《电子技术项目化教程》课件 项目四 报警显示器的制作

项目四

报警显示器的制作制作火灾报警显示器任务四测试编码器逻辑功能任务三制作火宅报警器任务二测试基本逻辑门电路任务一020401报警显示器的制作03任务一

测试基本逻辑门电路任务评价任务总结虚拟仿真实践操作任务目标原理探究12456837任务引入任务拓展了解数字电路的特点；掌握基本逻辑运算和逻辑代数的基本定律；掌握测试集成电路的方法。任务目标在2022中国国际智能产业博览会上，新技术、新产品、新业态令人目不暇接。自十八大以来，党中央就高度重视发展数字经济，并将其上升为国家战略。党的二十大报告更是明确提出“加快发展数字经济，促进数字经济和实体经济深度融合，打造具有国际竞争力的数字产业集群。”随着新型设施建设提速，数字产业化深入推进，关键技术加快攻关，中国数字经济蓬勃发展，中国数字经济总量稳居全球第二，为全球数字经济发展做出中国贡献、提供中国经验。任务引入原理探究4.1.1数字信号和数字电路4.1.2基本逻辑运算4.1.3复合逻辑运算4.1.4

逻辑代数的基本定律4.1.1数字信号和数字电路模拟信号：在时间上和幅值上连续的信号。对模拟信号进行传输、处理的电子线路称为模拟电路。1.数字信号和模拟信号的区别数字信号：在时间上和幅值上不连续的（即离散的）信号。对数字信号进行传输、处理的电子线路称为数字电路。4.1.1数字信号和数字电路（b）数字信号（a）模拟信号2.数字电路的特点（1）数字信号简单，只有两个值（0或1），在电路中容易实现，数字电路研究的是输入信号的状态和输出信号的状态之间的逻辑关系；（2）数字电路易于集成化；（3）数字电路抗干扰能力强，工作可靠稳定；（4）可对信号进行算术运算和逻辑运算；（5）数字集成电路产品系列多、通用性强、成本低。4.1.1数字信号和数字电路4.1.2基本逻辑运算门电路是用以实现逻辑关系的电子电路，与基本逻辑关系相对应。门电路主要有：与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门等。1.与门（1）“与”逻辑运算状态表000010111010ABL逻辑表达式：L=A•B“与”逻辑关系指当决定某事件的条件全部具备时，该事件才发生。4.1.2基本逻辑运算

设：开关断开、灯不亮用逻辑“0”表示，开关闭合、灯亮用逻辑“1”表示。

(2)与门电路设：二极管的导通压降为0.3V。输入A、B不全为“1”，输出L

为“0”。输入A、B全为高电平“1”，输出L为“1”。4.1.2基本逻辑运算即：有“0”出“0”，全“1”出“1”（4）与门逻辑符号（3）与门逻辑关系4.1.2基本逻辑运算（1）“或”逻辑运算“或”逻辑关系是指当决定某事件的条件之一具备时，该事件就发生。逻辑表达式：

L=A+B真值表000111110110ABL2.或门4.1.2基本逻辑运算

(2)或门电路输入A、B全为高电平“1”，输出L

为“1”。输入A、B不全为“1”，输出L

为“0”。4.1.2基本逻辑运算(3)或逻辑关系：即：有“1”出“1”，

全“0”出“0”（4）或门逻辑符号4.1.2基本逻辑运算（1）“非”逻辑运算

“非”逻辑关系表示否定或相反。逻辑表达式：L=A状态表101AL03.

非门4.1.2基本逻辑运算（2）非逻辑门电路逻辑表达式：L=A非门的输入、输出电压关系（3）非门逻辑符号4.1.2基本逻辑运算4.1.3复合逻辑运算4.1.3复合逻辑运算1.

与非运算(NAND)先与后非若有

0

出

1若全

1

出

0ABY001011101110真值表4.1.3复合逻辑运算4.1.3复合逻辑运算2.

或非运算(NOR)先或后非若有

1出

0

若全

0

出

1ABY001010100110真值表4.1.3复合逻辑运算4.1.3复合逻辑运算3.

与或非运算(AND–OR–INVERT)先与后或再非各组均有0出1，某组全1出0真值表11100000ABY3CD0001001000110100111011110111010..........04.1.3复合逻辑运算4.1.3复合逻辑运算4.

异或逻辑(Exclusive–OR)相异出1相同出0ABY000011101110真值表

当两个输入变量相异时，输出为1；相同时输出为0。⊕是异或运算的符号。异或运算也称模2加运算。4.1.3复合逻辑运算4.1.3复合逻辑运算5.

