逻辑电路设计

逻辑电路设计（共12篇）

逻辑电路设计 篇1

组合逻辑电路可以有若干个输入变量和若干个输出变量, 其每个输出变量是其输入的逻辑函数, 其每个时刻的输出变量的状态仅与当时的输入变量的状态有关, 与本输出的原来状态及输入的原状态无关。电路没有记忆功能, 输出状态随着输入状态的变化而变化, 类似于电阻性电路, 如加法器、译码器、编码器、数据选择器等都属于此类。

使用中、小规模集成电路来设计组合电路是最常见的逻辑电路。设计组合电路的一般步骤如图1所示。根据设计任务的要求建立输入、输出变量, 并列出真值表。然后用逻辑代数或卡诺图化简法求出简化的逻辑表达式。并按实际选用逻辑门的类型修改逻辑表达式。根据简化后的逻辑表达式, 画出逻辑图, 用标准器件构成逻辑电路[1]。最后, 用实验来验证设计的正确性。同样的逻辑电路设计可以用不同的设计方案来完成, 本文以三人逻辑表决器为例来说明, TTL集成电路、中规模集成译码器和中规模集成数据选择器的逻辑功能和设计原理及其应用。

1三人逻辑表决器的设计

设计要求与逻辑描述:用“与非”门设计一个表决电路。当3个输入端中有2个或3个为“1”时, 输出端才为“1”。

1.1采用基本逻辑门电路进行设计

组合逻辑电路的基本设计步骤如下:

1) 定义输入输出变量:定义设有A、B、C三位裁判, 三人表决中至少要有两人同意, 才可以通过。同意为1, 不同意为0, 输出为Y, 达成以上条件Y输出为1, 反之为0。

2) 根据逻辑功能列出真值表:

3) 由真值表写出输出逻辑函数表达式:

4) 化简逻辑表达式:

5) 画出逻辑电路图 (如图2)

1.2用74LS138译码器进行设计

二进制译码器实际上也是负脉冲输出的脉冲分配器。若利用使能端中的一个输入端输入数据信息, 器件就成为一个数据分配器 (又称多路分配器) , 如图3所示。若在S1输入端输入数据信息, , 地址码所对应的输出是S1数据信息的反码;若从端输入数据信息, 令S1=1、, 地址码所对应的输出就是端数据信息的原码。若数据信息是时钟脉冲, 则数据分配器便成为时钟脉冲分配器。

根据输入地址的不同组合译出唯一地址, 故可用作地址译码器。接成多路分配器, 可将一个信号源的数据信息传输到不同的地点[2]。

二进制译码器还能方便地实现逻辑函数, 由于n个输入变量的二进制译码器的输出提供了2n个最小项, 而任何一个逻辑函数可以变换为最小项之和的标准与-或表达式。因此可利用译码器和门电路来实现组合逻辑电路。

根据上式, 只需在一片74LS138的输出端加一个与非门就可以实现该逻辑函数。

1.3用74LS151数据选择器进行设计

数据选择器又叫“多路开关”。数据选择器在地址码 (或叫选择控制) 电位的控制下, 从几个数据输入中选择一个并将其送到一个公共的输出端。

数据选择器为目前逻辑设计中应用十分广泛的逻辑部件, 它有2选1、4选1、8选1、16选1等类别[3]。

74LS151为互补输出的8选1数据选择器, 选择控制端 (地址端) 为A2~A0, 按二进制译码, 从8个输入数据D0~D7中, 选择一个需要的数据送到输出端Q, S珔为使能端, 低电平有效。用151数据选择器设计三人表决器步骤如下:

1) 使能端时, 不论A2~A0状态如何, 均无输出 (Q=0, ) , 多路开关被禁止。

2) 使能端时, 多路开关正常工作, 根据地址码A2、A1、A0的状态选择D0~D7中某一个通道的数据输送到输出端Q。

如:A2A1A0=000, 则选择D0数据到输出端, 即Q=D0。

如:A2A1A0=001, 则选择D1数据到输出端, 即Q=D1, 其余类推。

将逻辑函数转换成最小项表达式:

将不存在的最小项乘以0, 存在的最小项乘以1, 得到:

即:

由此可以画出逻辑电路图 (如图5)

函数F有三个输入变量A、B、C, 而数据选择器有两个地址端A1、A0少于函数输入变量个数, 在设计时可任选A接A1, B接A0。将函数功能表改画成表3的形式, 可见当将输入变量A、B、C中A、B接选择器的地址端A1、A0, 由表3可以得到:

则4选1数据选择器的输出, 便实现了函数F=珚ABC+A珔BC+AB珔C+ABC接线图如图6所示。

摘要：用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路称为数字电路, 可以分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。其中, 组合逻辑电路是由最基本的逻辑门电路组合而成。文章以三人表决器为例介绍了三种设计方案, 以便学生熟悉常见组合逻辑电路的特点及应用。

关键词：组合逻辑电路,逻辑表决器,设计

参考文献

[1]阎石.数字电子技术基础[M].第4版.北京:高等教育出版社, 1998.

[2]李世雄, 丁康源.数字集成电子技术教程[M].北京:高等教育出版社, 1993.

[3]李亚伯.数字电路与系统[M].北京:电子工业出版社, 1998.

逻辑电路设计 篇2

选修3-1 第二章

简单的逻辑电路教案

一、教材分析

课程标准的要求是“通过实验，观察门电路的基本作用。初步了解逻辑电路的基本原理以及在自动控制中的应用。”从中可以看出：第一、这里的要求很低；第二、学习逻辑电路必须做实验。

二、教学目标

1．知识与技能

知道三种门电路的逻辑关系、符号及真值表；

会用真值表表示一些简单的逻辑关系；

会分析、设计一些简单的逻辑电路。

2．过程与方法

通过实例与实验，理解“与”、“或”、“非”逻辑电路中结果与条件的逻辑关系；

通过简单的逻辑电路设计，体会逻辑电路在生活中的意义。

3．情感态度与价值观

感受数字技术对现代生活的巨大改变，关注我国集成电路以及元器件研究的发展情况；

体验物理知识与实践的紧密联系；

学生在自主探究、交流合作中获得知识，体会学习的快乐。

三、教学重点 难点

重点：三种门电路的真值表及符号。

难点：数字电路的意义。

四、学情分析

学生刚学完稳恒电流及复杂电路分析，对电势等概念比较清晰，但分析复杂电路的水平有限，加上教材中本节属于对稳恒电流的补充，对后面的传感器知识起引领。故准备重点讲解“与”门、“或”门以及“非”门电路的特征、逻辑关系及表示法。

五、教学方法

实验法、讨论法

六、课前准备

门电路演示板、多媒体课件

七、课时安排 1课时

八、教学过程

预习检查、总结疑惑

情景引入、展示目标

讲解：楼道自动控制灯。

①白天，灯不亮。

②没有声音，灯不亮。

③通电，夜晚，拍手，灯亮。

师：像这样，现在很多电器中都包含了“智能”化逻辑关系，实现这些逻辑功能离不开数字信号。

请同学们举例。

生：遥控器、机器人等。

师介绍：

①模拟信号：连续变化的电压信号。②数字信号：只有两个对立的状态，高电平“1”，低电平“0”。

数字信号的“0”和“1”好比事件的“是”与“非”，而处理数字信号的电路——数字电路，就有了辨别“是”、“非”的逻辑功能。

这节课我们学习数字电路中最基本的逻辑电路——门电路。

合作探究、精讲点播

1．“与”门

师：门是一种条件开关，只有当输入信号满足一定条件时，门才能被打开，才有输出信号。

：

某财务室的门上有两把锁，如何才能打开大门？在这个事件中体现怎么样的逻辑关系呢？

投影：

引导学生分析开关A、B对电路的控制作用，体会“与”逻辑关系。

(当两个条件都满足时，结果才会成立)

思考与讨论，让学生体会生活中的“与”逻辑关系。

师：具有“与”逻辑关系的电路称为“与”门电路，简称“与”门。

引导学生把图2．10-2结果与条件的关系用表格表示。

引导学生：把开关接通定义为“1”，断开定义为“0”；灯亮定义为“1”，灯熄定义为“0”，用数字语言描述上表：

师：这是“与”门的真值表，图2．10-2中A、B是有逻辑关系的机械开关，实用的门电路则是半导体材料制成的。

“与”门的符号 演示“与”门电路。

2．“或”门

：

新学期开学了，芜湖十二中416寝室的6名同学都到宿管办报到，宿管办的老师分别发给他们每人一把钥匙，方便他们单独出入，大家谈谈在这个事件中体现怎么样的逻辑关系呢？

投影：

引导学生分析开关A、B对电路的控制作用，体会“或”逻辑关系(在几个控制条件中，只要有一个条件得到满足，结果就会发生)

思考与讨论，让学生体会生活中的“或”逻辑关系。

师：具有“或”逻辑关系的电路称为“或”门电路，简称“或”门。

引导学生把图2．10-6结果与条件的关系用表格表示。

引导学生：把开关接通定义为“1”，断开定义为“0”；灯亮定义为“1”，灯熄定义为“0”，用数字语言描述上表：

师：这是“或”门的真值表。

“或”门的符号。演示“或”门电路。

3．“非”门

投影：分析开关A、B对电路的控制作用 非门真值表： 非门符号：

实例探究

师：介绍集成电路的优点。让学生了解几个“或”门的集成电路和几个“非”门的集成电路的外引线图。

例

1、如图，一个火警报警装置的逻辑电路图。Rt是一个热敏电阻，低温时电阻值很大，高温时电阻值很小，R是一个阻值较小的分压电阻。

要做到低温时电铃不响，火警时产生高温，电铃响起。在图中虚线处应接入怎样的元件？

为什么温度高时电铃会被接通？

为了提高该电路的灵敏度，即报警稳定调的稍底些，R的值应大一些还是小一些？

例

2、由某门电路构成的一简单控制电路如图，其中r为光敏电阻，光照时电阻很小，R为变阻器，L为小灯泡。其工作情况是：当光敏电阻受到光照时，小灯L不亮，不受光照时，小灯L亮。

①请在电路中虚线框内画出该门电路符号； ②该门电路是。

教师引导学生完成对例题的分析和求解，通过实例分析加深对所学知识的理解。

反思总结、当堂检测 作业

1、思考并回答P81“问题与练习”中的题目。

2、课下阅读课本80页“科学漫步”中的文章《集成电路》。

发导学案、布置作业

1.阅读科学漫步──集成电路。

2.处理课后问题与练习。

九、板书设计

含义

“门”电路 真值表

符号 科学探究1

含义

简单的逻辑电路 “或”电路 真值表 科学探究2 实际应用

符号

含义 科学探究3

“非”电路 真值表

符号

十、教学反思

这里的内容也是为选修3-2中传感器的教学做准备的。3-2里关于传感器的学生实验，多数都要借助逻辑电路才能完成。实际上，也只有做过3-2中关于传感器的实验后才能学好逻辑电路的知识。

