项目四电容器的识别与应用

1、项目 6简单逻辑门电路的安装与测试【项目目标 】知道什么是数字信号及数字信号的基本特点。学会数制与编码的基本运算。能识读门电路符号。会分析基本门电路的逻辑功能。【参考学时 】10 学时任务 1数字信号的认识【教学目标】认识数字信号。了解数字信号的进制关系。学会数字信号的逻辑运算方法。【教学重点】数字信号的特点【教学难点】数字信号的逻辑运算方法【参考学时】3 学时【教学过程】一、任务导入以生活中电视机作为导入，比较现在的数字电视和传统的闭合电视的区别，让学生认识到数字电视的优势，激发学生学习兴趣。二、任务准备1、数字信号与模拟信号模拟信号是指：物理量的变化在时间上和幅度上都是连续的。把表示模拟量

2、的信号称为模拟信号。声音、温度、速度等都是模拟信号。图6-2模拟信号图6-3数字信号数字信号是指： 物理量的变化在时间上和数值（幅度） 上都是不连续 （或称为离散）的。把表示数字量的信号称为数字信号。十字路口的交通信号灯控制电路、数字式电子仪表、自动生产线上产品数量的统计等都是数字信号。矩形波信号是典型的数字信号。数字信号的特点是：突变和不连续。数字电路中的波形都是这类不连续的波形，通常这类波形又称为脉冲。2数字电路的特点把工作在数字信号下的电路称为数字电路。数字电路具有以下特点：数字电路所研究的问题是输入的高、低电平与输出的高、低电平之间的因果关系，称为逻辑关系。在数字电路中，输入信号也称为

3、输入变量，输出信号称为输出变量，输出变量取决于输入变量，这种关系也称逻辑函数，它们均为二值量，非“ 0”即“ 1”。由于数字电路的输入和输出变量都只有两种状态，因此组成数字电路的半导体器件绝大多数工作在开关状态。当它们导通时相当于开关闭合，当它们截止时相当于开关断开。3. 数字信号的二进制数数字电路中经常使用的数是二进制数。二进制数的特点是：仅有二个有效的数码： 0、1。按照“逢二进一、借一当二”的规则计数。同一个数码在不同的位置时位权不同。二进制数的位权从低位到高位分别为 1 （ 20）、 2（ 21 ）、 4（ 22）对于第n 位二进制数，位权为2n-14. 数字信号的编码在二进制数字系统

4、中，每一位数只能用0 或 1 表示两个不同的信号。为了能用二进制数表示更多的信号，把若干个 0 和 1 按一定的规律编成“代码”， 并赋予每个代码以固定的含义，这就叫做“编码”。用 4 位二进制数表示1 位十进制数，这种用于表示十进制数的二进制代码称为二 - 十进制代码 (Binary Coded Decimal)，简称为 BCD码。表 6-1 几种常见的 BCD码8421 码2421 码5421 码余 3 码格雷码000000000000000110000100010001000101000001200100010001001010011300110011001101100010401000

5、100010001110110501011011100010000111601101100100110010101701111101101010100100810001110101110111100910011111110011001101三、任务实施1把十进制数（ 143.8125 ）10 转换成为二进制数整数部分转换的方法： 除 2 取余法。即把给定的十进制数用短除的方法除以2，取出余数（ 0 或 1），一直到商 0 为止。小数部分转换的方法： 乘 2 取整法，即把所给的小数乘以2，依次取出整数。即（ 143.8125 ）10（ 10001111.1101）22把二进制数（ 1101010

6、） 2 转换成为十进制数方法：把 1101010 按权展开，然后相加（ 1101010）21×261× 250×241×23 0× 221×21 0× 2064 3282（ 106）103十进制数与 8421 码之间的互相转换将十进制数转换成8421 码的方法是： 将每一位十进制数用四位二进制代码表示，按位转换。例：（57） 10（ 0101 0111）8421BCD将 8421 码转换成十进制数是：将 8421 码每四位分为一组，每一组对应一位十进制数。例：（1001 0110） 8421BCD （ 96）10四、任务小结