同或逻辑(Exclusive-NOR，即异或非)相同出1相异出0ABY001010100111真值表同或逻辑与异或逻辑相反，它表示当两个输入变量相同时输出为1；相异时输出为0。⊙是同或运算的符号。F=A⊙B逻辑符号对照4.1.3复合逻辑运算国家标准曾用标准美国标准4.1.3复合逻辑运算【例】试对应输入信号波形分别画出下图各电路的输出波形。解：Y1有0出0

全1出10110011000110011Y2Y3

相同出

0

相异出

14.1.4逻辑代数的基本定律4.1.4逻辑代数的基本定律1基本公式或：0+0=01+0=11+1=1

与：0·0=00·1=01·1=1

非：一、常量之间的关系(常量：0和1)或：A+0=AA+1=1与:A·

0=0A·

1=A

非：二、变量和常量的关系(变量：A、B、C…)或：A+A

=A与:A·A

=A三、变量和变量的关系(变量：A、B、C…)四、基本定理交换律结合律分配律如何证明？4.1.4逻辑代数的基本定律还原律德摩根定理吸收律如何证明？4.1.4逻辑代数的基本定律[例1]

证明公式[解]方法一：公式法4.1.4逻辑代数的基本定律摩根定律(又称反演律)证明：【例2】用真值表证明摩根定律ABAB

A+BA

BA+B0001101111101110100010001110111010001000

4.1.4逻辑代数的基本定律例1化简表达式解：例2化简表达式解：4.1.4逻辑代数的基本定律图为基本逻辑门电路测试仿真图。

虚拟仿真仿真步骤：（1）仿真运行，判别电源引脚。（2）仿真运行，判别输入引脚和输出引脚。实践操作测试判别引脚。①

用万用表判别电源引脚。选择万用表R×1kΩ挡，黑表笔接电源引脚，红表笔接地时，测得阻值为十几千欧，而相反连接测得的阻值为几千欧。②

输入引脚判别测试。电路如图4-13（a）所示，接好测试电路，选万用表直流5mA挡，黑表笔接地，红表笔逐个测试各引脚，测得的数据为1～2mA，则红表笔所接引脚为输入引脚，将所测数据填入表4-2中。图4-13

74LS00输入、输出引脚测试判别电路实践操作③

输出引脚判别测试。电路如图4-13（b）所示，接好测试电路，选万用表直流10

V挡，黑表笔接地，红表笔逐个测试输入引脚以外的各引脚，测得的数据为0.2～0.4V，则红表笔所接引脚为输出引脚，将所测数据填入表4-2中。表4-2

74LS00引脚测量数据表引脚1234568910111213电流/mA

电压/V

④判别同一个与非门的输入和输出引脚。将输入引脚和黑表笔接地，红表笔逐个与输出引脚相连测试，测得结果大于2.7V时，红表笔所接引脚与输入引脚为同一个与非门的输入、输出引脚，如此反复，做好记录。任务评价项

目内

容分

值考

核

要

求扣

分

标

准得

分态度1．操作的积极性2．遵守安全操作规程3．纪律及卫生情况30积极参加实训，遵守安全操作规程和劳动纪律，有良好的职业道德和团队精神不遵守安全操作规程，扣30分，其余酌情扣分

集成电路的识别1．型号识读2．引脚号辨别3．引脚功能的确定20能识别集成电路型号和引脚，明确引脚功能每处错误扣2～5分

电路检测1．电源引脚判别2．输入引脚判别3．输出引脚判别4．逻辑功能验证30能正确使用万用表；能正确判断引脚；能正确验证逻辑功能每处错误扣2～5分

功能转换1．根据原理画接线图2．逻辑功能验证20能正确画出接线图；能正确测试功能每处错误扣2～5分

合计：100得分：注：每项配分扣完为止。任务总结任务拓展1.数字电路与模拟电路各有何特点？2.画出与非门、或非门、与或非门、异或门和同或门的真值表，并说明各自的特征。3.写出如下题图5-1-3所示各个电路输出信号的逻辑表达式，并对应A、B的给定波形画出各个输出信号的波形。制作火灾报警显示器任务四测试编码器逻辑功能任务三制作火宅报警器任务二测试基本逻辑门电路任务一020401报警显示器的制作03任务二