第十节 简单的逻辑电路学案

课前预习学案

一、预习目标

1、知道数字电路和模拟电路的概念，了解数字电路的优点。

2、知道“与”门、“或”门、“非”门电路的特征、逻辑关系及表示法。

3、初步了解“与”门、“或”门、“非”门电路在实际问题中的应用

二、预习内容

1.数字电路：处理 的电路叫做数字电路。

2.门电路：就是一种开关，在一定条件下它允许 ；如果条件不满足，信号就被阻挡在“门”外。

3.如果一个事件的几个条件都满足后，该事件才能发生，我们把这种关系叫做。具有 的电路称为“与”门电路。

4.如果几个条件中，只要有一个条件得到满足，某件事就会发生，这种关系叫做，具有 的电路叫做“或”门电路。

5.输出状态和输入状态呈现 的逻辑关系，叫做“非”逻辑，具有 的电路叫做“非”门电路。

三、提出疑惑

课内探究学案

一、学习目标

1、感受数字技术对现代生活的巨大改变；

2、体验物理知识与实践的紧密联系；

3、突出自主探究、交流合作为主体的学习方式

二、学习过程

1.按照输入和输出关系的不同，可以将基本的逻辑门电路分为“与”门、“或”门、“非”门等。

“与”门

理解：当几个条件同时具备才能出现某一结果，这些条件与结果之间的关系称为“与”逻辑，具有这种逻辑的电路称为“与”门。

符号：如图

特点： ①当A、B输入都为“0”时，Y输出为“0”；

②当A输入为“0”B输出为“1”或A输入为“1”B输出为“0”时，Y输出为“0”；

③当A、B输入都为“1”时，Y输出为“1”。

“或”门

理解：当几个条件中只要有一个或一个以上具备就能出现某一结果，则这些条件与结果之间的关系称为“或”逻辑，具有这种逻辑的电路称为“或”门。

符号：如图

特点： ①当A、B输入都为“0”时，Y输出为“0”；

②当一个输入“0”另一个输入为“1”时，Y输出为“1”；

③当A、B输入都为“1”时，Y输出为“1”。

“非”门

理解：当一种结果出现时，另一种结果一定不出现。即输出Y是输入A的否定，这就是“非”逻辑，具有这种逻辑的电路称为“非”门。

符号：如图

特点： ①当A输入为“1”时，Y输出为“0”；

②当A输入为“0”时，Y输出为“1”.2.真值表

真值表是包含各种可能性在内的逻辑关系表，它包括两部分，一部分是所有输入逻辑变量的各种可能组合；另一部分是相应的输出。右图是一种具有“与”逻辑功能的门电路。把开关接通记为1,开关断开记为0,灯亮记为1，灯灭记为0,它的真值表为

输入 输出

A B C Y

0 0 0 0

0 0 1 0

0 1 0 0

0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1

例题：如图所示，试判断这是一个什么逻辑门电路。A、B、C闭合时记“1”，断开时记“0”，Y灯亮时记“1”，不两记“0”。试完成下面真值表。

输入 输出

A B C Y

0 0 0

0 0 1

0 1 0

0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1

解析：由图可知，开关A、B、C只要有一个闭合时，灯泡就亮，所以这个电路满足“或”门电路逻辑。即当几个条件中只要有一个或一个以上具备就能出现某一结果，所以这是一个“或”门电路。真值表如下：

输入 输出

A B C Y

0 0 0 0

0 0 1 1

0 1 0 1

0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1

三、反思总结

四、当堂检测

1.走廊里有一盏灯，在走廊两端各有一个开关，我们希望不论那一个开关接通都能使灯点亮，那么设计的电路为

A.“与”门电路

B.“非”门电路

C.“或”门电路

D.上述答案都有可能

2.如图所示电路为

A.“与”门电路

B.“非”门电路

C.“或”门电路

D.无法判定

3.下面是逻辑电路及其真值表，此逻辑电路为，在真值表中X除的逻辑值为。

课后练习与提高

1.如图所示电路为

A.“与”门电路 B.“非”门电路

C.“或”门电路 D.无法判定

2.有一个逻辑门电路的真值表如下表，试判断这是一个 门电路，并在右图中画出电路符号。

3.下面是逻辑电路及其真值表，此逻辑电路为，在真值表中X除的逻辑值为。

4.下图左端表示输入端A、B的电势随时间变化的关系。如果它们是“或”门的输入端，请在方框中画出输出端的电势随时间变化的关系。

探究：

下图是一个简单的车门报警电路图，图中的开关S1、S2分别装在汽车的两扇门上，只要有车门打开，发光二极管就发光报警，请根据报警装置的要求，指出虚线方框是何种门电路。

第十节 简单的逻辑电路参考答案

课内探究学案

1.数字信号 2.信号通过 3.“与”逻辑关系 “与”逻辑关系4.“或”逻辑关系“或”逻辑关系5.相反 “非”逻辑关系

当堂检测

1、C

2、B

3、或 1

课后练习与提高

1、C

2、非

3、或，1

逻辑电路设计 篇3

【关键词】三人多数表决器 电路设计 Multisim10仿真

在组合逻辑电路设计的学习环节中，将学习过程中接触到的电路设计题目通过整理分析，不难发现有这样的两个特点，其一，对于同一题目电路的设计，可采用基本逻辑门、译码器、数据选择器、加法器等不同的设计方案。学习者通过多种设计方案的整理和分析，可加强对电路的理解，掌握更多的设计思路，这些设计思路将所学知识联系起来，通过以点到面的学习方式达到系统掌握知识的目的。其二，对于不同题目的电路设计，可采用相同设计方案。如果不同题目根据其电路功能写出来的真值表相同，就意味着可以采用相同的电路来完成其功能，通过把这种类型的设计题目搜集和归类，可以节省大量的电路设计时间，对学生学习效率的提高和知识的综合应用都会起到很大作用。

本文以三人多数表决器电路设计为例，从两方面探讨和总结了电路设计题目的特点，希望学习者能够借鉴这种学习方法，达到综合掌握知识的目的。

1 三人多数表决器电路设计举例

假设题目要求设计一个三人表决器电路[1]，当表决某个提案时，多数人同意，则提案通过，少数人同意时，提案被否决。

由组合逻辑电路设计步骤[2]，首先定义变量，设三个人分别用A、B、C表示，同意提案时用1表示，否则用0表示，提案表决结果用Y表示，Y为1表示提案表决通过，Y为0则不通过。其次，写真值表，根据上述定义，把题目设计要求的文字信息转化为数字信息的真值表，具体见表1所示。最后， 由表1所示真值表得到逻辑函数表达式为：

表1 三人表决器真值表

输入 输出

A B C Y

0 0 0 0

0 0 1 0

0 1 0 0

0 1 1 1

1 0 0 0

1 0 1 1

1 1 0 1

1 1 1 1

2 “一题多解法”在电路设计中的应用

所谓“一题多解法”是指在设计同一个电路时，采用不同的设计方法。由于数字电路是用0、1代码表示特定含义的电路设计，任何题目在设计是都要把文字信息转换为数字信息，即用真值表的数字信息来体现电路的功能。根据这个特点在电路设计时，我们除采用传统的用与或非实现电路设计外，还可以采用各种中规模集成块来实现电路设计，只要设计出来的电路经过测试，得到的真值表和题目要求的真值表相同，那么就可以实现题目的要求。这种采用不同思路设计电路的做法，对学生思维扩展和知识综合应用方面起到了积极的作用。下面以三人多数表决器电路设计为例，介绍不同设计思路在电路设计中的应用[3]。

2.1采用基本逻辑门设计

在采用组合逻辑电路现实时，根据表达式（2）的特点，采用1个异或门、一个或门和两个与门就可完成电路搭建和测试，具体设计电路如图1所示，笔者用Multisim10仿真软件进行测试[4]，其结果完全和表1相同，达到了三人多数表决器的设计要求。

图1 基本逻辑门实现三人表决器功能仿真界面

2.2采用译码器设计

译码器74LS138是根据三个地址输入端的输入情况，在同一时刻输出其中一个Yi，译码器是组合逻辑电路设计中很重要的一个中规模集成电路，根据74LS138的工作原理，我们将表达式（1）化为：

由表达式（3）和译码器工作原理可设计出图2所示电路，经测试结果与表1数据一致，由此可见采用译码器也能实现三人表决器的功能。

图2 译码器实现三人表决器功能仿真界面

2.3 采用数据选择器设计

数据选择器是根据地址码的特点，从多路输入数据中选择其中一路输出的中规模集成器件。当逻辑函数的变量个数和数据选择器的地址输入变量个数相同时，将变量和地址码对应连接，就可以用数据选择器实现逻辑函数的功能。

根据上述工作原理，将八选一数据选择器74LS151的D3、D5、D6、D7接高电平，D0、D1、D2、D4接低电平，控制端G接低电平，按图3所示连接，即可实现三人多数表决器功能。经笔者用Multisim10仿真软件进行测试，其结果和表1相同，因此，采用数据选择器同样可以三人表决器的功能。

图3 数据选择器实现三人表决器功能仿真界面

2.4采用全加器设计

由于一位二进制全加器的进位输出端Ci=∑m（3，5，6，7），与三人表决器的真值表中Y的输出完全一样，所以只需将A、B、C对应接到全加器集成块CT74HC183的Ai、Bi、Ci-1端，输出Y接到Ci端，即可用全加器实现三人表决器的功能，采用全加器实现三人表决器功能非常简单，此处不再论述。

3 “多题一解法”在电路设计中的应用

“多题一解法”是指不同功能的电路设计题目，可采用同一个电路来实现。在电路设计过程中，只要设计题目真值表相同，其设计出的电路也就相同。学习者如果善于总结这种规律，当再次遇到真值表相同的设计题目时就可以直接使用原来的电路，这样可以节省大量的电路设计时间，从而提高学习效率。

通过笔者的搜集和归类，发现许多不同功能的电路设计题目，都可使用相同电路来实现其功能。例如，题目要求设计一个火灾报警系统，设有烟感、温感和紫外光感三种不同类型的火灾探测器，为了防止误报警，只有当两种或三种探测去发出探测信号时，报警系统才会产生报警信号。

假设烟感、温感和紫外光感三种火灾探测器分别用个A、B、C表示，发出探测信号时用1表示，否则用0表示，报警信号用Y表示，其中Y为1表示有报警，Y为0表示没有火灾报警。

在此定义下的得到该报警系统的真值表和表1完全一样，这也意味着火灾报警系统的电路设计和三人多数表决器一样，可使用相同的电路来完成其功能，当然也可采用上述所讲的四种方案来实现报警系统的功能。由此看来把不同类型、不同功能的电路设计题目进行归纳和总结，对比各电路真值表的特征，就可以将具有相同真值表的设计题目归为一类。这样的学习方法既提高了学习效率，又增强了学习兴趣，最终达到了深入理解知识，灵活应用知识的目的。

4 结论

通过“一题多解”和“多题一解”学习方法的总结和归类，一方面可以让学生以点学面，把所学知识系统的联系起来，通过各知识点的相互渗透，达到全面理解知识的目的。另一方面，可以为学习者节约大量的电路设计时间，对学生电路设计思想和兴趣的培养方面都会起到积极的作用。

【参考文献】

[1] 杨志忠.数字电子技术[M].北京：高等教育出版社，2008.

