《数字电子技术项目教程》(第4版)课件(共9单元)项目2-产品质量检测仪的设计与制作

产品质量检测仪的设计与制作二目项目录学习目标项目要求项目引导项目学习制作指导项目验收学习目标思政目标正确认识产品质量保障的重大意义，树立强烈的质量意识、安全意识、责任意识。理解工匠精神的内涵及其要求，以实际行动自觉培养精益求精的工匠精神。会识别和测试常用TTL、CMOS集成电路产品。能完成产品质量检测仪的设计与制作。能力目标学习目标知识目标掌握逻辑函数的化简；了解组合逻辑电路的分析步骤，掌握组合逻辑电路的分析方法；了解组合逻辑电路的设计步骤；初步掌握用小规模集成电路（SSI）设计组合逻辑电路的方法。返回项目要求1、输入逻辑假设有3个质检员（分别是A，B，C）同时检测一个产品，若质检员认为产品合格，则不按按钮，我们的电路得到的输入信号是数字逻辑1，若质检员认为产品不合格，则按下按钮，我们的电路得到的输入信号是数字逻辑0。2、输出逻辑电路总共有3个发光二极管输出，表示产品的三种质量等级，三种质量等级分别是优质（命名为X）、合格（命名为Y）、不合格（命名为Z）：返回设计并制作产品质量检测仪要求：项目要求（1）若3个质检员都认为产品合格，则产品质量为优质，优质对应的二极管点亮，其余两个二级管为熄灭状态（X=1，Y=0，Z=0）；（2）若3个质检员中只有两人认为产品合格，则产品质量合格，合格对应的二极管点亮，其余两个二级管为熄灭状态（X=0，Y=1，Z=0）；（3）若3个质检员中只有一人认为产品合格，或者三个质检员都认为产品不合格，则产品质量不合格，不合格对应的二管点亮，其余两个二级管为熄灭状态（X=0，Y=0，Z=1）。返回项目引导返回（1）小组制订工作计划。（2）识别产品质量检测仪原理图，明确元器件连接和电路连线。（3）画出布线图。（4）完成电路所需元器件的购买与检测。（5）根据布线图制作产品质量检测仪电路。（6）完成产品质量检测仪电路功能验证和故障排除。（7）通过小组讨论完成电路的详细分析及编写项目实训报告。虚拟工作室返回产品质量检测仪电路图产品质量无小事，事关生产安全和人民群众身体健康乃至生命安危。在学习本项目过程中，我们要正确认识产品质量保障的重大意义，树立强烈的质量意识、安全意识、责任意识，学会产品质量检测仪的设计与制作。扫一扫观看《产品质量法宣传片》视频【思政元素映射】项目学习[知识链接1]逻辑代数的化简方法[知识链接2]组合逻辑电路的分析与设计返回（1）与普通代数相似的定律

交换律

A+B=B+AA·B=B·A结合律

(A+B)+C=A+(B+C)(A·B)·C=A·(B·C)分配律

A(B+C)=AB+AC

反演律

A+BC=(A+B)(A+C)大家要记住特别的“我”！1、基本定律[知识链接1]逻辑代数的化简方法一、公式化简法返回推广公式：与变或，或变与，大非变小非基本公式

逻辑常量运算公式逻辑变量与常量的运算公式0

·

0

=

00

·

1

=

01

·

0

=

01

·

1

=

10

+

0

=

00

+

1

=

11

+

0

=

11

+

1

=

10–1律重迭律互补律还原律0+A=A1+A=11·A=A0·A=0A+A=AA·A=A

关键公式它们统一在课本13页A+AB=A

A+BC=(A+B)(A+C)分配律吸收律吸收律反演律对于任意一个逻辑式Y，若将其中所有的“与”换成“或”，“或”换成“与”，0换成1,1换成0，原变量变成反变量，反变量变成原变量，则得到一个新的逻辑式即为逻辑式Y的非（）。这个规律称为反演律二、逻辑函数式化简的意义与标准

化简意义使逻辑式最简，以便设计出最简的逻辑电路，从而节省元器件、优化生产工艺、降低成本和提高系统可靠性。不同形式逻辑式有不同的最简式，一般先求取最简与-

或式，然后通过变换得到所需最简式。最简与-

或式标准(1)乘积项(即与项)的个数最少(2)每个乘积项中的变量数最少用与门个数最少与门的输入端数最少

最简与非式标准(1)非号个数最少(2)每个非号中的变量数最少用与非门个数最少与非门的输入端数最少

逻辑式有多种形式，采用何种形式视需要而定。各种形式间可以相互变换。例如与或表达式

或与表达式与非-

与非表达式或非-

或非表达式与或非表达式转换方法举例

与或式与非式

用非非律

用摩根定律或与式或非式与或非式

用非非律

用摩根定律用摩根定律1、分小组自学课本P38页逻辑函数化简方法（15分钟）2、化简下列函数表达式（25分钟）[1][2][3][4][5][6]吸收律反演律配项法反演律同或？异或？