制作火灾报警器任务评价任务总结虚拟仿真实践操作任务目标原理探究12456837任务引入任务拓展掌握逻辑函数常用的化简方法；公式化简法和卡诺图化简法；初步掌握组合逻辑电路的分析与设计方法。任务目标火灾，几乎是和火的利用同时出现的。随着社会的发展，物质财富的增加，火灾造成的危害越来越大。特别是大城市，具有建筑物密集、人口集中、财物集中，易燃易爆物品多、点多量大、面广的特点，从而具有更多的火灾隐患。一旦发生火灾，人员伤亡大，经济损失严重，所以我们要有安全防护的意识。火灾报警器可以及时进行烟感、温感和紫外线光感检测并发出警示信息，广泛应用于工厂、消防等场合和领域。任务引入原理探究4.2.1关于逻辑函数化简的几个问题4.2.2公式化简法4.2.3卡诺图简法4.2.4组合逻辑电路的分析与设计方法4.2.1关于逻辑函数化简的几个问题逻辑代数基本公式和基本定律4.2.1关于逻辑函数化简的几个问题序

号公

式序

号公

式10·A=010，21·A=A111+A=13A·A=A120+A=A4A·=013A+A=A5A·B=B·A14

6A·(B·C)=

(A·B)·C15A+B=B+A7A·(B+C)=A·B+A·C16A+(B+C)=

(A+B)+C

817A+B·C=

(A+B)·(A+C)9181.逻辑函数的表示方法（1）真值表真值表表示逻辑函数各个输入变量取值组合和函数值对应关系的表格。真值表最大的特点是直观的表示输入和输出之间的逻辑关系。（2）逻辑表达式逻辑表达式是用与、或、非等运算表示逻辑函数中各变量之间逻辑关系的代数式。逻辑表达式的特点是直观简单，便于化简。4.2.1关于逻辑函数化简的几个问题

4.2.1关于逻辑函数化简的几个问题（3）逻辑图

用规定的逻辑符号连接表示各变量之间的逻辑关系，就可以画出表示函数关系的逻辑图。实现

的逻辑电路图如图所示。4.2.1关于逻辑函数化简的几个问题（4）波形图

将输入变量所有的可能的取值与对应的输出按时间顺序依次排列起来画出的时间波形，称为函数的波形图，或时序图。4.2.1关于逻辑函数化简的几个问题试分析右图所示波形图中YA、B之间的逻辑关系？

4.2.2公式化简法4.2.2公式化简法

4.2.2公式化简法

并项法：

解：

相项法：

1

解：例1：化简（1）并项法化简（2）配项法例2：4.2.2公式化简法例3：化简（3）加项法（4）吸收法化简例4：吸收4.2.2公式化简法说明一个问题C＋CA＋A也可以加C加A两个不同的结果，哪一个正确？

答案都正确!最简结果的形式是一样的，都为三个与项，每个与项都为两个变量。

与普通代数不同：表达式不唯一！4.2.2公式化简法4.2.3卡诺图化简法4.2.3卡诺图化简法卡诺图是按一定规则画出来的方框图，是逻辑函数的图解化简法，同时它也是表示逻辑函数的一种方法。卡诺图的基本组成单元是最小项，所以我们先讨论一下最小项及最小项表达式。卡诺图法利用卡诺图可以直观而方便地化简逻辑函数。它克服了公式化简法对最终化简结果难以确定等缺点。有n个变量，由它们组成的具有n个变量的乘积项中，每个变量以原变量或反变量的形式出现且仅出现一次，这个乘积项为最小项。n个变量有2n个最小项。1.最小项例如：n=3，对A、B、C，有8个最小项4.2.3卡诺图化简法2.最小项的编号最小项常用mi表示，下标i即为编号。在最小项中，原变量→1、反变量→0，所对应的十进制数即为i值。二进制数十进制数编号0000m00011m1010011100101110111234567最小项或定义为：使最小项为“1”的变量取值组合所对应的十进制数m2m3m4m5m6m7以三变量为例：4.2.3卡诺图化简法3.最小项的性质A、B、C三变量的最小项(1)对于变量的任意一组取值组合，只有一个最小项的值为1(2)对于变量的任意一组取值组合，任意两个最小项的积为0(3)对于变量的任意一组取值组合，所有最小项之和(或)为14.2.3卡诺图化简法4.逻辑函数最小项表达式任何一个逻辑函数都可以表示为最小项之和的形式——标准与或表达式。而且这种形式是惟一的，就是说一个逻辑函数只有一种最小项表达式。例1将Y=AB+BC展开成最小项表达式。解：或：4.2.3卡诺图化简法卡诺图的构成及特点变量取0的代以反变量取1的代以原变量AB二变量卡诺图0101000110110001AB0101m0m1m2m30123ABAAB