[2] 丁业兵，谭学琴，等.基于 Multisim 的组合逻辑电路设计与仿真[J].价值工程，2013，6（8）63-64.

[3] 王毓银.数字电路逻辑设计[M].北京：高等教育出版社，2002.

[4] 马敬敏.基本RS触发器工作状态的Multisim仿真[J].电子设计工程，2011，19（17）：24-26.endprint

【摘 要】在组合逻辑电路设计的学习过程中，善于总结电路设计题目的特点和规律，有助于对所学知识的综合应用，从而加深对知识的理解和联系，对学习者思维扩展和兴趣培养都会起到积极的作用。

【关键词】三人多数表决器 电路设计 Multisim10仿真

在组合逻辑电路设计的学习环节中，将学习过程中接触到的电路设计题目通过整理分析，不难发现有这样的两个特点，其一，对于同一题目电路的设计，可采用基本逻辑门、译码器、数据选择器、加法器等不同的设计方案。学习者通过多种设计方案的整理和分析，可加强对电路的理解，掌握更多的设计思路，这些设计思路将所学知识联系起来，通过以点到面的学习方式达到系统掌握知识的目的。其二，对于不同题目的电路设计，可采用相同设计方案。如果不同题目根据其电路功能写出来的真值表相同，就意味着可以采用相同的电路来完成其功能，通过把这种类型的设计题目搜集和归类，可以节省大量的电路设计时间，对学生学习效率的提高和知识的综合应用都会起到很大作用。

本文以三人多数表决器电路设计为例，从两方面探讨和总结了电路设计题目的特点，希望学习者能够借鉴这种学习方法，达到综合掌握知识的目的。

1 三人多数表决器电路设计举例

假设题目要求设计一个三人表决器电路[1]，当表决某个提案时，多数人同意，则提案通过，少数人同意时，提案被否决。

由组合逻辑电路设计步骤[2]，首先定义变量，设三个人分别用A、B、C表示，同意提案时用1表示，否则用0表示，提案表决结果用Y表示，Y为1表示提案表决通过，Y为0则不通过。其次，写真值表，根据上述定义，把题目设计要求的文字信息转化为数字信息的真值表，具体见表1所示。最后， 由表1所示真值表得到逻辑函数表达式为：

表1 三人表决器真值表

输入 输出

A B C Y

0 0 0 0

0 0 1 0

0 1 0 0

0 1 1 1

1 0 0 0

1 0 1 1

1 1 0 1

1 1 1 1

2 “一题多解法”在电路设计中的应用

所谓“一题多解法”是指在设计同一个电路时，采用不同的设计方法。由于数字电路是用0、1代码表示特定含义的电路设计，任何题目在设计是都要把文字信息转换为数字信息，即用真值表的数字信息来体现电路的功能。根据这个特点在电路设计时，我们除采用传统的用与或非实现电路设计外，还可以采用各种中规模集成块来实现电路设计，只要设计出来的电路经过测试，得到的真值表和题目要求的真值表相同，那么就可以实现题目的要求。这种采用不同思路设计电路的做法，对学生思维扩展和知识综合应用方面起到了积极的作用。下面以三人多数表决器电路设计为例，介绍不同设计思路在电路设计中的应用[3]。

2.1采用基本逻辑门设计

在采用组合逻辑电路现实时，根据表达式（2）的特点，采用1个异或门、一个或门和两个与门就可完成电路搭建和测试，具体设计电路如图1所示，笔者用Multisim10仿真软件进行测试[4]，其结果完全和表1相同，达到了三人多数表决器的设计要求。

图1 基本逻辑门实现三人表决器功能仿真界面

2.2采用译码器设计

译码器74LS138是根据三个地址输入端的输入情况，在同一时刻输出其中一个Yi，译码器是组合逻辑电路设计中很重要的一个中规模集成电路，根据74LS138的工作原理，我们将表达式（1）化为：

由表达式（3）和译码器工作原理可设计出图2所示电路，经测试结果与表1数据一致，由此可见采用译码器也能实现三人表决器的功能。

图2 译码器实现三人表决器功能仿真界面

2.3 采用数据选择器设计

数据选择器是根据地址码的特点，从多路输入数据中选择其中一路输出的中规模集成器件。当逻辑函数的变量个数和数据选择器的地址输入变量个数相同时，将变量和地址码对应连接，就可以用数据选择器实现逻辑函数的功能。

根据上述工作原理，将八选一数据选择器74LS151的D3、D5、D6、D7接高电平，D0、D1、D2、D4接低电平，控制端G接低电平，按图3所示连接，即可实现三人多数表决器功能。经笔者用Multisim10仿真软件进行测试，其结果和表1相同，因此，采用数据选择器同样可以三人表决器的功能。

图3 数据选择器实现三人表决器功能仿真界面

2.4采用全加器设计

由于一位二进制全加器的进位输出端Ci=∑m（3，5，6，7），与三人表决器的真值表中Y的输出完全一样，所以只需将A、B、C对应接到全加器集成块CT74HC183的Ai、Bi、Ci-1端，输出Y接到Ci端，即可用全加器实现三人表决器的功能，采用全加器实现三人表决器功能非常简单，此处不再论述。

3 “多题一解法”在电路设计中的应用

“多题一解法”是指不同功能的电路设计题目，可采用同一个电路来实现。在电路设计过程中，只要设计题目真值表相同，其设计出的电路也就相同。学习者如果善于总结这种规律，当再次遇到真值表相同的设计题目时就可以直接使用原来的电路，这样可以节省大量的电路设计时间，从而提高学习效率。

通过笔者的搜集和归类，发现许多不同功能的电路设计题目，都可使用相同电路来实现其功能。例如，题目要求设计一个火灾报警系统，设有烟感、温感和紫外光感三种不同类型的火灾探测器，为了防止误报警，只有当两种或三种探测去发出探测信号时，报警系统才会产生报警信号。

假设烟感、温感和紫外光感三种火灾探测器分别用个A、B、C表示，发出探测信号时用1表示，否则用0表示，报警信号用Y表示，其中Y为1表示有报警，Y为0表示没有火灾报警。

在此定义下的得到该报警系统的真值表和表1完全一样，这也意味着火灾报警系统的电路设计和三人多数表决器一样，可使用相同的电路来完成其功能，当然也可采用上述所讲的四种方案来实现报警系统的功能。由此看来把不同类型、不同功能的电路设计题目进行归纳和总结，对比各电路真值表的特征，就可以将具有相同真值表的设计题目归为一类。这样的学习方法既提高了学习效率，又增强了学习兴趣，最终达到了深入理解知识，灵活应用知识的目的。

4 结论

通过“一题多解”和“多题一解”学习方法的总结和归类，一方面可以让学生以点学面，把所学知识系统的联系起来，通过各知识点的相互渗透，达到全面理解知识的目的。另一方面，可以为学习者节约大量的电路设计时间，对学生电路设计思想和兴趣的培养方面都会起到积极的作用。

【参考文献】

[1] 杨志忠.数字电子技术[M].北京：高等教育出版社，2008.

[2] 丁业兵，谭学琴，等.基于 Multisim 的组合逻辑电路设计与仿真[J].价值工程，2013，6（8）63-64.

[3] 王毓银.数字电路逻辑设计[M].北京：高等教育出版社，2002.

[4] 马敬敏.基本RS触发器工作状态的Multisim仿真[J].电子设计工程，2011，19（17）：24-26.endprint

【摘 要】在组合逻辑电路设计的学习过程中，善于总结电路设计题目的特点和规律，有助于对所学知识的综合应用，从而加深对知识的理解和联系，对学习者思维扩展和兴趣培养都会起到积极的作用。

【关键词】三人多数表决器 电路设计 Multisim10仿真

在组合逻辑电路设计的学习环节中，将学习过程中接触到的电路设计题目通过整理分析，不难发现有这样的两个特点，其一，对于同一题目电路的设计，可采用基本逻辑门、译码器、数据选择器、加法器等不同的设计方案。学习者通过多种设计方案的整理和分析，可加强对电路的理解，掌握更多的设计思路，这些设计思路将所学知识联系起来，通过以点到面的学习方式达到系统掌握知识的目的。其二，对于不同题目的电路设计，可采用相同设计方案。如果不同题目根据其电路功能写出来的真值表相同，就意味着可以采用相同的电路来完成其功能，通过把这种类型的设计题目搜集和归类，可以节省大量的电路设计时间，对学生学习效率的提高和知识的综合应用都会起到很大作用。

本文以三人多数表决器电路设计为例，从两方面探讨和总结了电路设计题目的特点，希望学习者能够借鉴这种学习方法，达到综合掌握知识的目的。

1 三人多数表决器电路设计举例

假设题目要求设计一个三人表决器电路[1]，当表决某个提案时，多数人同意，则提案通过，少数人同意时，提案被否决。

由组合逻辑电路设计步骤[2]，首先定义变量，设三个人分别用A、B、C表示，同意提案时用1表示，否则用0表示，提案表决结果用Y表示，Y为1表示提案表决通过，Y为0则不通过。其次，写真值表，根据上述定义，把题目设计要求的文字信息转化为数字信息的真值表，具体见表1所示。最后， 由表1所示真值表得到逻辑函数表达式为：

表1 三人表决器真值表

输入 输出

A B C Y

0 0 0 0

0 0 1 0

0 1 0 0

0 1 1 1

1 0 0 0

1 0 1 1

1 1 0 1

1 1 1 1

2 “一题多解法”在电路设计中的应用

所谓“一题多解法”是指在设计同一个电路时，采用不同的设计方法。由于数字电路是用0、1代码表示特定含义的电路设计，任何题目在设计是都要把文字信息转换为数字信息，即用真值表的数字信息来体现电路的功能。根据这个特点在电路设计时，我们除采用传统的用与或非实现电路设计外，还可以采用各种中规模集成块来实现电路设计，只要设计出来的电路经过测试，得到的真值表和题目要求的真值表相同，那么就可以实现题目的要求。这种采用不同思路设计电路的做法，对学生思维扩展和知识综合应用方面起到了积极的作用。下面以三人多数表决器电路设计为例，介绍不同设计思路在电路设计中的应用[3]。