7、完成工作任务评价表你回答符合要求吗？A符合B不符合你运算结果正确吗？A正确B不正确你换算时所用的方法合理吗？A合理B不合理你对数字信号了解吗？A有B没有你在完成本次任务中最大的困难在哪里？你对完成本次任务的自我评价：五、任务拓展在实际的数字电路中， 图 6-3 的理想数字信号由于电路传输特性的影响是不存在的，实际的数字信号如图6-4 所示，称为数字脉冲， 可以用如下的五个参数来描述。脉冲的幅度Um：脉冲的底部到脉冲的顶部之间的变化量。脉冲的宽度 t w：从脉冲前沿的 0.5Um到脉冲后沿的 0.5Um两点之间的时间间隔称为脉冲的宽度，又可以称为脉冲的持续时间。脉冲的重复周期 T：在重复的周期信

8、号中两个相邻脉冲对应点之间的时间间隔称为脉冲的重复周期。脉冲的上升时间t r：指脉冲的上升沿从0.1Um上升到 0.9Um所用的时间。脉冲的下降时间t f：指脉冲的下降沿从0.9Um下降到 0.1Um所用的时间。图 6-4实际矩形脉冲的主要参数任务 274系列集成门电路逻辑功能的测试【教学目标 】认识基本逻辑门电路及其原理。认识组合逻辑门电路及其原理。能够进行逻辑门电路的化简。掌握 74 系列集成门电路的逻辑功能测试方法。【教学重点】掌握 74 系列集成门电路的逻辑功能测试方法。【教学难点】能够进行逻辑门电路的化简。【参考学时】3 学时【教学过程】一、任务导入以逻辑笔在测试时的作用作为导入，让

9、学生认识逻辑笔的功能与重要性，激发学生学习兴趣。二、任务准备1基本逻辑门电路（ 1）“与”逻辑与门以如图 6-5 （ a）所示的串联开关电路引入，提问灯亮的条件：只有当开关 A、 B（条件）都闭合时，灯（结果）才亮。图 6-5“与”逻辑只有决定某件事情的所有条件都具备时，结果才会发生。这种结果与条件之间的关系称为“与”逻辑关系，简称“与”逻辑。与逻辑的逻辑符号如图6-5 （ b）所示。与运算符号为“·”，与逻辑用表达式表示为YA·B或写成 Y AB。与运算又称逻辑乘。（ 2）“或”逻辑或门以如图 6-6 （ a）所示的并联开关电路引入，提问灯亮的条件：当开关A或 B（条件）

10、闭合时，灯（结果）就会亮。图 6-6“或”逻辑当决定事物结果的几个条件中，有一个或一个以上的条件得到满足时，结果就会发生，这种逻辑关系称为或逻辑。或逻辑的逻辑符号如图6-6 （ b）所示。或逻辑运算符号为“”。或逻辑用表达式可以表示为：Y AB，或运算又称为逻辑加。（ 3）“非”逻辑非门以如图 6-7 （ a）所示电路引入，提问灯亮的条件：当开关A（条件）断开时，灯（结果）才会亮。图 6-7“非”逻辑条件具备时结果不发生，条件不具备时结果才发生。这种结果与条件之间的关系称为“非”逻辑关系，简称非逻辑。非逻辑的逻辑符号如图6-7 （ b）所示。非逻辑符号为变量上加“”。非逻辑用表达式可以表示为：

11、YA ，非逻辑也称为逻辑求“反”。（ 4）真值表在上面的三种基本逻辑关系中，如果用逻辑变量A、 B 表示两个开关，用“ 1”表示开关“闭合” ，用“ 0”表示开关“断开” ；用 Y 表示灯的状态，并且用“ 1”表示灯“亮” ，用“ 0”表示灯“不亮” ，则可以列出如下三个表格，这些表格称为真值表。“与”逻辑真值表ABY000010100111“或”逻辑真值表ABY001011101110“非”逻辑真值表AY01102组合逻辑门电路将与、或、非三种基本逻辑运算合理的组合起来使用，这就是组合逻辑运算。与之对应的门电路称为组合逻辑门电路。常用的组合逻辑运算有与非运算、或非运算、与或非运算、异或运算、

