搜索
项目七、电子密码锁控制电路制作与调试任务一、电子密码锁控制电路制作与调试平山县职业教育中心数字资源学习重点:1、逻辑代数的表示方法和运算法则。2、逻辑代数基本公式化简逻辑函数。3、常用数码显示器件的基本结构和工作原理。4、译码器的基本功能及使用方法。学习难点:1、编码器的基本功能。2、典型集成译码电路的引脚功能并正确使用。3、根据功能要求，设计逻辑电路。4、安装电路，实现逻辑功能。5、应用译码显示器。平山县职业教育中心数字资源任务一、电子密码锁控制电路制作与调试明确目标：1、熟悉逻辑代数的表示方法和运算法则。2、掌握逻辑代数基本公式化简逻辑函数的方法，了解其在工程应用中的实际意义。3、掌握元器件的成型、插装与调试。4、掌握根据功能要求，设计逻辑电路的方法。操作示范：1、用逻辑代数基本公式化简逻辑函数。2、典型集成译码电路的引脚功能并能正确使用。3、识别集成编码电路的引脚功能并能正确使用。4、果实结构、果实发育时期及特点。5、元器件的检测。平山县职业教育中心数字资源目录（一）、逻辑函数化简（二）、组合逻辑电路的设计（三）、编码器的测试（四）、译码器的测试（五）、电子密码锁控制电路的制作与调试平山县职业教育中心数字资源（一）、逻辑函数化简1、逻辑代数中的三种基本运算和复合运算三种基本运算：（1）与运算（逻辑乘）：平山县职业教育中心数字资源（一）、逻辑函数化简（2）或运算（逻辑加）:（3）非运算（逻辑非）:平山县职业教育中心数字资源（一）、逻辑函数化简复合运算：（1）与非运算:与非运算是与运算和非运算的组合，先进行与运算，再进行非运算。（2）或非运算:或非运算是或运算和非运算的组合，先进行或运算，再进行非运算。平山县职业教育中心数字资源（一）、逻辑函数化简（3）与或非运算:与或非运算是与运算、或运算和非运算的组合，先进行与运算，再进行或运算，最后进行非运算。（4）同或运算:同或逻辑是这样一种逻辑关系，当A、B相同时，输出P为1；当A、B不相同时，输出P为0。平山县职业教育中心数字资源（一）、逻辑函数化简（5）异或运算:异或逻辑与同或逻辑相反，当A、B不相同时，输出P为1；当A、B相同时，输出P为0。平山县职业教育中心数字资源（一）、逻辑函数化简2、逻辑代数的基本公式和基本规律表1-1列出了逻辑代数的基本公式和基本规律。以上基本公式也叫布尔恒等式，其正确性均可用真值表证明。平山县职业教育中心数字资源（一）、逻辑函数化简表1-2异或和同或逻辑运算的基本公式和基本规律必须说明的是，调换律是同或、异或的特殊规律，它说明等式两边的变量是可以调换的。平山县职业教育中心数字资源（一）、逻辑函数化简根据同或和异或重叠律可以推广为：（1）奇数个A重叠同或运算得A，偶数个A重叠同或运算得1。（2）奇数个A重叠异或运算得A，偶数个A重叠异或运算得0。对于同或和异或函数，非运算也可以调换，即平山县职业教育中心数字资源（一）、逻辑函数化简3、逻辑代数的常用运算公式和三个规则:以上各公式在公式法化简中可以消去多余变量和多余乘积项。平山县职业教育中心数字资源（一）、逻辑函数化简逻辑代数的三个规则：（1）代入规则:任何一个含有变量A的等式，如果将所有出现变量A的地方都代之以一个逻辑函数F，则等式仍然成立。利用代入规则可以扩大逻辑代数等式的应用范围。（2）反演规则:对于任意一个逻辑函数表达式F，如果将F中所有的“·”换为“+”，所有的“+”换为“·”，所有的0换为1，所有的1换为0，所有的原变量换为反变量，所有的反变量换为原变量，则得到一个新的函数式为F。F为原函数F的反函数，它是反演律的推广。利用反演规则可以很方便地求出反函数。平山县职业教育中心数字资源（一）、逻辑函数化简（3）对偶规则:对于任意一个逻辑函数表达式F，如果将F中所有的“·”换为“+”，所有的“+”换为“·”；所有的0换为1，所有的1换为0，则得到一个新的函数表达式F*，F*称为F的对偶式。在证明或化简逻辑函数时，有时通过对偶式来证明或化简更方便。逻辑代数中逻辑运算的规则是“先括号，然后乘，最后加”的运算优先次序。在以上三个规则应用时，都必须注意与原函数的运算顺序不变。平山县职业教育中心数字资源（一）、逻辑函数化简4、逻辑函数化简的标准和方法:所谓化简就是使逻辑函数中所包含的乘积项最少，而且每个乘积项所包含的变量因子最少，从而得到逻辑函数的最简与–或逻辑表达式。