BABABABAB四变量卡诺图01

3

245

7

61213

15

14891110三变量卡诺图ABC01000111

10

m6m7m4m2m3000m0m5001m16

7

5

4

2

310ABCD00011110000111

10

以循环码排列以保证相邻性4.2.3卡诺图化简法变量取0的代以反变量取1的代以原变量ABCD00011110000111

1001

3

245

7

61213

15

14891110ABCD相邻项在几何位置上也相邻卡诺图特点：循环相邻性同一列最上与最下方格相邻同一行最左与最右方格相邻利用卡诺图化简逻辑函数化简的依据

变量取0的代以反变量

取1的代以原变量4.2.3卡诺图化简法卡诺图是把最小项按照一定规则排列而构成的方框图。构成卡诺图的原则是：①N变量的卡诺图有2N个小方块（最小项）；②最小项排列规则：几何相邻的必须逻辑相邻。逻辑相邻：两个最小项,只有一个变量不同,其余的都相同。逻辑相邻的最小项可以合并。

几何相邻的含义：一是相邻——紧挨的；二是相对——任一行或一列的两头；

几何相邻包括：邻接、行列两端、四角相邻。4.2.3卡诺图化简法例已知Y＝AB＋ACD＋ABCD，画卡诺图。1111AB＝11最后将剩下的填01+1ACD=101解：4.2.3卡诺图化简法例6已知Y的真值表，要求画Y的卡诺图。表1逻辑函数Y的真值表ABCY00000011010101101001101011001111解：4.2.3卡诺图化简法4.用卡诺图化简逻辑函数(2).相邻四个最小项求和时,四项并一项并消去两个因子；(1).相邻两个最小项求和时,两项并一项并消去一个因子；(3).相邻八个最小项求和时,八项并一项并消去三个因子；0123AB0001CD01001110456711101213141589101146911008210082412146如:如:如:4.2.3卡诺图化简法卡诺图上的最小项合并规律2个相邻项的合并ABCD0001111000011110111111ABC010001111011114.2.3卡诺图化简法4个相邻项的合并ABC01000111101111ABCD000111100001111011111111ABCD000111100001111011111111ABCD0001111000011110111111114.2.3卡诺图化简法8个相邻项的合并ABCD000111100001111011111111ABCD000111100001111011111111★看坐标化简，多项变一项，保留不变的，消去变化的。

★不存在包含非2n个最小项的卡诺圈。★2n个相邻最小项组成的卡诺圈合并，可以消去n个变量。

4.2.3卡诺图化简法逻辑函数的卡诺图表示1)若逻辑函数表达式是“最小项之和”的形式含有的最小项所对应的卡诺图小方格填入“1”，不存在的填“0”。已知标准与或式画函数卡诺图。

【例】试画出函数Y=∑m(0,1,12,13,15)的卡诺图。解：(1)画出四变量卡诺图(2)填图

逻辑式中的最小项m0、m1、m12、m13、m15

对应的方格填1，其余不填。ABCD0001111000011110

0

1324576

12

13

151489

11

10

11

111

4.2.3卡诺图化简法已知真值表画函数卡诺图【例】已知逻辑函数Y的真值表如下，试画出Y的卡诺图。解：(1)画3变量卡诺图。ABCY00010010010101101001101011011110ABC0100011110

6

7

5

4

2

31

0m0m2m4m6

1

1

1

1(2)找出真值表中Y=1

对应的最小项，在卡诺图相应方格中填1，其余不填。2)如果逻辑表达式是真值表，从真值表直接填卡诺图4.2.3卡诺图化简法3)如果逻辑表达式不是最小项表达式，直接填入的具体方法是：

分别找出每一个与项所包含的所有小方格，全部填入1。解：直接填入：【例】用卡诺图表示逻辑函数：

C

D

A

B

Y1111110000000000

AB

CD00011110000111104.2.3卡诺图化简法已知一般表达式画函数卡诺图解：(1)将逻辑式转化为与或式(2)作变量卡诺图找出各与项所对应的最小项方格填1，其余不填。

【例】用卡诺图表示逻辑函数：

。AB+ABCD0001111000011110(3)根据与或式填图

11111111

1

1AB对应最小项为同时满足A=1，

B=1的方格。BCD对应最小项为同时满足B=1，C=0，D=1的方格AD对应最小项为同时满足A=0，D=1的方格。4.2.3卡诺图化简法ABCD000111100001111011例如2个相邻项合并消去

1个变量，化简结果为相同变量相与。ABCD+ABCD=ABDABCD000111100001111011例如2个相邻项合并消去

1个变量，化简结果为相同变量相与。ABCD+ABCD=ABDABCD0001111000011110例如1111ABCD+ABCD+ABCD+ABCD=ACD+ACD=AD4个相邻项合并消去2个变量，化简结果为相同变量相与。8个相邻项合并消去3个变量A11111