12、同或运算等。（ 1）“与非”逻辑与非门表 6-3二变量“与非”逻辑真值表ABY001011101110二变量“与非”逻辑的逻辑符号为：“与非”逻辑的表达式可以写成：YAB。（ 2）“或非”逻辑或非门表 6-4三变量“或非”逻辑真值表ABCY00010010010001101000101011001110“或非”逻辑的逻辑符号为：“或非”逻辑的表达式可以写成：YABC。（ 3）“与或非”逻辑与或非门表 6-5四变量“与或非”逻辑真值表ABCDY00001000110010100110010010101101101011101000110011101011011011000110101110011

13、110“与或非”逻辑的逻辑符号为：“与或非”逻辑的表达式可以写成：（ 4）“异或”逻辑异或门“异或”逻辑的逻辑关系是：当A、 B 两个变量取值不相同时，输出Y为 1；而 A、 B 两个变量取值相同时，输出Y 为 0。表 6-6 “异或”逻辑真值表ABY000011101110“异或”逻辑的逻辑符号为：“异或”逻辑的表达式可以写成：，或写成： Y AB AB ，（ 5）“同或”逻辑“同或” 逻辑的逻辑关系是：当 A、B 两个变量取值相同时，输出 Y为 1；而 A、 B 两个变量取值不相同时，输出Y为 0。表 6-7 “同或”逻辑真值表ABY001010100111“同或”逻辑的逻辑符号为：“同或

14、”逻辑的表达式可以写成：，或写成。三、任务实施1 74 系列集成芯片的管脚排列将这些芯片如图 6-13 这样放置，左下角为 1 号管脚。其管脚排列如图 6-14 所示，图中 VCC接电源正极， GND接电源负极， A、B 为每个逻辑门的输入端。图 6-13芯片实物图图 6-14管脚排列Y 为逻辑门的输出端，前面的数字1、2、3、4 表示几个不同的逻辑门。2.连接电路进行调试（1）准备元器件（2）将按钮、芯片、电阻和发光二极管安装在面包板上（3）按学生工作页（ 2）中所示电路原理图接线（4）将直流稳压电源调至 +5V输出（5）将电路接到电源输出端进行调试四、任务小结完成工作任务评价表你装接的线路

15、符合要求吗？A符合B不符合你连接的电源正确吗？A正确B不正确你选用和量程与测试的数据合理A合理B不合理吗？你对 74 系列的集成芯片有了解吗？A有B没有你在完成本次任务中最大的困难在哪里？你对完成本次任务的自我评价：五、任务拓展1逻辑电路的数学工具 逻辑代数（ 1）逻辑代数中的变量和常量的规定逻辑代数中的变量用大写英文字母 A 、 B、 C表示，称为逻辑变量。每个逻辑变量的取值只有 “0”和“1”两种。逻辑代数中的常量，只有两个 “0”和“1”。（ 2）正逻辑和负逻辑的规定脉冲信号的高、低电平可以用 “1”和“0”来表示。规定：如果高电平用 “1”表示，低电平用 “0”表示，则称这种表示方法为

16、正逻辑。以后如果无特殊声明，均采用正逻辑 。（ 3）逻辑代数的公理、基本定律、三个基本规则公理： 1 0 ， 0 1 ； 1·1=1； 0+0=01·0=0·1=0； 1+0=0+1=10·0=0；1+1=1若 A0，则 A=1 ；若 A1，则 A=0。表 6-10 逻辑代数的基本定律定律名称逻辑代数表达式交换律A·B=B·AA+B=B+A结合律A（ BC）=（AB） CA+（B+C）=（A+B）+C分配律A（ B+C）=AB+ACA+BC=（A+B）（A+C）01 律1·A=A0+A=A0·A=01+A=1互补律