2.1采用基本逻辑门设计

在采用组合逻辑电路现实时，根据表达式（2）的特点，采用1个异或门、一个或门和两个与门就可完成电路搭建和测试，具体设计电路如图1所示，笔者用Multisim10仿真软件进行测试[4]，其结果完全和表1相同，达到了三人多数表决器的设计要求。

图1 基本逻辑门实现三人表决器功能仿真界面

2.2采用译码器设计

译码器74LS138是根据三个地址输入端的输入情况，在同一时刻输出其中一个Yi，译码器是组合逻辑电路设计中很重要的一个中规模集成电路，根据74LS138的工作原理，我们将表达式（1）化为：

由表达式（3）和译码器工作原理可设计出图2所示电路，经测试结果与表1数据一致，由此可见采用译码器也能实现三人表决器的功能。

图2 译码器实现三人表决器功能仿真界面

2.3 采用数据选择器设计

数据选择器是根据地址码的特点，从多路输入数据中选择其中一路输出的中规模集成器件。当逻辑函数的变量个数和数据选择器的地址输入变量个数相同时，将变量和地址码对应连接，就可以用数据选择器实现逻辑函数的功能。

根据上述工作原理，将八选一数据选择器74LS151的D3、D5、D6、D7接高电平，D0、D1、D2、D4接低电平，控制端G接低电平，按图3所示连接，即可实现三人多数表决器功能。经笔者用Multisim10仿真软件进行测试，其结果和表1相同，因此，采用数据选择器同样可以三人表决器的功能。

图3 数据选择器实现三人表决器功能仿真界面

2.4采用全加器设计

由于一位二进制全加器的进位输出端Ci=∑m（3，5，6，7），与三人表决器的真值表中Y的输出完全一样，所以只需将A、B、C对应接到全加器集成块CT74HC183的Ai、Bi、Ci-1端，输出Y接到Ci端，即可用全加器实现三人表决器的功能，采用全加器实现三人表决器功能非常简单，此处不再论述。

3 “多题一解法”在电路设计中的应用

“多题一解法”是指不同功能的电路设计题目，可采用同一个电路来实现。在电路设计过程中，只要设计题目真值表相同，其设计出的电路也就相同。学习者如果善于总结这种规律，当再次遇到真值表相同的设计题目时就可以直接使用原来的电路，这样可以节省大量的电路设计时间，从而提高学习效率。

通过笔者的搜集和归类，发现许多不同功能的电路设计题目，都可使用相同电路来实现其功能。例如，题目要求设计一个火灾报警系统，设有烟感、温感和紫外光感三种不同类型的火灾探测器，为了防止误报警，只有当两种或三种探测去发出探测信号时，报警系统才会产生报警信号。

假设烟感、温感和紫外光感三种火灾探测器分别用个A、B、C表示，发出探测信号时用1表示，否则用0表示，报警信号用Y表示，其中Y为1表示有报警，Y为0表示没有火灾报警。

在此定义下的得到该报警系统的真值表和表1完全一样，这也意味着火灾报警系统的电路设计和三人多数表决器一样，可使用相同的电路来完成其功能，当然也可采用上述所讲的四种方案来实现报警系统的功能。由此看来把不同类型、不同功能的电路设计题目进行归纳和总结，对比各电路真值表的特征，就可以将具有相同真值表的设计题目归为一类。这样的学习方法既提高了学习效率，又增强了学习兴趣，最终达到了深入理解知识，灵活应用知识的目的。

4 结论

通过“一题多解”和“多题一解”学习方法的总结和归类，一方面可以让学生以点学面，把所学知识系统的联系起来，通过各知识点的相互渗透，达到全面理解知识的目的。另一方面，可以为学习者节约大量的电路设计时间，对学生电路设计思想和兴趣的培养方面都会起到积极的作用。

【参考文献】

[1] 杨志忠.数字电子技术[M].北京：高等教育出版社，2008.

[2] 丁业兵，谭学琴，等.基于 Multisim 的组合逻辑电路设计与仿真[J].价值工程，2013，6（8）63-64.

[3] 王毓银.数字电路逻辑设计[M].北京：高等教育出版社，2002.

组合逻辑电路的设计方法 篇4

1 小规模组合电路的设计方法

对于小规模的组合电路的设计方法主要包括4个步骤, 实际问题向逻辑真值表转化, 然后再向最简函数式转化, 通过函数式来画出逻辑电路图。该种设计思路非常的清晰, 但是如果逻辑变量增加, 那么在列真值表时也会非常的麻烦, 如果逻辑变量函数值超过5个, 那么真值表的取值组合将会超过32项, 因此最终如果想要获得函数式将会非常困难, 面对这种情况我们只需少输入几个逻辑变量进行简化设计。

问题:设计一个8位二进制代码奇偶校验电路, 如果8个代码包含有偶数个1时, 则输出即为1, 如果代码中包含有奇数个1时, 其输出为0。

我们将8个输入变量的8位二进制代码a0、a1、a2、a3;b0、b 1、b 2、b 3分成两组, 这样便可以得到两个4位的二进制代码, 同样符合问题中的条件。分别使用G1和G2分别代表两组代码的输出情况。若G1G2为0011两种组合时, (00表示代码中包含有奇数个1, 11表示代码中包含偶数个1) G输出为1且G1G2为01和10两种组合时, 则G的输出为0, 因此可以得到公式为:

同理如果将8位二进制代码分别分成两组, 使用以上的结论便可以得出公式 (2)

G=g2eg1, G=g4eg3, g2=a3ea2, g1=a1ea0, g4=b3ea2, g3=b1eb0, g3=b1eb0, 最后将其进行综合从而得出公式 (2)

通过该种设计思路省略了列出数百种取值组合的繁杂过程, 这样也有效的避免了在书写函数表达式时所犯的低级错误;从问题中得到可以从其奇数和偶数的性质作为出发点, 将一个庞大的输入洛基变量变成几个较少的逻辑变量进行分析研究, 其设计思路更加的清晰, 步骤也相对比较简单, 无形中化简了整个设计操作过程。

问题:加法器的设计, 要求是输入是两个四位二进制数, 但是输出是两者之和

该加法器的设计时主要利用加法的特性, 即要对位进行相加, 另外在相加的过程中十位数要接纳来自个位数的高进位, 百位数要吸收来自十位数的高进位, 因此可以先设计两个二进制数, 即aibi, 该数字和来自低进位的数字ci-1进行相加, 这样就可以通过逐位相加的范式来设计出4位的二进制加法器。

奇偶极校验器和加法器的设计都是采用如果输入的信号数量较多, 那么可以不用先列出真值表, 将设计分析分角度进行转换, 转换成具体问题的逻辑关系, 将内部之间的联系进行考察, 或者通过分组或者通过分位的方式来进行巧妙的设计, 最终完成组合逻辑电路的设计。

2“三开一灯”逻辑设计

设计一个能够使用三只开关对一个灯进行控制的逻辑电路, 其设计要求是必须让每一个开关均能够实现对该灯的开关操作。

在设计的时可以假设三个开关的代号分别是a、b、c, 如果开关处于闭合状态那么为1;如果开关处于断开的状态, 那么即为0;灯的代号为d, 在高电平点亮的情况下然后列出真值表, 详见表1所示。

设计方案1:使用与非门来设计“三开一灯”的逻辑电路

通过对表1中的真值进行分析, 能够书写出一个逻辑表达式, 并将该表达式转换成“与非-与非”的表达式, 详见 (3) 。

根据公式 (3) 画出与之对应的逻辑表达式画出相应的电路图, 通过对电路图的分析该电路所需要的型号为74LS00的引脚图一片, 型号为74LS20的引脚图三片。

设计方案2:使用3-8译码器实现“三开一灯”的逻辑电路

3-8译码器是最小项译码器, 该译码器的输出端和输入端之间存在一定的逻辑关系, 所以在使用该类型的译码器时, 主要将其输出端的进行与非运算, 那么就能够实现逻辑功能转化成公式即:

通过公式 (4) 中的表达式便能够画出与之相应的仿真实验图, 其中输入端的数据都是按照真值表中灯的状态进行提前设置好。

方案设计3:使用8路数据选择器实现“三开一灯”逻辑电路

所谓的8路数据选择器即多路开关, 我们将多路开关其输入端按照其具体的功能需求进行设置, 那么分别设置成1/0, 那么开关中输入的灯的状态也就是其所规定的相应的状态。分别将数据选择器中的数据输入均按照真值表中的灯的状态情况提前设置完毕, 继而画出与之对应的电路图。

3 结束语

在组合逻辑电路设计过程中, 方法的选择非常的重要, 每一个电路均会有一个最为合理的设计方案, 所以需要进行多家揣摩, 对于输入的变量较小的组合逻辑电路可以先不用列出真值表, 而是要对内在的联系进行全面的分析, 从而找出设计的突破口;对于输入变量较少的电路, 则可以通过列真值表, 快速的推导出相应的函数式, 然后通过函数式来画出电路图, 完成设计。

参考文献

[1]刘秀珍.“组合逻辑电路的设计方法”教学说课设计[J].卫生职业教育, 2005 (12) .

[2]吴建生.“三开一灯”组合逻辑电路的多种设计方法[J].新课程学习·中旬, 2014 (01) .

[3]张凤霞.拓展组合逻辑电路的设计方法[J].天中学刊, 2001 (02) .