1114.2.3卡诺图化简法画包围圈规则

包围圈必须包含2n个相邻1方格，且必须成方形。先圈小再圈大，圈越大越是好；1方格可重复圈，但须每圈有新1；每个“1”格须圈到，孤立项也不能掉。同一列最上边和最下边循环相邻，可画圈；同一行最左边和最右边循环相邻，可画圈；四个角上的1方格也循环相邻，可画圈。注意ABCD+ABCD+ABCD+ABCD

卡诺

图化

简法

步骤画函数卡诺图将各圈分别化简

对填1的相邻最小项方格画包围圈

将各圈化简结果逻辑加

4.2.3卡诺图化简法m15

m9

m7

m6

m5

m4

m2

m0解：(1)画变量卡诺图【例】用卡诺图化简逻辑函数Y(A,B,C,D)=∑m(0,2,4,5,6,7,9,15)ABCD0001111000011110(2)填卡诺图，画包围圈11111111(3)将各图分别化简圈2个可消去1个变量，化简为3个相同变量相与。BCD圈4个可消去2个变量，化简为2个相同变量相与。孤立项

ABCDAB循环相邻AD(4)将各图化简结果逻辑加，得最简与或式4.2.3卡诺图化简法解：(1)画变量卡诺图【例】用卡诺图化简逻辑函数

Y(A,B,C,D)=∑m(0,2,5,7,8,10,12,14,15)ABCD0001111000011110(2)填卡诺图11111111(4)求最简与或式

Y=1消1个剩3个(3)画圈消2个剩2个

4个角上的最小项

循环相邻4.2.3卡诺图化简法找

AB

=11,C

=

1

的公共区域找

A

=

1,

CD

=

01

的公共区域找

B

=

1,

D

=

1

的公共区域解：(1)画变量卡诺图ABCD0001111000011110(2)填图11(4)化简(3)画圈【例】用卡诺图化简逻辑函数0011m30100m411111111要画吗？Y=4.2.3卡诺图化简法【例】已知函数真值表如下，试用卡诺图法求其最简与或式。ABCY00010011010001111001101011011111注意：该卡诺图还有其他画圈法可见，最简结果未必唯一。解：(1)画函数卡诺图ABC01000111

101

1

1

111(3)化简(2)画圈Y=1

1

1

111ABC01000111104.2.3卡诺图化简法4.2.4组合逻辑电路的分析与设计方法4.2.4组合逻辑电路的分析与设计方法1.已知逻辑图求逻辑表达式ABF&&&11ABAABB方法：逐级写出逻辑表达式然后化简ABY111112.已知函数的逻辑图如下所示，试求它的逻辑函数式。ABA+BBA+解：4.2.4组合逻辑电路的分析与设计方法3.已知逻辑函数画出对应的逻辑图。按照逻辑运算的优先顺序逐级画出逻辑图解：&Y1&111ABC14.2.4组合逻辑电路的分析与设计方法4.从逻辑式列出真值表例:已知逻辑函数求它对应的真值表。解：ABCY000000110101011010011011110111114.2.4组合逻辑电路的分析与设计方法5.从真值表到逻辑函数式ABCY00000010010001111000101111011110使函数为“1”的变量组合所对应的最小项之逻辑和。4.2.4组合逻辑电路的分析与设计方法6.真值表到波形图的转换用输入端在不同逻辑信号作用下所对应的输出信号的波形图，表示电路的逻辑关系。

真值表ABL0001010111104.2.4组合逻辑电路的分析与设计方法例：设计三人表决电路。每人一个按键（A、B、C），如果同意则按下，不同意则不按。结果用指示灯表示，多数同意时指示灯亮，否则不亮。4.2.4组合逻辑电路的分析与设计方法1.首先指明逻辑符号取“0”、“1”的含义。三个按键A、B、C按下时为“1”，不按时为“0”。输出是F，指示灯亮为“1”，否则为“0”。2.根据题意列出真值表。真值表4.2.4组合逻辑电路的分析与设计方法3.写出表达式4.画出卡诺图，并用卡诺图化简：ABC0001111001ABACBC4.2.4组合逻辑电路的分析与设计方法5.根据逻辑表达式画出逻辑图。&1&&ABBCF(1)用与门-或门实现4.2.4组合逻辑电路的分析与设计方法&&&&ABCF(2)用与非门实现4.2.4组合逻辑电路的分析与设计方法【例】用与非门设计一个举重裁判表决电路。设举重比赛有3个裁判，一个主裁判和两个副裁判。杠铃完全举上的裁决由每一个裁判按一下自己面前的按钮来确定。只有当两个或两个以上裁判判明成功，并且其中有一个为主裁判时，表明成功的灯才亮。成功主裁判副裁判副裁判失败4.2.2组合逻辑电路的基本知识解：（1）分析命题，列真值表。设主裁判为变量A，副裁判分别为B和C；表示成功与否的灯为Y，根据逻辑要求列出真值表4.2.2组合逻辑电路的基本知识（2）由真值表写出输出表达式。找出真值表中输出函数为1的各行，在其对应的变量组合中，变量取值为0的用反变量，变量取值为1的用原变量，用这些变量组成与项，构成基本的乘积项；然后将各个基本乘积项相加，就得到对应的逻辑函数表达式。输入输出ABCY00000010010001101000101111011111

