各输入信号状态的组合，而与电路原来的状态无关。,1） 组合逻辑电路的分析 对组合逻辑电路分析的目的就是找出给定逻辑电路输出与输人之间的逻辑关系，并用最简洁的逻辑函数表达式给予表示。 组合逻辑电路分析的步骤大致如下： a）根据逻辑图写逻辑函数表达式。 b）将逻辑函数表达式化为最简式。 c）由最简式列出真值表。 d）根据真值表确定其逻辑

34、功能。,例 分析如图所示的组合逻辑电路 解（l）由逻辑图写出逻辑函数表达式。 从每个门电路的输人端到输出端，依次写出各个逻辑门的逻辑函数表达式，最后写出输出与各输人量之间的逻辑函数表达式。,(2)利用逻辑代数化简。,（3）由逻辑函数表达式列出逻辑状态表。 （4）分析逻辑功能。 由逻辑函数表达式和逻辑状态表可知，图是由四个与非门组成的异或门，其逻辑表达式也可写成,上述例子说明了如何分析一个给定的逻辑电路的步骤。,2） 组合逻辑电路的设计,组合逻辑电路的设计其任务是根据已经给定的实际逻辑要求 设计出最简单的逻辑电路图。它是组合逻辑分析的逆过程。一般步骤如下： a.根据实际问题的逻辑要求，列出真值表

35、。 b.由真值表写出逻辑函数表达式。 c.利用逻辑代数的基本公式对函数式进行化简。 d.按照化简后的逻辑表达式画出相应的逻辑电路图。,例 试设计一个三人表决逻辑电路。 解1）将逻辑变量的取值1或0作如下规定：设A、B、C分别表示三个电键，为输入逻辑变量F代表表决结果，为输出逻辑变量。A、B、C为1时表示相应电键被按下；为0时，表示电键未被按下。F为1时表示多数人赞成，已形成决议，此时灯亮；为0时，表示多数人不赞成，未形成决议，此时灯不亮。 由此，根据题意列出真值表，如表所示。 2）根据真值表写出F = 1（形成决议）时的逻辑函数表达式为,3) 利用公式进行化简可得,或者对该式两次求非后，则得,

36、4） 根据化简结果的不同表示形式，可画出不同的逻辑电路，但功能是相同的，如图所示。 由此可见，即便是为了实现相同的逻辑要求，可以设计出各种不同形式的逻辑电路。图1a、b虽然都用四个基本门组成，但使用的门电路种类不同。因此，使用者可根据实际情况，作出不同的逻辑变换，选用不同的电路形式。,【任务实施】,1、实施地点：电工电子技术实训室 2、实训所需器材 （1）指针式万用表（MF47） （2）实验面包板、数字实验箱 （3）金属膜电阻、发光二极管与非门集成电路 （4）稳压电源 （5）74LS20集成块 3、实施内容与步骤： （1）学生分组：4人左右一组，指定组长。工作始终各组人员尽量固定。 （2）教师

37、布置工作任务。学生阅读工作任务书，了解工作内容，明确工作目标，制定实 施方案。 （3）教师通过图片、实物或多媒体讲授如图1所示，宿舍内两人，第一盏灯只要A同意开就亮，第二盏灯只有两人都同意开才亮。,图1 （a）74LS20管脚图 （b）宿舍灯控制逻辑电路图,（a) (b),根据要求列真值表并根据真值表写出最简与非表达式 设同意用“1”表示, 不同意用“0”表示; 灯亮用“1”表示, 灯不亮用“0”表示。,真值表,根据真值表列出逻辑函数表达式:,（4）画出电路接线图 （5）按照接线图连接线路。 (6) 逻辑状态的测试 根据输入变量取值, 测试输出状态, 应满足设计要求：A高电平,Y1亮; A、B

38、高电平, Y1 、Y2亮。,【知识拓展】,1、TTL集成电路使用中应注意的问题 TTL集成电路的使用比较简单、方便，但应注意以下几点： (1) TTL集成电路对电源电压要求比较严格，在配备电源电压时，一定要精确一点，选用50.25 V。尤其是不能超过5.25 V，以防损坏集成电路。严禁颠倒电源极性。 (2) TTL逻辑门由于功耗比较大一些，在需要扇出系数较大的情况下，一定要考虑它的负载能力和总的功耗，以防驱动能力下降。 (3) TTL逻辑门在使用时如果有多余的输入端不用，应妥善解决，以防影响其逻辑功能的实现。 2、与门和与非门的多余输入端的处理方法如下： 悬空,相当于逻辑高电平， 但通常情况下不这样处理， 以防止干扰的窜入; 通过一个上拉电阻接至电源正端; 接标准高电平; 与其他信号输入端并接使用。 或门和或非门的多余