数字逻辑电路学习总结 篇5

学

号：

、姓

名：

学

院：

专

业：

数字逻辑电路学习总结

经过一学期的学习，我对数字逻辑电路这门课程总结如下： 一：数字逻辑电路绪论及基础

1．数字信号与模拟信号的区别（数值和时间的连续性与不连续性）2．数字电路特点:电路结构简单，便于集成化；工作可靠，抗干扰能力强；信息便于长期保存和加密；产品系列全，通用性强，成本低；可进行数字运算和逻辑运算。

3．数制转换（二进制、八进制、十六进制、8421BCD码）

十～二：右→左，每三位构成一位八进制，不够补0

二～八：右←左，每一位构成三位二进制

八～二：右→左，每四位构成一位十六进制，不够补0

十六～二：右 →左，每一位构成一位二进制

十～8421BCD：每一位组成8421BCD码 4．二进制运算（0+0=0，0+1=1，1+1=1 0）

5．基本逻辑门（与门、或门、非门、与非门、或非门、异或、同或）

与门：F=ABC

或门：F=A+B+C

非门：F|

与非门：（AB）| 或非门：F=（A+B）| 异或门：F=A|B+AB|=A（+）B 同或门：F=AB+A|B|=A（*）B 6．逻辑代数基本公式及定理

7．最大项与最小项（为互补关系）8．逻辑函数化简（代数法和卡诺图法）卡诺图包围圈尽量大，个数尽量小，要全部包围，包含2^n个方格

二：组合逻辑电路

1.组合逻辑电路的分析与设计

任一时刻的输出只取决于同一时刻输入状态的组合，而与电路原有的状态无关的电路

分析：写出表达式，列出真值表，根据化简函数式说明逻辑功能 设计：列出真值表，写出逻辑函数，化简，画逻辑图 2.半加器与全加器的区别（考虑是否进位）

3.编码器（二～十进制编码器P120、优先编码器P134）8-3优先编码器

10-4优先译码器

4.译码器（二进制编码器P140、二至十进制译码器P143）3-8译码器

5.数据选择器

4选1数据选择器 8选1数据选择权

三：触发器

1.触发器 逻辑功能可分：

RS触发器 D触发器 JK触发器 T触发器 T’触发器 触发方式可分：

电平触发器 边沿触发器 主从触发器 电路结构可分：

基本RS触发器 同步触发器 维持阻塞触发器 主从触发器 边沿触发器 2.触发器的转换

公式法和图形法（了解触发器的逻辑符号，对比表达式的特性，画出逻辑图）

说明：真值表

表达式

约束条件

CP脉冲有效区

实现的功能

各触发器的转换波形图的画法 四：时序逻辑电路

1.同步时序逻辑电路的分析与设计

分析：确定电路组成→写出输出函数和激励函数的表达式→电路的次态方程→作状态表和状态图→做出波形图→功能描述→检查电路是否能自启动

设计：确定输入、输出及电路状态来写出原始状态表和原始状态图化简原始状态表（可用卡诺图化简）→进行状态赋值（写出真值表）→选择触发器

2.异步时序逻辑电路分析

写出激励函数表达式→写出电路的次态方程组→作状态表→做时序图，说明电路功能

3.计数器

同步计数器：同CP

异步计数器：不同CP 写出时序方程、输出方程、驱动方程→次态方程→状态计算，列出状态表→画出状态图

功能描述：其实数字电路在我们生活中有很大的作用，在人们的日常生活中，常用的计算机，电视机，音响系统，视频记录设备，长途电话等电子设备或电子系统，无不采用数字电路或数字系统数字电子技术的应用。关于数制和码制学习，主要涉及进制之间的变换，转换等。当然也强调了二进制的各种运算，以及源码反码补码运用等。几种常用的编码，我们主要学的是BCD码，还有余3码。

如果说关于数制和码制学习还看不出和数字电路有何关系，接下来的逻辑代数基础这章更加靠近我们之后的数字电路学习了，对于数制仅仅只是工具。各种真值表，门电路，逻辑方程等等都全面。本章也有很多需要去记忆的公式定理，比方说基本公式，常用公式以及逻辑代数的基本定理等等。

逻辑函数的表示方法有这几种：

1、逻辑真值表

2、逻辑函数式

3、逻辑图

4、波形图，这些表示方法之间是可以互相转换的。

逻辑函数的两种标准形式，最小项和最大项，我们用最小项用的是最多。由于随着课程学习的深入我们遇到的逻辑函数表达式越来越复杂，自然需要化简来实现公式的简化，电路的简化，于是我们学习到了卡诺图化简法，用卡诺图化简法大大提高了我们化简的效率和准确率。

在一些实际电路中我们并不需要一些变量，这些变量或许会影响我的结果或者也不影响，这些变量统称为无关项，在函数表达式中我们称之为约束项和任意项。对于无关变量的作用，通常用于化简以及之后的消除竞争——冒险现象等。

我们有了逻辑代数这一直接数字电路基础，之后的组合逻辑电路和时序逻辑电路的分析和设计，便更加明确和逻辑。

组合逻辑电路学习我们才真正意义上开始接触逻辑电路。组合逻辑电路的逻辑功能是任意时刻的输出仅仅决定于该时刻的输入；电路结构则是不含有记忆器件。逻辑功能的描述和之前学习表示方法一致，真值表，逻辑方程，逻辑图和波形图。对于组合逻辑电路分析方法则是：①逐条写出电路输入到输出的逻辑函数式；②用公式化简法和卡诺图化简法让函数式化简；③为了更加直观可以转换为真值表形式；④最后分析结果。组合逻辑的设计方法步骤：先逻辑抽象，再写逻辑函数式，然后选择器件类型，转化适当形式。

主要的基本组合逻辑电路不多，比如：普通编码器，优化编码器，译码器，显示译码器，数据选择器，加法器（全加器，半加器，一位加法器，多位加法器，多元加法器，超前进位加法器），数值比较器等等。这些都是我们很常用而且很基本的组合逻辑电路。

信息设计中的信息组织逻辑 篇6

关键词：信息设计 信息组织逻辑 体验

中图分类号：TB47

文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2016）02-0116-02

进入信息化时代，一切都伴随着科技的进步发生着巨大变化，人们每天都在不断接收、处理大量的信息，而互联网的飞速发展，更是不断改变着信息的传播方式、呈现形式，同时也无限扩展着信息的内容、数量。信息爆炸、信息过载、信息疲劳等一系列问题的出现促使信息科学在近年来有了跨越式的发展，越来越多的研究开始关注信息的合理组织以及有效传达。信息设计——作为一个多学科交叉领域，在当前的社会形态下有着越来越多值得深入探究的课题。

一 关于信息设计

“信息设计”最早于二十世纪七十年代在平面设计领域被提出.随着IIID和IDA两个组织的成立，其概念得以巩固、发展和延伸。信息设计的核心在于通过对数据的合理组织与呈现，将数据转化为有价值、有意义的信息。换言之，信息设计关注的是通过科学的手段提升信息传达的效率和准确性。信息设计起源于设计领域并逐步发展成为一个有自身独特性的跨学科交叉领域。由于“信息”本身就是一个很广泛的概念，信息设计的研究自然涉及了多个学科且跨度极广，包括心理学、传播学、管理学、统计学、计算机科学等在内的相关领域研究都从不同角度和信息设计有一定的关联性。不过，不论是从关注信息传达的有效性还是受众的良好体验，信息设计始终没有脱离设计学科中“以人为中心”的理念，而这些年来在设计学科当中与信息设计相关的研究也在不断发展。

值得一提的是，近年来备受关注的信息可视化是设计领域一个热门的学科分支，以至于某种程度上在设计领域里信息设计的概念被错误地等同于了信息可视化。严格意义来说，信息可视化只是信息设计领域一个很小的分支，设计学科中诸多研究都属于信息设计的相关范畴。关于设计各个分支学科与信息设计的关联角度在这里不多作展开陈述，但纵观这些与信息设计相关的细分设计领域，大多都是在关注信息“呈现”的问题。事实上，不论是广泛的设计学科还是信息设计领域，都经历了从注重“设计本身艺术化的表达”到关注“受众的认知和体验”这一转变的过程。对于信息设计而言，设计工作者们的主要研究从过去的如何以艺术的、美的形式呈现信息转向了如何从用户感知层面出发更科学地呈现信息。令人遗憾的是，人们的关注点还是更多地放在了如何更好地“呈现”信息上，而对于信息的“组织”问题却较少有科学、深入的探究。

的确，设计学科所涉及的现有理论与方法当中，关于如何通过合理组织实现更有效的信息传达方面的研究相对于其他相关学科还很少。其他一些学科例如：信息管理科学、情报学、计算机科学等从不同角度在信息组织的问题上都有一些较为深入、系统的研究，虽因侧重点、出发点不同都存在一定局限性，但确实值得设计学科在相关研究的过程中参考借鉴。同时，从设计学科角度研究分析信息组织的问题时应当更加灵活，从用户体验的角度注重不同情景的多种可能性，充分发挥学科特点优势能使其在指导信息设计实践上有更大价值。

二 信息组织逻辑

我们平常在各种场合谈论、提及的“大量的信息”其实很多情况下所指的只是零散的、没有价值的数据或碎片化的信息。这些通过调查、分析、监测或是用户创造所生成的数据，很多时候因为不具备足以用于沟通和理解的条件，对于绝大多数人是没有意义的。只有通过合理的组织、转化以及展示，赋予这些数据意义，使其成为有用的信息。如果把信息设计的过程简单分解为“信息组织”和“信息呈现”两个阶段，我们看到的产出常常是“信息呈现”这部分工作的直观体现。事实上，尽管直接被用户看到的是信息呈现的结果，他们甚至几乎不会意识到信息组织系统的存在，但信息的组织却很大程度上影响着用户的理解和体验。

美国历史学家Hayden White（海登.怀特）说过——理解的源头就是分类。信息的组织过程可以理解为通过将零散的数据、信息进行归类、分组，再以某种结构化的形式将它们有规律地重新组合排布的过程。零散的数据各自都有着多个方面的属性特点，这些属性的集合能反映出该数据的整体特性。但在对数据进行组织的过程中，我们只需要以它们的某些属性特点作为依据，并依照这些属性特点的相似性或其他关联特性来进行信息组织，通过整理、编排形成有规律的、具有整体性的体系。而信息组织逻辑就是指系统中所提炼采用的那些属性特点的关联性规律。

关于信息组织逻辑的具体形式，已经有很多学者在相关研究中有所提及。Richard SauIWurman说过，尽管信息是无限的，但组织信息的方式是有限的。他在其著作《信息焦虑》中提出了LATCH的信息组织方法，即为以：位置、字母表、时间、类别、层级作为组织信息的逻辑依据。而Nathan Shedroff将LATCH的五种组织原则扩展为7种，即：字母表、位置、时间、连续体、数字、类别、随机。Richard认为LACTH的五种方法几乎可以运用在任何信息组织当中，而Nathan则强调他提出的七种信息组织原则只是作为启发性指导，他鼓励人们多尝试探索，力图找寻更优的方法去组织信息。此外，在Peter Morville和Louis Rosenfeld所著的《Web信息架构》中，将信息架构组织系统可采用的组织体系分为了精确性组织体系和模糊性组织体系。类似字母表、位置、年表（时间）等能讲信息分成定义明确的区域和互斥区域的客观依据就属于精确性组织体系，而模糊性组织体系则依照更为主观的逻辑对信息进行分类，如主题、任务、用户、隐喻等。Peter和Louis认为信息的搜索通常是具有重复性相交互性的，因而模糊性组织体系虽然更复杂和不稳定，但却是设计实践中更有用更重要的。辛向阳在其行为逻辑理论中提出：以“合理组织行为作为决策依据”作为“行为逻辑”，而“强调物的自身属性合理配置的决策依据”可称为“物理逻辑”，这两种具有典型差异的决策依据也可以作为信息组织逻辑的重要参考，尤其是以行为逻辑进行信息组织为设计实践提供了一种新的思路，在很多情况下能比以常规物理逻辑进行信息组织有更好的效果。endprint