4.2.2组合逻辑电路的基本知识(3)利用公式法化简逻辑函数，得到最简输出逻辑表达式为转换为与非门表示为4.2.2组合逻辑电路的基本知识(4)画逻辑图。4.2.2组合逻辑电路的基本知识左图为由74LS138D组成的火灾报警器仿真电路图，右图为由74153N组成的火灾报警器仿真电路图

虚拟仿真仿真步骤：（1）规范绘制火灾报警器仿真电路图。（2）运行仿真，实现当检测到两个或两个以上的信号时，火灾报警器发出报警信号。实践操作火灾报警器电路图如图所示1．安装按正确方法插好IC芯片，参照图连接线路。电路可以连接在自制的PCB（印制电路板）上，也可以焊接在万能板上，或通过面包板插接。2．功能验证（1）通电后，分别按下A、B、C各键，观察对应指示灯是否点亮。（2）观察指示灯和数码管能否正常工作。任务评价项

目内

容配

分考

核

要

求扣

分

标

准得

分态度1．操作的积极性2．安全操作规程的遵守情况3．纪律遵守情况30积极参加实训，遵守安全操作规程和劳动纪律，有良好的职业道德和敬业精神违反安全操作规程，扣30分，不遵守劳动纪律，扣10分

电路安装1．安装图的绘制2．按照电路图接好电路40电路安装正确且符合工艺规范电路安装不规范、接错，每处扣2～10分

电路的功能验证1．火灾报警器的功能验证2．自拟表格记录测试结果301．熟悉电路的逻辑功能2．正确记录测试结果验证方法不正确，扣5分；记录测试结果错误，每处扣2～5分

合计：100得分：注：每项配分扣完为止。任务总结任务拓展1.用逻辑代数的基本公式和常用的公式化简下列逻辑函数。2.试用列真值表的方法证明下列异或运算公式。制作火灾报警显示器任务四测试编码器逻辑功能任务三制作火宅报警器任务二测试基本逻辑门电路任务一020401报警显示器的制作03任务三

测试编码器逻辑功能任务评价任务总结虚拟仿真实践操作任务目标原理探究12456837任务引入任务拓展了解数制与编码的基础知识；掌握常见编码器的工作原理、逻辑功能和使用方法；通过编码器逻辑功能测试，加深对组合逻辑电路的认识；掌握测试组合逻辑电路的方法。任务目标火灾，甲骨文数码是中国古代的一种数码，指刻于兽骨与龟甲上的数码。在中国，文字出现很早，而数字出现得更早，在西安半坡新石器时代文化遗址中发现的陶器刻符中就有数字，经考证这些陶器距今已有六七千年。在河南省安阳出土的商代殷墟甲骨上也有许多数字，就是中国古代甲骨文数码。任务引入原理探究4.3.1数制与码制4.3.2编码器十进制 数码：0-9； 基数：10； 运算规律：逢十进一，即：9＋1＝10；

表示方法：(255)10

、255D（D可省） 通用形式：

1.数制

4.3.1数制与码制4.3.1数制与码制二进制

数码：0、1；

基数：2；

运算规律：逢二进一，即：1＋1＝10；

表示方法：(101)2、101B

权展开式：

4.3.1数制与码制八进制 数码：0、1、2、3、4、5、6、7； 基数：8； 运算规律：逢八进一，即：7＋1＝10； 表示方法：(71)8、71O 权展开式：

4.3.1数制与码制十六进制 数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F； 基数：16； 运算规律：逢十六进一，即：F＋1＝10； 表示方法：(E1)8、E1H 权展开式：