吸收律A+AB=A

A+AB=A(1+B)=A

返回（2）逻辑代数的特殊定律[2][1]并项法返回运用，将两项合并为一项，并消去一个变量。[4][3]消去法运用吸收律

，消去多余因子。返回运用反演规则[5][6]化简逻辑式解：

应用用反演律返回二、卡诺图化简法1、最小项

如果一个函数的某个乘积项包含了函数的全部变量，其中每个变量都以原变量或反变量的形式出现，且仅出现一次，则这个乘积项称为该函数的一个标准积项，通常称为最小项。例如：3个变量A、B、C可组成8个最小项：返回2、逻辑函数的最小项表达式任何一个逻辑函数都可以表示成唯一的一组最小项之和，称为标准与或表达式，也称为最小项表达式。

对于不是最小项表达式的与或表达式，可利用公式A＋A＝1和A(B+C)＝AB＋BC来配项展开成最小项表达式。返回如果列出了函数的真值表，则只要将函数值为1的那些最小项相加，便是函数的最小项表达式。m1＝ABCm5＝ABCm3＝ABCm2＝ABC返回2.

逻辑函数式逻辑函数式一般根据真值表、卡诺图或逻辑图写出。

(1)找出函数值为

1的项。(2)将这些项中输入变量取值为

1的用原变量代替，取值为

0的用反变量代替，则得到一系列与项。(3)将这些与项相加即得逻辑式。真值表逻辑式例如

ABC1000111100110101000100100100YCBA011010001111

逻辑式为ABCF00000011010001111010101011011111练习:由该真值表写出其表达式并化简ABCF00000011010001111010101011011111ABCY00000010010001111000101111011111Y=AB+BC+AC由逻辑表达式到真值表[知识链接2]组合逻辑电路的分析与设计组合逻辑电路概述在实际应用中，为了实现各种不同的逻辑功能，可以将逻辑门电路组合起来，构成各种组合逻辑电路。组合逻辑电路的特点是无反馈连接的电路，没有记忆单元，其任一时刻的输出状态仅取决于该时刻的输入状态，而与电路原有的状态无关。组合逻辑电路的分析步骤一、组合逻辑电路的分析返回[例]分析下图所示逻辑电路的功能。解：(1)写出输出逻辑函数式ABCYY1YY1电路图表达式化为最小项表达式(2)返回111011101001110010100000YCBA输出输入00000101001100111111电路图表达式化为最小项表达式真值表返回真值表确定电路功能111011101001110010100000YCBA输出输入00000101001100111111

A、B、C三个输入变量中，有奇数个1时，输出为1，否则输出为0。因此，图示电路为三位判奇电路，又称奇校验电路。最后一步大功告成！返回举一反三根据化简后的逻辑函数表达式，画出逻辑电路图电路图表达式返回比较二、组合逻辑电路的设计问题提出真值表逻辑表达式化简逻辑电路图原来设计是分析的逆过程呀！返回测测你的综合能力

设计一个A、B、C三人表决电路。当表决某个提案时，多数人同意，提案通过，同时A具有否决权。用与非门实现。解：(1)分析设计要求，列出真值表设A、B、C

同意提案时取值为1，不同意时取值为0；Y表示表决结果，提案通过则取值为1，否则取值为0。可得真值表如右。111011101001110010100000YCBA输出输入0000000011111111110返回(2)化简输出函数，并求最简与非式=AC+AB=AC+AB=AC·AB(3)根据输出逻辑式画逻辑图YABC返回111011101001110010100000YCBA输出输入00001110完整的原理框图，也称方框图，它反映整个电路或系统的大致结构或功能组合。三人表决器原理框图(4)根据原理图列出清单，接线

有一个火灾报警系统，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，只有当其中两种或三种探测器发出探测信号时，报警系统才产生报警信号，试用与非门设计产生报警信号的电路。真值表表达式（化简）逻辑图提示返回练一练输入输出ABCY00000101001110010111011111110000=AB·AC·BCABCY返回作业：课本P50页2.23

产品质量检测仪真值表输

入输

出ABCX（绿灯）Y（黄灯）Z（红灯）产品质量000001010011100101110111000000010001011011101000不合格不合格不合格合格不合格合格合格优质第一步：根据设计要求列出真值表。要怎么设计呢？制作指导返回第二步：由以上输入输出逻辑可以列出三个输出信号的表达式。写出三个输出信号的表达式X＝A·B·CY＝（A·B+B·C+A·C）Z＝返回

由这三个公式得知，电路要用到与门、或门、非门，与门选用74LS08，或门选用74LS32，非门选用74LS04。第三步：根据表达式画出逻辑电路图。返回电路仿真项目验收内容一：IC的识别与检测（1）会查找并画