在实际案例中，单一的组织逻辑可能很难满足复杂情况下的需求，我们更多时候也会考虑利用多种组织逻辑配合组成复合型的组织系统。手机通讯录就是最简单的例子，我们不仅可以依照联系人的姓氏字母顺序进行精确查找，也可以根据手机主人为联系人标注的关系类别进行分组查看。复合型组织系统在复杂的多情景案例中会发挥出更大的优势，但这也建立在配合合理组织结构的情况之上，否则用户会很容易迷失在过于混合的信息分类之中。

三 信息组织逻辑与体验

对于任何一组数据或信息，我们都有不只一种逻辑方式对其进行组织，从而得到完全不同的结果。而用户在理解或是与这些信息的交互过程中的体验也会因为信息组织逻辑的差异截然不同。由著名华裔建筑师林璎设计的越战阵亡将士纪念碑是为纪念在越战中阵亡和失踪的美军将士而建的—段黑色大理石墙，上面刻划着5.8万余名越战阵亡美军的名字。对于这种大量人名的排列，按照一般纪念碑设计的习惯，人们也许首先考虑的是按姓氏排序，或者按照军队中的编队划分进行排序，然而在林璎的设计中，五万八干多名阵亡者的姓名是依每个人战死的日期为序进行排列的。战争中每一位将士生命终结的时刻都是悲怆的，而以这样的时间顺序刻写他们的姓名是对生命的敬意，也让人们更深刻感受到战争给人们带来的伤痛。不难想象，如此信息编排下的参观体验所带来的强烈感情冲击是其他任何—种组织形式都无法超越的。

生活中由于信息组织逻辑不同导致体验差异的案例也不少。普通的大型超市、商品展销会和宜家商场都是售卖人们生活居家用品用具以及食品等的综合场所，但它们对商品排布组织的逻辑却全然不同。超市的总体布局形式一般按照生活用品和食品的自身属性进行分类，如调料区，生鲜蔬果区、冷冻食品区等；商品展销会场通常为了突出商品特色将展销会按商品产地进行分类，如海南特产、台湾特产会场等；在宜家，各种商品按照实际生活中的房间布置进行排布，在卖床的区域也能顺带挑选适合搭配的床上用品，同一款餐用托盘既出现在餐桌商品区域，也会出现在厨柜区域供顾客选择。如同大家生活中的经验和感受一样，这三种卖场布局逻辑的差异也导致了巨大的体验差异，而造成这种体验差异的原因也来自多个方面，如：商家的意图，消费者的购买动机、购物场景等。类比到具体的信息设计实践当中，信息受众的特点、信息需求、信息传达场景等都会影响用户的信息体验，而正因如此，这些线索也给我们提供了选择更合适的信息组织逻辑的依据。

以何种逻辑对信息进行组织实际上反映了我们期待用户以何种方式来理解信息。而对于用户来说，与信息互动的过程就是学习理解信息的过程，在这个过程中他们也许察觉不到具体的信息组织逻辑，但在信息交互的过程当中他们的确是在不断解码其中的组织逻辑以更好地理解信息。大多数情况下，用户学习理解信息组织的过程并不是在全面而完整地了解所有信息之后，他们会以最初接触的局部信息为依据进行推断并形成初步的认知。以地图为例，一张普通的地图所包含的信息是几乎是任何人都无法短时间内在全部获取的，但人们能够通过初步的观察理解到地图的基本画面反映的是一定区域内实际的地理区位特征，并通过不同的图标标示出不同区域的自然或社会特征等信息，只要理解了各种信息在地图中的组织逻辑就能很好地运用地图找到所需的信息。但并非所有情况下用户都能在一开始依据所接触的信息准确地理解全局组织逻辑。很多时候用户初步的认知不一定和实际信息完全吻合甚至可能相差很多，但他们依然会以初步形成的认知作为下一步查看或寻找信息的决策依据。因此，在初步总体认知形成的阶段，用户认知中的信息组织逻辑和实际信息的吻合度越高，他在进一步查看或寻找信息的过程中体验会更顺畅，反之，若一开始形成的认知与实际信息的差异过大，在后期的信息搜寻过程中则容易遇到困难。当然，在与信息交互不断深入的过程中，用户也会不断修正已形成的认知，力图使之愈加接近真实的信息直至找到其所需的信息，当然也极有可能因为过程中不顺畅的体验导致中途放弃对信息的搜寻。

简单逻辑电路辅导 篇7

如图1所示, 数字信号在变化中只有两个对立的状态:一个状态是高电压, 一个是低电压.用“1”和“0”表示, 体现“有”或者“没有”.

而模拟信号变化则是连续的.

二、简单逻辑关系

1. 与逻辑关系和门电路

当决定一件事情的各个条件全部具备, 这一件事情才会发生, 这种因果关系我们称之为“与逻辑关系”.在日常生活中, 这种逻辑关系举目皆是.例如:保险柜的门要2把钥匙同时插入才能打开, 就是一种与逻辑关系.满足与逻辑关系的电路门称为与门, 这种门的特点是输人端口 (如图2中的A和B) 和输出端口 (如Y) , 通常输入端输入高电压时就称为接通状态, 用“1”表示, 输入端输入低电压时, 称为电路的断开状态, 用“0”表示, 输出端也是一样.只有所有的输入端输入高电压, 输出端才输出高电压.

2. 或逻辑关系

当决定一件事情的各个条件中, 只要具备一个或者一个以上的条件, 这一件事情就会发生.这种因果关系, 称之为“或因果关系”.譬如, 每家每人都有一把钥匙都可以独立开门, 这就是最简单的或逻辑关系.满足这种关系的电路门称为或门, 如图3所示, 这种门的特点是:当输入端中有一个端口输入高电压, 输出端就会输出高电压.

3. 非逻辑关系

非就是反, 就是否定, 满足非逻辑关系的门电路称为非门.如图4所示, 这种门的特点是:当输入端输入高电压时, 输出端输出低电压, 反之亦然.

三、生活中简单逻辑电路的应用

1. 宿舍楼内的应急灯

在学生宿舍等场所都有应急灯, 在电源切断的情况下提供照明.如图5所示为应急灯的原理图, 正常情况下R2两端处于高电压状态, 则在A点输入高电平 (即输入为逻辑1) , 通过非门后, Y输出为低电平 (即输出逻辑为0) , 所以继电器J处于断开状态, 应急灯不亮;当电源被切断时, A点为低电平 (即输入为逻辑0) , 通过非门后, Y输出为高电平 (即输出为逻辑1) , 继电器接通, 应急灯亮.

2. 车门报警器

汽车给人们的出行带来方便、舒适, 但其安全性也很重要.如图6所示为简单的车门报警电路图.图中的两个按钮开关S1、S2分别装在汽车的两道门上.驾驶员离开汽车时, 两车门均处于关闭状态, 跟两车门对应的开关S1、S2均闭合, 即输入逻辑均为0, 那么输出也是逻辑0, 电流不通过发光二极管, 这时发光二极管不会发光报警;只要其中任何一个车门打开时, S1或S2就处于断开状态, 即输入为逻辑1, 那么输出也是逻辑1, 这时就有电流通过发光二极管, 使其发光报警.如果有四个门, 原理也是一样, 通过指示灯发光报警就可以判断门是否都关好了.

3. 简单防盗报警器

在工厂、银行等单位都会安装防盗报警器, 以防在财产被盗时即时报警.如图7是用一个逻辑电路和按钮开关、光敏电阻、蜂鸣器等元件组成的一个简单防盗报警器的电路图.该报警器的功能是:当放在保险箱前地板上的按钮开关S被脚踩下而闭合, A点为高电压, 用“1”表示, 同时安装在保险箱里的光敏电阻R0被手电筒照射时, 光敏电阻的阻值减小, 两端的分压减小, 则B点为高电压, 也表现为“1”, 当A、B都为高电压时, “与”门的输出端Y为高电压, 蜂鸣器就会发出鸣叫声.如果只是光照并不能使报警器发出声音, 所以用钥匙开箱时, 即使有光也不会报警.只有强行打开时, 报警器同时满足两个条件便发生报警.

4. 自动控制路灯

随着城市化进程的加快发展, 城市建设也趋于现代化、人文化、科技化, 城市道路两旁的路灯也成了一座城市独特的风景线, 其自动控制不但节省人力, 还节约了能源.如图8所示是自动控制路灯的逻辑电路原理图, 其中R0是光敏电阻, 光越强烈, 光敏电阻R0的阻值越小, R1与R0串联时R0所分的电压就越小, A点输入低电位, 通过非门后, 输出端Y为高电位, 所以路灯自动熄灭;光越微弱, 光敏电阻R0的阻值越大, R1与R0串联时R0所分的电压就越大, A点输入高电位, 通过非门后, 输出端Y为低电位, 所以路灯自动接通.如果要使天很黑时路灯才亮, 可以调节可变电阻R1阻值.原来黄昏时路灯就亮了, R0上就分得较大的电压;现在黄昏时路灯不亮, 也就是R0与R1串联时R0所分的电压还不够高, A点还没有处于高电位, 这时应调大可变电阻R1阻值, 这样R0不是很大时, R0与R1串联R0所分的电压就不高, 路灯就不亮.