4.3.1数制与码制4.3.1数制与码制其它进制如六进制十二进制二十四进制六十进制等。R＝10二进制八进制十六进制000011112102231133410044510155611066711177810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F16100002010（1）非十进制数转换为十进制数方法：将非十进制数按权展开后相加，即得到等值的十进制数。例：简便算法：将为1的那些位的位权直接相加即可。4.数制的转换4.3.1数制与码制（1）非十进制数转换为十进制数方法：将非十进制数按权展开后相加，即得到等值的十进制数。练习：简便算法：将为1的那些位的位权直接相加即可。2.数制的转换4.3.1数制与码制方法：整数部分采用基数连除法，先得到的余数为低位，后得到的余数为高位。小数部分采用基数连乘法，先得到的整数为高位，后得到的整数为低位。（2）十进制数转换为二进制数【例】将十进制数25转换为二进制数。25D=11001B解：225余1K0122余0K162余0K232余1K312余1K404.3.1数制与码制4.3.1数制与码制

二进制数转换成八进制数的方法是从小数点开始，分别向左、向右，将二进制数按每三位一组分组(不足三位的补0)，然后写出每一组等值的八进制数。八进制1572.54二进制001101111010

.101100所以(1101111010.1011)2=(1572.54)8

例如，求(1101111010.1011)2的等值八进制数：二进制数转换成八进制数(按权展开法)4.3.1数制与码制二进制数转换成十六进制数(按权展开)例如，将(1101101011.101)转换为十六进制数：001101101011.101036B.A所以(1101101011.101)2=(36B.A)16

二进制数转换成十六进制数的方法和二进制数与八进制数的转换相似，从小数点开始分别向左、向右将二进制数按每四位一组分组(不足四位补0)，然后写出每一组等值的十六进制数。4.3.1数制与码制八进制数、十六进制数转换为二进制数

八进制数、十六进制数转换为二进制数的方法可以采用与前面相反的步骤，即只要按原来顺序将每一位八进制数(或十六进制数)用相应的三位(或四位)二进制数代替即可。八进制375.46

十六进制678.A5二进制011111101.100110

二进制011001111000.10100101所以(375.46)8=(11111101.10011)2(678.A5)16=(11001111000.10100101)2例如，分别求出(375.46)8、(678.A5)16的等值二进制数：编码：按一定的规律用数码来表示信息。二值编码：根据某种约定，用二进制代码0和1来表示其它特定的数或文字。如：8421码、余三码、格雷码、ASCII码……码制：编码时遵循的规则。3.码制4.3.1数制与码制

常见的BCD码有8421码、5421码、2421码、余3码等。4.3.1数制与码制8421BCD码：用4个二进制位表示一个十进制位。从高位到低位的位权分别为：8、4、2、1比如：1001的BCD码就是8+0+0+1=9，也就是94.3.1数制与码制练习：将十进制数473转换为8421BCD码401007011130011（473）10=（010001110011）8421BCD解：4.3.1数制与码制在使用8421BCD码时一定要注意：①BCD码中的每个码字和十进制数中的每个字符是一一对应的，一个BCD码整数部分高位的0和小数部分低位的0都不能省略；②有效的编码仅有10个，即0000～1001。四位二进制数的其余6个编码1010、1011、1100、1101、1110、1111不是有效编码。4.3.1数制与码制4.3.2编码器1.二进制编码器用n位二进制代码对N=2n个信号进行编码的电路叫二进制编码器。用二进制代码表示文字、符号或者数码等特定对象的过程，称为编码。实现编码功能的逻辑电路，称为编码器。4.3.2编码器【例】用非门和与非门，设计一个编码器，将0～7这八个十进制数编成二进制代码。

解：（1）确定输入、输出变量。根据8=23，编码器有8个输入端，分别用I0～I7表示，3个输出端，用Y0、Y1、Y2表示。假设输入端有编码请求时信号为1，无编码请求时信号为0，列出真值表。4.3.2编码器三位二进制编码器的真值表4.3.2编码器

4.3.2编码器（4）根据逻辑表达式是画出逻辑图4.3.2编码器2.二-十进制编码器二-十进制编码器是指用四位二进制代码表示一位十进制数（0～9）的编码电路，也称10线-４线编码器，它有10个信号输入端和4个输出端。二-十进制编码方案很多，最常用的8421BCD码。4.3.2编码器【例】用非门和与非门，设计一个二-十进制编码器，将0～9十进制数编成8421BCD码输出。解：（1）确定输入、输出变量。编码器有10个输入端，分别用I0～I9表示，4个输出端，用Y0、Y1、Y2、Y3表示。假设输入端有编码请求时信号为1，无编码请求时信号为0，列出真值表4.3.2编码器二-十进制编码器真值表4.3.2编码器