17、A·A=0A+A =1重叠律A·A=AA+A=A反演律（德·摩根定ABABABAB律）还原律A=A吸收律A+A·B=AA（A+B）=AA+A B=A+BA·（ A +B）=A·B还原律AB+AB =A（ A+B）（ A+B ）=A冗余律AB+ C+BC=AB+ CA三个基本规则：代入规则：利用此规则可以扩展公式。对偶规则：利用此规则可使公式的证明减少一半。反演规则：利用此规则可以直接求某一函数的反函数。2 TTL 门电路常识随着技术的不断发展， 我们在实际工作中已经很少使用分立元件的逻辑门电路，一般都采用集成逻辑门电路。最常用的是 T

18、TL 和 CMOS集成逻辑门电路。 TTL门电路是晶体管 - 晶体管逻辑门电路的简称，这种电路由于输入级和输出级均采用晶体三极管而得名。 按照国际通用标准， 根据工作温度不同， TTL电路分为 54 系列和 74 系列；根据速度和功耗的不同， TTL电路又分为标准系列、高速（ H）系列、肖特基（ S）系列和低功耗肖特基（ LS）系列。我们这里所要用到的 74LS04 反相器集成电路就属于低功耗肖特基系列 TTL 电路。这个系列 与标准型相比较， 不仅速度较高而且功耗也很低， 现已成为整个 TTL 的发展方向 。 门电路的主要参数有输出高电平 VOH、输出低电平 VOL、输入短路电流 I is

19、、扇出系数 N0 等。3. 面包板简介面包板是专为电子电路的无焊接实验设计制造的。 由于各种电子元器件可根据需要随意插入或拔出， 免去了焊接， 节省了电路的组装时间， 而且元件可以重复使用，所以非常适合电子电路的组装、调试和训练。整板使用热固性酚醛树脂制造， 板底有金属条， 在板上对应位置打孔使得元件插入孔中时能够与金属条接触， 从而达到导电目的。 一般将每 5 个孔板用一条金属条连接。 板子中央一般有一条凹槽， 这是针对需要集成电路、 芯片试验而设计的。板子两侧有两排竖着的插孔， 也是 5 个一组。这两组插孔是用于给板子上的元件提供电源。任务 3逻辑笔的制作与测试【任务目标 】掌握电子元器件

20、的成型标准，并能对元器件成型与插装。掌握手工焊接工艺要求，并能进行手工焊接。会分析逻辑笔电路的工作原理。能够完成逻辑笔的制作和调试。【任务描述 】数字电路中的逻辑状态最常见分两种：即高电平“l ”、低电平“ 0”。本任务利用常用的TTL 集成电路芯片（74LS04）和发光二极管制作出能显示高、低电平的逻辑笔。【知识准备 】1. 原理分析如图 6-20 ，当测试端Vi 为高电平时，与它直接相连的1 号管脚也是高电平，根据反相器（非门）的原理， 2 号管脚为低电平， 4 号管脚为高电平， 6 号管脚为低电平， 8 号管脚为高电平， 12 号管脚为高电平， 10 号管脚为低电平，因此， B 点的电位

21、高于 C 点的电位， LED2红色发光二极管被点亮。提问：当测试端Vi 为低电平时，各管脚的电平高低如何？图 6-20用 TTL 逻辑门制作的逻辑笔原理图2认识 74LS04图 6-21 74LS04 集成块与管脚排列74LS04 是一块集成了六个反相器的TTL 逻辑门集成块， 如图 6-21 所示，它的 14 号管脚（ VCC）接 5V 电源， 7 号管脚（ GND）接地， 1、 3、5、9、 11、13 号管脚为输入端， 2、 4、 6、 8、 10、 12 号管脚为对应的输出端。三、任务实施连接电路进行调试步骤：（1） 准备好所需元器件。（ 2） 按照学生工作页（ 2）中所示电路图，在合