5. 家用电热水器

浅谈组合逻辑电路的设计 篇8

常用组合逻辑的种类很多, 主要有加法器、译码器、编码器、多路选择器等。组合逻辑电路主要是基本逻辑门组成的。

1 组合逻辑电路的设计方法

组合逻辑电路设计是根据给出的逻辑问题, 设计出一个电路去满足提出的逻辑功能要求。下面介绍3种组合逻辑电路的设计方法。

1.1 用基本的门电路设计

一般组合逻辑电路设计通常都是依据最简逻辑函数来进行的, 这种方法简单明了, 容易很快给出逻辑电路图。

组合逻辑电路的基本设计流程如下。

(1) 根据电路的要求, 列出对应的真值表。

(2) 根据真值表, 写出逻辑表达式, 并化简。

(3) 选用合适的门器件, 将逻辑表达式转换为最简逻辑电路图。

(4) 通过电路仿真或实物测试, 检验电路的正确性。将EWB引入组合逻辑电路的设计和仿真, 实现了从验证性实验到创新型实验模式的转变, 可以引导学生自行设计出很多单元电路, 为完成系统设计打下扎实的基础。

1.2 用最小项译码器设计

首先需要说明的是, 不是所有的译码器都能设计成任意的组合逻辑函数, 只有最小项译码器可以。具有n个地址输入端的最小项译码器, 其输出端为2n个, 分别对应n变量的全部最小项, 而任意n变量组合逻辑函数都可以写成唯一的最小项之和的标准形式。因此, 只要将该逻辑函数所包含的最小项按一定规则连接起来即可。

1.3 用数据选择器设计

具有n个地址输入端的数据选择器有2n个数据端, 对应n个变量的全部最小项。一般有一个或两个输出端, 通常也设有附加控制端。以常见的八选一数据选择器74LS151为例, 它有3个地址输入端C、B、A, 8个数据端D7、D6…D0, 两个互补输出端Y、W, 附加控制端G, 输出Y表达式可写为Y=∑miDi, 只要将待实现逻辑函数所包含的最小项对应的数据端置为1, 其余数据端置0, 输出Y即为所求函数。

下面就一个例题, 运用以上的3种分析方法进行设计。

例:设计制作一个A有否决权、少数服从多数的A、B、C三人表决器。

(1) 用基本的门电路设计。

首先, 根据电路的功能, 写出真值表 (如表1) 。

其次, 根据真值表, 写出逻辑表达式并进行化简:

最后, 选用合适的门器件, 将逻辑表达式转换为组合逻辑电路 (如图1) 。

(2) 用最小项译码器设计。

用3线—8线译码器74L S138实现设计的前两步状态赋值、列真值表与前面的完全相同。因为译码器就是以最小项形式输出的。我们若能充分利用它的这个特点, 可以使我们的设计变得非常简单。我们不需要再用卡诺图进行逻辑函数的化简了。因为我们从真值表就可以直接写出逻辑函数的最小项之和的形式, 即

首先作变量赋值:令A=C, B=B, C=A (注意顺序) 然后用与非门将对应输出端连接起来即可。最后别忘了还要将各控制端接到相应有效电平译码器才能工作, 本例中G1=l, G2A==0 (如图2) 。

(3) 用数据G2选B择器设计。

用8选1数据选择器74LS151实现8选l数据选择器的功能逻辑表达式是:

令A=C, B=B, C=A, 则Y (A, B, C) =∑m (5, 6, 7) =m0·0+m1·0+m2·0+m3·0+m4·0+m5·1+m6·1+m7·1, 对照输出表达式可知, 只要令D0=D1=D2=D3=D4=0, D5=D6=D7=1, 则Y即为所求, 最后将G接地即完成设计 (如图3) 。

2 结语

比较以上三种设计方法可以看出, 用门电路设计简单明了, 容易很快给出逻辑电路图, 但电路中通常包含较多元件;用译码器设计需要附加简单门电路, 但可以方便地实现相同输入变量下的多输出逻辑函数;用数据选择器设计, 电路更为简单一些, 且可实现两种输入变量数目, 使用比较灵活, 但只能做成单一输出, 如果需要多路输出, 则要用多片Ic分别实现, 这一点不如译码器方便和经济。总之, 三种方法各有特点, 应根据所设计逻辑问题的需要选择。

摘要：组合逻辑电路是将门电路按照数字信号由输入至输出单方向传递的工作方式组合起来而构成的逻辑电路, 这种电路反映的是输入与输出之间一一对应的因果关系。本文通过实例详细阐述了多种设计组合逻辑电路的方法, 并分析了他们的特点。

关键词：组合逻辑电路,设计方法,特点

参考文献

[1]焦素敏.数字电子技术基础[M].北京:人民邮电出版社, 2012.

浅析组合逻辑电路的分析与设计 篇9

组合逻辑电路为Y=F(A)如图1所示,逻辑功能上的特点为任意时刻的输出仅取决于该时刻的输入,与电路过去的状态无关;电路结构上的特点是只包含门电路而没有存储记忆单元。

二 分析组合逻辑电路

1. 分析的目的

由电路结构得到输入和输出之间的逻辑关系。理论上讲,逻辑图本身就是逻辑功能的一种表达方式,然而在许多情况下用逻辑图所表示的逻辑功能不直观,往往还需要把它转换为逻辑函数式或真值表的形式,使电路的逻辑功能更直观。

2. 分析的方法

由给定的逻辑图写出逻辑表达式;用代数法或卡诺图法进行函数式的化简或变换;列出真值表得出功能。

3. 仿真举例

分析图2所示的电路的功能,具体如下:

三 设计组合逻辑电路

1. 设计的目的

根据实际逻辑问题的要求,设计出能实现这一功能的最简单(电路所用器件最少;器件的种类最少;器件间连线最少)的逻辑电路。

2. 设计的方法

首先,逻辑抽象(设计要求一般是用文字描述的具有一定因果关系的事件,在这个过程中我们需要用逻辑函数来描述这一因果关系),分三步来完成:第一步:分析事件因果关系来确定输入输出变量;第二步:进行状态赋值,用0和1来表示输入和输出的两种对立状态;第三步:根据给定的因果关系列真值表。这三步完成以后,我们实现了把逻辑问题抽象成逻辑函数。其次,写逻辑函数式并化简。最后,根据设计要求画逻辑图,分两种情况(有关使用存储器和可编程器件设计的组合逻辑电路另作介绍):第一种情况:如果要求设计SSI电路,那么根据化简所得的函数式选择所用的门电路画逻辑图;第二种情况:如果要求设计MSI电路,则需要对函数式进行形式变换(要符合上面提到的“三最”要求)选择所用的芯片画逻辑图。

四 仿真举例

设计一个表决电路,要求输出信号的电平与三个输入信号中的多数电平一致。

1. 逻辑抽象

第一,设定变量:输入A、B、C,输出Y。

第二,状态赋值:

A、B、C=0,表示:输入信号为低电平;

A、B、C=1,表示:输入信号为高电平;

Y=0,表示:输入信号中多数为低电平;

Y=1,表示:输入信号中多数为高电平。

第三,列真值表。

2. 写输出表达式并化简

3. 画逻辑图

见图3。

各种组合逻辑电路在功能上千差万别,但它们的分析方法和设计方法是相同的。掌握了分析的一般方法,可以识别任何一个给定电路的逻辑功能。掌握了设计的一般方法,可以根据给定的设计要求设计出相应的逻辑电路。

摘要：组合逻辑电路作为数字电路中两大逻辑电路之一,在数字电路中有着重要的作用,对组合逻辑电路的分析和设计是数字电路学习过程的重点内容。

基于逻辑数字电路的抢答器设计 篇10

抢答器在当下各种比赛中是非常受欢迎的一种设备, 它可以快速有效的辨别出最先抢答到的选手。在早期, 抢答器的组成很简单, 只有几个三极管, 可控硅和发光管等, 辨认哪个选手优先抢到主要是通过发光管来辨别。而现在的抢答器, 大部分是利用了单片机或是数字集成电路, 并新添了许多功能, 比如如选手号码显示、抢按前或抢按后的计时、选手得分显示等功能。

随着科技的发展, 现在的抢答器有着数字化, 智能化的方向发展, 这就必然提高了抢答器的成本。鉴于现在小规模的知识竞赛越来越多, 操作简单, 经济实用的小型抢答器必将大有市场。因此, 我选择简易逻辑数字抢答器这一课题。

2 抢答器的工作原理简介

抢答器的构造, 它包括主电路和扩展的电路由两部分组成。主电路完成基本抢答功能, 当玩家按下抢答键之后, 可以显示参赛者的编号, 同时阻止输入的电路, 阻止其他选手的回答。扩大的电路测试数字的工作。它的工作原理:启动装置后, 主持人将开关拨到到"清除"的状态、抢答器被禁用, 编号显示器关闭设置计时器显示的时间;主持人将开关换到“开始”状态, 宣布“开始”抢答后。计时器开始倒计时, 扬声器发出声音提示。参赛者在一个预定的时间期间在抢答时, 抢答器完成优先判断, 编号锁存, 编号显示, 扬声器提示。一轮抢答之后, 定时器停止, 此时, 禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。如果答案必须再次再一次, 由主持人, “清除”和“开始”的切换。

3 抢答器的工作过程

如果想调节抢答时间或答题时间, 按“加一”键或“减一”键进入调节状态, 此时会显示现在设定的抢答时间或回答时间值, 如想加一秒按一下“加1s”键, 如果想减一秒按一下“减1s”键, 时间LED上会显示改变后的时间, 调整范围为0~99s, 0s时再减1s会跳到99, 99s时再加1s会变到0s。

主持人按“抢答开始”键, 会有提示音, 并立刻进入抢答倒计时 (预设15s抢答时间) , 如有选手抢答, 会有提示音, 并会显示其号数并立刻进入回答倒计时 (预设10s抢答时间) , 不进行抢答查询, 所以只有第一个按抢答的选手有效。倒数时间到小于5s会每秒响一下提示音。

如倒计时期间, 主持人想停止倒计时可以随时按“停止”按键, 系统会自动进入准备状态, 等待主持人按“抢答开始”进入下次抢答计时。

如果主持人未按“抢答开始”键, 而有人按了抢答按键, 犯规抢答, LED上不断闪烁FF和犯规号数并响个不□, 直到按下“停止”键为止。

4 抢答器的总体结构

如图1所示为总体方框图接通电源后, 后台工作人员将检测开?S置“检测”状态, 数码管在正常清除下, 显示“”;当后台工作人员将检测开关S置“抢答”状态, 主持按系统清除按键, 抢答器处于禁止状态, 编号显示器灭灯;主持人松开, 宣布“开始”, 抢答器工作。选手按动抢答按键, 抢答器完成:优先判断、编号锁存、编号显示。当一轮抢答之后, 优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。如果再次抢答必须由主持人再次按动系统清除按键。

5 优先判断与编号锁存电路

电路选用优先编码器74LS148和锁存器74LS279来完成。该电路主要完成两个功能:一是, 分辨出选手按键的先后, 并锁存优先抢答者的编号;二是, 禁止其他选手按键, 其按键操作无效。工作过程:系统清除按键按动时, 74LS279的四个RS触发器的置0端均为0, 使四个触发器均被置0。1Q为0, 使74LS148的使能端处于允许编码状态, 同时1Q为0, 使74LS48的灭灯输入端, 数码管无显示。这时抢答器处于准备抢答状态。

6 抢答器设计中的优先编码电路

抢答器设计中的优先编码电路完成两个功能:一是, 分辨出选手按键的先后, 并锁存优先抢答者的编号, 同时译码显示电路显示编号;二是, 禁止其他选手按键操作无效。

工作过程如下:

(74LS148为8线-3线优先编码器。)

7 抢答器设计中的定时电路

由节目主持人根据抢答题的难易程度, 设定一次抢答的时间, 通过预置时间电路对计数器进行预置, 计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。可预置时间的电路选用十进制同步加减计数器74LS192进行设计。本设计是以555构成震荡电路, 由74LS192来充当计数器, 构成抢答器的倒计时电路。该电路简单, 无需用到晶振, 芯片都是市场上容易购得的。设计功能完善, 能实现直接清零、启动。

8 抢答器的优点及组成

尤其是在知识比赛中做抢答题目时, 其过程中, 利用视觉判断是很难判断的, 所以, 需要设计出一个系统来确定哪位选手或者是哪一组选手先抢到的。我们可以利用单片机系统, 其精确率哪怕两组之间抢答的时间只差几微秒, 也可以判断出来。以上问题迎刃而解。

摘要：随着科学技术的不断发展, 促使人们学科学、学技术、学知识的手段多种多样。抢答器作为一种工具, 已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。但抢答器的使用频率较低, 且有的要么制作复杂, 要么可靠性低, 减少兴致。做为一个单位若专购一台抢答器虽然在经济上可以承受, 但每年使用的次数极少, 往往因长期存放使 (电子器件的) 抢答器损坏, 再购置的麻烦和及时性就会影响活动的开展, 因此设计了本抢答器。

关键词：抢答电路,定时电路,报警电路

参考文献

[1]赵保经, 等.中国集成电路大全TTL集成电路分册[M].北京:国防出版社, 1985:429-450, 649-651, 639-640.