4.3.2编码器3.优先编码器

优先编码器事先对所有输入信号进行优先级别排序，允许两位以上的输入信号同时有效；但任何时刻只对优先级最高的输入信号编码，对优先级别低的输入信号则不响应，从而保证编码器可靠工作。

广泛应用于计算机的优先中断系统、键盘编码系统中。

常用的集成优先编码器芯片有10线-4线、8线-3线两种。8线-3线优先编码器有74LS148，10线-4线优先编码器有74LS147、CC40147等。4.3.2编码器74LS148是8线－3线优先编码器，将8条数据线（0～7）进行3线（4-2-1）二进制（八进制）优先编码，即对最高位数据线进行译码。利用选通端

（EI

）和输出选通

端（EO）可进行八进制扩展。4.3.2编码器74LS148功能真值表

4.3.2编码器左图是优先编码器仿真测试电路图，右图是用两片74LS148扩展实现的16线-4线优先编码器仿真测试电路图

虚拟仿真仿真步骤：（1）测试编码器74LS148的逻辑功能。通过改变输入状态（～），观察输出端的状态。（2）测试16线-4线优先编码器的逻辑功能。通过改变输入状态（～），观察输出端的状态。测试编码器74LS148的逻辑功能（1）按照图连接测试电路。（2）仔细检查连接电路，确认无误后接通电源。（3）通过逻辑开关改变输入状态（～），观察输出端的状态。（4）根据测试结果填写优先编码器的功能表，如表所示。（5）将测试结果与74LS148的逻辑功能进行比较。实践操作74LS148的逻辑功能测试输

入输

出I0I1I2I3I4I5I6I7

任务评价项

目内

容配

分考

核

要

求扣

分

标

准得

分态度1．操作的积极性2．安全操作规程的遵守情况3．纪律遵守情况30积极参加实训，遵守安全操作规程和劳动纪律，有良好的职业道德和敬业精神违反安全操作规程，扣30分，不遵守劳动纪律，扣10分

电路安装1．安装图的绘制2．按照电路图接好电路40电路安装正确且符合工艺规范电路安装不规范，每处扣2分，电路接错，每处扣5分

电路的功能验证1．编码器的功能验证2．自拟表格记录测试结果301．熟悉电路的原理和逻辑功能2．正确记录测试结果验证方法不正确，扣5分，记录测试结果不正确，每处扣5分

合计：100得分：注：每项配分扣完为止。任务总结任务拓展1.将下列二进制数转换为等值的十六进制数和等值的十进制数。（1）（10010111）2 （2）（1101101）2 （3）（0.01011111）2 （4）（11.001）22.将下列十六进制数转换为等值的二进制数和等值的十进制数。（1）（8C）16 （2）（3D.BE）16 （3）（8F.FF）16 （4）（10.00）163.将下列十进制数转换为等值的二进制数和等值的十六进制数。要求二进制数保留小数点以后4位有效数字。（1）（17）10 （2）（127）10 （3）（0.39）10 （4）（25.7）10 制作火灾报警显示器任务四测试编码器逻辑功能任务三制作火宅报警器任务二测试基本逻辑门电路任务一020401报警显示器的制作03任务四

制作火宅报警显示器任务评价任务总结虚拟仿真实践操作任务目标原理探究12456837任务引入任务拓展掌握测试组合逻辑电路的方法；掌握译码器、数据选择器、加法器等常见组合逻辑电路的工作原理、逻辑功能和使用方法；通过制作编码、译码、显示电路，加深对编码、译码、显示电路的认识；具备小型数字电路的开发、制作能力。任务目标火灾，甲骨文数码是中国古代的一种数码，指刻于兽骨与龟甲上的数码。在中国，文字出现很早，而数字出现得更早，在西安半坡新石器时代文化遗址中发现的陶器刻符中就有数字，经考证这些陶器距今已有六七千年。在河南省安阳出土的商代殷墟甲骨上也有许多数字，就是中国古代甲骨文数码。任务引入原理探究4.4.1译码器4.4.2数据选择器4.4.3加法器4.4.1译码器译码是编码的逆操作，就是把二进制代码转换成高低电平信号输出，实现译码的电路称为译码器。译码器同时也是数据分配器，即将单个数据由多路端口输出。常用的译码器有二进制译码器、二-十进制译码器和显示译码器。4.4.1译码器1.二进制译码器

如果译码器的输入的二进制代码为N位，输出的信号个数为2N，这样的译码器被称为二进制译码器，也称为N线-2N线译码器。2-4线译码器逻辑图2-4线译码器功能真值表4.4.1译码器

4.4.1译码器（3）列出逻辑表达式（4）画出逻辑电路图4.4.1