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项目一 设计制作裁判器电路
一、教学目标
1.理解数字信号、模拟信号、数字电路、模拟电路的基本概念。
2.能识别常见数字集成电路的类型。
3.掌握与门、或门、非门等基本门电路以及与非、或非、异或等组合门电路的逻辑符号、逻辑功能及应用。
4.能测试常见TTL和CMOS集成电路。
5.会利用公式法和卡诺图法化简逻辑函数。
6.能制作与调试裁判器电路。
二、课时分配
本章共4个任务，本章安排8课时。
三、教学重点
本项目主要学习数字电路中的基本门电路知识，通过集成逻辑门电路来设计制作裁判器电路的方法和步骤。
四、教学难点
1.掌握与门、或门、非门等基本门电路以及与非、或非、异或等组合门电路的逻辑符号、逻辑功能及应用。
2.能测试常见TTL和CMOS集成电路。
3.能制作与调试裁判器电路。
五、教学内容
任务一 测试集成基本逻辑门电路
知识准备
一、 数字信号与数字电路
1.数字信号和模拟信号
观察图1-1所示的简单照明电路，在打开和合上开关S两种情况下灯L的状态： 可以看到开关S合上，灯L亮；开关S断开，灯L熄灭。开关S有两种状态，即合上与断开；灯L也有两种状态，即亮与不亮。
2.数字电路与模拟电路
（1）数字电路处理数字信号的电路即为数字电路。数字电路是解决输入信号与输出信号之间的数字量实现一定的逻辑关系。
（2）模拟电路处理模拟信号的电路即为模拟电路。模拟电路是要求电路实现模拟信号的放大、转换及其产生。
3.数字电路的特点　
数字电路主要研究的是信号的状态，如灯的亮与不亮、开关的开与关、信号的有与无等，而不研究具体的信号大小。数字信号基本上只有两个状态，所以常用二进制数的0和1来表示，相应的电信号用低电平和高电平表示。
4.数字电路中逻辑体制分类
（1）正逻辑“1”——　代表高电平，“0”——　代表低电平；
（2）负逻辑“1”——　代表低电平，“0”——　代表高电平。
一般情况下，没有特殊说明，均指正逻辑体制。
基本逻辑门电路
1.认识电路芯片
数字电路最基本的逻辑运算是逻辑与、逻辑或、逻辑非，实现这三种控制的单元电路分别称为与门电路、或门电路和非门电路。
2.与门电路和与逻辑
与门电路的符号如图1-8（a）所示，其输入端有2个或2个以上，输出端有且只有1个，“＆”代表与逻辑关系。
3.或门电路和或逻辑
或门电路的符号如图1-10（a）所示，其输入端有2个或2个以上，输出端有且只有1个，“≥1”代表或逻辑关系。
4.非门电路和非逻辑
非门电路的符号如图1-12（a）所示，其输入端只有1个，输出端也只有1个，“。”代表非逻辑关系。
任务实施
一、认识芯片
认识和熟悉74LS08、74LS32、74LS04等集成逻辑门电路的逻辑功能。
二、分析芯片功能
通过实验，对74LS08、74LS32、74LS04等集成逻辑门电路的逻辑功能进行分析。
三、测试芯片
四、分析芯片功能
知识拓展
集成TTL电路和CMOS电路的比较
任务二 测试集成复合逻辑门电路
知识准备
经常用到的复合逻辑有三种： 它们是“与非”“或非”“与或非”。
任务实施
认识芯片
二、分析芯片
通过实验，对74LS00、74LS02、74LS86、74LS266等集成逻辑门电路的逻辑功能进行分析。
三、电路测试
四、电路功能
知识拓展
逻辑代数的基本公式和运算
逻辑代数的基本定律又称基本公式。列出逻辑表达式等号两边逻辑运算的真值表，是验证或证明其正确性的一种方法： 当它们结果相一致时，表明基本公式成立。
用真值表能证明或验证逻辑代数的定律和规则，其原因是： 真值表用于表达逻辑函数，它列举了逻辑变量取值的各种可能组合；若在所有可能组合的情况下，逻辑表达式等号两边逻辑运算结果（函数值）都完全相同，则逻辑等式成立，即运算定律或公式成立。