[2]黄志伟.全国大学生电子设计竞赛训练教程[M].电子工业出版社, 2005:11-14.

浅谈传感器与逻辑电路的应用 篇11

关键词传感器;逻辑电路

中图分类号TM925文献标识码A文章编号1673-9671-(2009)121-0007-01

电子技术及产品的应用已经非常广泛,住宅小区的楼道内常用声光控延时开关,在天黑以后有人走过发出声音时,楼道灯会自动点亮,延时几分钟后会自动熄灭。在声光控延时开关的设计过程中要用到许多传感器和逻辑电路的知识。

1关键的电学元件

电路中的主要控制元器件是使用了集成电路CD4011。与非门集成电路CD4011(如图1),与课本上介绍的集成电路74LS00相似,其内部含有4个独立的与非门vd1～vd4,用VDD和Vss两脚供电(如图2)。与非门是与门之后加一个非门组成,其真值表如图3。

电路中的主要传感器元器件是驻极体话筒(如图4)和光敏电阻器(如图6)

驻极体电容话筒有两块金属板(如图5),其中一块表面涂有驻极体薄膜,当膜片受到振动、摩擦时,膜片上会出现表面电荷。驻极体膜片上的电荷量由于声音气流变化而发生变化微弱电流。

光敏电阻器又称光导管,特性是在特定光的照射下,其阻值迅速减小,可用于检测可见光。根据光敏电阻的光谱特性,可分为三种光敏电阻器:紫外光敏电阻器,红外光敏电阻器和可见光光敏电阻器。广泛应用于各种自动控制电路(如自动照明灯控制电路、自动报警电路等)、家用电器(如电视机中的亮度自动调节,照相机的自动曝光控制等)及各种测量仪器中。

电路中的主要执行元器件是可控硅。与三极管的外观类似,可控硅也有三极,是一种具有三个PN 结的四层结构的大功率可控整流电子元件。它的功用不仅是整流,还可以用作无触点开关以快速接通或切断电路。要使可控硅导通,一是在它的阳极A与阴极K之间外加正向电压,二是在它的控制极G与阴极K之间输入一个正向触发电压。导通后,去掉触发电压,仍然维持导通状态。如果阳极或控制极外加的是反向电压,晶闸管就不能导通。

三极管的有三个极,发射极E、基极B和集电极C。工作时,在BE极间加上很小的电流IB,就可以控制CE极间很大的电流Ic,放大率β=Ic/Ib。可见三极管是成比例的放大电流的元件。

2电路的工作原理

1)供电线路,如(图9)整流二极管vd1～vd4将交流220v进行桥式整流,变成脉动直流电,又经R1降压,C2滤波后即为电路的直流电源,为BM、VT、通过7和14号腿给集成块的CD4011供电。

2)控制电路,电路原理(图10)

(1)声音传感器信号通过放大电路得到一路信号,光传感器得到另一路信号一起进入与非门D1进行判定。声音信号(脚步声、掌声等)由驻极体话筒BM接收并转换成电信号,经C1耦合到VT的基极进行电压放大,放大的高电平信号送到D1的2脚(图11)。为了使声光控开关在白天开关断开,由光敏电阻RG等元件组成光控电路,R5和RG组成串联分压电路,夜晚环境无光时,光敏电阻的阻值很大,RG两端的电压高,高电平信号送到D1的1脚(图12)。与非门(D1)的两脚都是高电平(值为1)时,在3脚输出低电平(值为0)。

(2)D1的3脚输出低电平(值为0)信号同时输入与非门(D2)的5.6两脚,D2的输出端4脚会输出高电平(值为1)经二极管进入延时控制电路。给C3充电,充满电后经R8放电。高电平间t=2πR8C3,改变R8或C3的值,可改变延时时间。高电平信号再经与非门(D3.D4)两级整形电路,将方波信号进行整形,从11腿输出还是高电平信号。

(3)D4的11腿输出高电平信号使单向可控硅导通,电子开关闭合;c3充满电后只向r8放电,当放电到一定电平时,经与非门(D3、D4)输出为低电平,使单向可控硅截止,电子开关断开,完成一次完整的电子开关由开到关的过程。

3结论

逻辑电路设计 篇12

“知之者不如好之者,好之者不如乐之者。”是我国古代教育思想家孔子说的一句话,这充分体现了学生是学习的主体,兴趣是最好的教育理念。

1 教材分析

1.1《数字电子技术》是一门理论性和实践性都很强的专业核心课程,而“组合逻辑电路”在教材的知识体系中处于中间地位,起着“承前启后”的作用。

1.2《组合逻辑电路的设计》应该在学生学习了“数字电路基础”、“逻辑门电路”、“组合逻辑电路分析”的基础上进行,既可以检验前面所学知识又可以延伸后续知识。教学重点:介绍组合逻辑电路的设计方法和步骤,使同学们能正确地设计出组合逻辑电路。教学难点:引导学生设计出经济又实用的组合逻辑电路。

2 教学目标

知识能力目标:使学生熟练掌握组合逻辑电路的设计方法及步骤,提高学生学以致用的能力。方法能力目标:培养学生认真学习、勇于探索的精神;启发学生举一反三、触类旁通的创新思维能力。社会能力目标:通过课堂的师生交流,生生交流,培养学生与人交流团结协作的能力。

3 教学方法

3.1 教师的准备工作:熟悉教学大纲和课程标准;钻研教材写好教案;设计好教学过程,准备好课件、教学工具和实验器材等。

3.2 为了激发学生的兴趣,调动学生的积极性,教学过程中我主要采用“任务驱动法”来进行教学,结合学生特点,精心设计任务,引导学生分析任务探究新知,然后启发学生运用所学知识解决实际任务。中间配合使用“触类旁通的类比法”“生动活泼的讨论法”“科学直观的仿真法”“形象立体的动画演示法”来达到我们的教学目标。

4 教学过程

教学过程共设计了:“温故知新”、“任务驱动”、探究新知、“巩固提高”、“学以致用”等教学环节,用时90—100分钟(两个课时)。

4.1“温故知新”环节——采用教师提问、学生回答的互动方式来进行,共复习了三个知识点:(1)基本常用门的符号、表达式、真值表及功能;(2)逻辑代数运算的基本定律及化简办法。这两个知识点是基础工具,学习了之后学生才可以用门电路来搭建一个个具有某种功能的数字电路。(3)接着提问2个问题:(1)何为组合逻辑电路的分析?(2)组合逻辑电路分析的一般步骤有哪几步?(要求学生用方框图板演示)。然后用一道题来演练分析步骤,加深学生印象,并为新知识的教授做好铺垫。

4.2“任务驱动”环节——引领学生进行思考:给出一个组合逻辑电路图,我们能分析出它的逻辑功能,那么给出一个逻辑命题,我们能否根据要求的逻辑功能设计出逻辑电路呢?如何设计一个三人表决器呢?学生根据课前预习情况会做出相应回答,即跟组合逻辑电路的分析过程相反,需要五步———相反顺序的五步。其实本次课的“设计”过程是上次课“分析”过程的逆过程,也是本次课的主题。接下来教师用板书或者幻灯片导出教学重点。任务启动好之后,学生们根据提示的方法步骤,分析思考,分组交流,教师则巡回指导,一段时间后各小组就开始展示成果了。通过这个“生生交流”“师生交流”的过程,引导学生进行自主探究、合作学习,同时也巩固加深了教学重点内容的理解和运用。

4.3“探究新知”环节———引导学生思考:如何设计出经济又实用的组合逻辑电路?第一次的设计是不是最完美的?如果用“与非门”来设计会有什么不同?两种方案设计的“三人表决器”逻辑电路哪种更好?为什么?学生们在经过逻辑代数的变换、运算、化简后很快又展示了第二种设计方案。

教师引领学生对比分析这两种设计方案,发现两种设计方案都只用了4个门电路,不同的是:方案1中的四个门,有3个是“与门”1个是“或门”,而方案2中的4个门都是“与非门”,对比之下门电路种类单一,相对好些。通过层层设疑,再次激发了学生的学习热情,突出了本节课的教学难点:在实际应用中,组合逻辑电路的设计多用“与非门”来实现,可以降低成本,避免不必要的人力、物力浪费。

任务1结束后,继续布置第2个任务,将任务1的只有1个输出量的设计任务,提升到3个,加大了工作量,提高了难度,目的是鼓励学生,开阔思路,创新思维,突破重点难点,也使枯燥、乏味的新课内容很流畅的就被“由浅入深”、“化难为易”了。最后教师用板书或幻灯片将重点、难点提炼出来,巩固所学,加深印象。

4.4“巩固提高”环节———在同学们共同完成任务1,2之后,教师又给学生们设置了两个加强任务,要求学生独立完成,以此自行消化、吸收、巩固掌握本次课的知识点的目的。

4.5“学以致用”环节———为了更好地让同学们理论联系实践设置实验任务,要求同学们画出任务1中用“与非”门设计的3人表决器的逻辑电路图并安装、测试电路的逻辑功能。为帮助学生完成实验任务,教师要准备相关的实验器材给同学们认识,在讲解了实验器材的原理、用途及安全、节能、环保等注意事项之后,让学生们自行制作电路并测试功能,完成实验任务。这一环节是结合了同学们将来的实际工作,让学生们学以致用体验成功、增强自信。

5 结束语

教学过程中一定要以学生为主体,教师为主导进行“教学互动”;不断激发学生的求知欲和学习热情,让学生们在教学过程中体验成功、自我肯定、提升能力。

参考文献

[1]张伟林.数字电子技术.