一、　基本定律
二、　基本规则
注意： 对偶规则和反演规则的区别是： 对偶规则进行两种互换，不需要原、反变量互换。
任务三 分析组合逻辑电路
知识准备
组合逻辑电路
二、逻辑函数的化简
1.逻辑函数化简的意义
2.最简式的条件
3.公式法化简的方法
利用代数法化简时，常采用的具体方法有：
（1）并项法
（2）吸收法
（3）消去法
（4）配项法
三、组合逻辑电路分析方法
1.组合逻辑电路分析的目的
对组合逻辑电路的分析是指根据给定的逻辑图，找出或验证电路的逻辑功能。
2.组合逻辑电路分析的思路
由逻辑图开始→表达式→真值表。因为真值表最能体现逻辑函数与逻辑变量之间的关系，所以由真值表可以总结出所给逻辑图的逻辑功能。
3.组合逻辑电路分析的一般步骤
（1）写出给定的组合逻辑电路的逻辑表达式。方法是： 从输入到输出逐级写出。
（2）化简或变换逻辑表达式。
（3）写出最简单的逻辑函数的真值表。
（4）根据真值表确定（或验证）所给电路的逻辑功能。
任务实施
一、认识电路
图1-32为一个与非门、两个与门和两个或门所构成的电路。
二、分析电路
三、测试电路
由测试电路原理图1-33可知，我们可用74LS00、74LS08、74LS32各一块来测试电路，验证其功能。
功能分析
知识拓展
卡诺图化简逻辑函数表达式
利用卡诺图化简逻辑函数简单、直观，特别适用于4变量以下的函数的化简。最可贵的是化简后不存在难以判断是否已经最简的问题，只要遵循画圈的原则，那结果就是最简的。
一、空白卡诺图
1.由真值表填卡诺图
2.由逻辑函数表达式填卡诺图
二、化简依据
三、合并最小项的规则　
四、画圈的原则
（1）所有的“1”都要被圈到。
（2）圈要尽可能的大。
（3）圈的个数要尽可能的少。
五、用卡诺图化简逻辑函数的步骤
（1）把给定的逻辑函数表达式填到卡诺图中。
（2）找出可以合并的最小项（画圈，一个圈代表一个乘积项）。
（3）写出合并后的乘积项，并写成“与—或”表达式。
六、化简逻辑函数时应该注意的问题
（1）合并最小项的个数只能为2n（n　=　0，1，2，3）。
（2）如果卡诺图中填满了“1”，则Y=1。
（3）函数值为“1”的格可以重复使用，但是每一个圈中至少有一个“1”未被其他的圈使用过，否则得出的不是最简单的表达式。
七、具有任意项的逻辑函数的化简　
任务四 设计制作裁判器电路
知识准备
一、逻辑电路的设计
组合逻辑电路的设计是根据给定的逻辑功能，求出可以实现该逻辑功能的最合理组合电路。组合逻辑电路的设计概念应分两个层次： ①　设计的电路在功能上是完整的，能够满足所有设计要求；②　考虑到成本和设计复杂度，设计的电路应该是最简单的、最优化的。
二、逻辑电路的设计方法
任务实施
一、任务描述
二、任务分析
这是一个三人裁判器电路，且无主、副裁判之分，则可假设成三个输入端，一个输出端的未知电路。输入端是三个裁判，用三个按键表示，分别用A、B、C表示，输出端是发光二极管，用Y表示，当有两个和两个以上的裁判同意后，灯亮。
三、设计思路
设计组合逻辑电路　→　绘制布线图→　清点元器件　→　元器件检测　→　插装和焊接　→　通电前检查　→　通电调试　→　数据记录　→　数据分析。
四、设计电路
五、电路焊接
六、调试步骤
（1）将CC4011插入面包板，并连线焊接。
（2）焊接好后接通电源。
（3）测试逻辑功能并填写表123，写出逻辑表达式。
知识拓展
一、楼梯走廊灯的设计
数据选择器
课后习题
完成每个任务的目标检测和项目检测。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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