（1）化简的标准:①与项个数最少;②每个与项中变量个数最少。（2）化简的方法:①公式化简法，又称代数法，利用逻辑代数公式进行化简。它可以化简任意逻辑函数，但取决于经验、技巧、洞察力和对公式的熟练程度。②卡诺图法，又称图解法。卡诺图化简比较直观、方便，但对于5变量以上的逻辑函数就失去直观性。平山县职业教育中心数字资源（一）、逻辑函数化简5、逻辑函数的公式法化简:公式法化简常用以下四种方法：（1）合并法:常用公式：AB+AB=A，两项合并为一项。（2）吸收法:常用公式：A+AB=A及AB+AC+BCD...=AB+AC，消去多余项。（3）消去法:常用公式：A+AB=A+B，消去多余因子。（4）配项法:常用公式：A+A=1，将某乘积项乘以（A+A），一项展开成两项，或利用公式AB+AC=AB+AC+BC，配BC项。配项的目的是为了和其他乘积项合并，以达到最简的目的。平山县职业教育中心数字资源（一）、逻辑函数化简6、卡诺图化简:（1）用卡诺图表示逻辑函数的方法:所谓卡诺图就是将n变量的全部最小项各用一个小方格表示，最小项按循环码（即相邻两组之间只有一个变量取值不同的编码）规则排列组成的方格图。图（a）和（b）分别为3变量函数和4变量函数的卡诺图。n变量的卡诺图可以表示n变量的逻辑函数。若，则在卡诺图对应的mi最小项的方格中填1，其余填0。平山县职业教育中心数字资源（一）、逻辑函数化简（2）卡诺图合并最小项规律:将2i个相邻的1格进行合并（卡诺图中加圈表示），合并成一项，该乘积项由（n–i）个变量组成。（3）卡诺图化简的基本步骤:①作出描述逻辑函数的卡诺图;②圈出没有相邻的1格;③找出只有一种合并可能的1格，从它出发，把含有2i个相邻1格圈在一起，构成一个合并乘积项;④余下没有被包含的1格有两种或两种以上合并可能，选择既能包含全部1格又使圈数最少的合并方法，使卡诺图中全部1格均被覆盖。平山县职业教育中心数字资源（一）、逻辑函数化简（4）具有无关项的逻辑函数化简:对应于输入变量的某些取值下，输出函数的值可以是任意的(随意项、任意项)，或者这些输入变量的取值根本不会（也不允许）出现(约束项)，通常把这些输入变量取值所对应的最小项称为无关项或任意项，在卡诺图中用符号“×”表示。因为无关项的值可以根据需要取0或取1，所以在用卡诺图化简逻辑函数时，充分利用无关项，可以使逻辑函数进一步得到简化。充分利用无关项化简后得到的结果要简单得多。注意，当圈组后，圈内的无关项已自动取值为1，而圈外无关项自动取值为0。平山县职业教育中心数字资源（二）、组合逻辑电路的设计1、组合逻辑电路概述:（1）组合电路基本概念：任一时刻的输出状态只取决于该时刻各输入状态的组合，与电路的原状态无关。电路只有从输入到输出的通路，没有从输出到输入的反馈回路。电路由逻辑门构成，不含记忆元件。平山县职业教育中心数字资源（二）、组合逻辑电路的设计组合逻辑电路基本构成单元为门电路，组合逻辑电路没有输出端到输入端的信号反馈网络。假设组合电路有n个输入变量为，m个输出变量为，根据图3-1可以列出m个输出函数表达式：平山县职业教育中心数字资源（二）、组合逻辑电路的设计（2）组合逻辑电路分类:按组合电路逻辑功能分类：常用的组合电路有加法器、数值比较器、编码器、译码器、数据选择器和数据分配器等。由于组合电路设计的功能可以是任意变化的，所以这里只给出基本功能分类。按照使用门电路类型分类：有TTL、CMOS等类型。按照门电路集成度分类：有小规模集成电路SSI、中规模集成电路MSI、大规模集成电路LSI、超大规模集成电路VLSI等。平山县职业教育中心数字资源（二）、组合逻辑电路的设计（3）组合电路的特点：①功能特点：无记忆作用，输出只取决于当前输入，与电路过去的状态无关。②组成特点：能用基本门构成，即任何组合逻辑电路都能用三种基本门实现。③结构特点：电路的输入与输出之间无反馈。平山县职业教育中心数字资源（二）、组合逻辑电路的设计2、组合电路分析:用逻辑函数描述已知的电路，找出输入、输出间的逻辑关系，从而判断电路功能。组合电路的分析步骤：（1）根据给定的逻辑电路图分析电路有几个输入变量、输出变量，写出输出变量与输入变量的逻辑表达式，有若干个输出变量就要写若干个逻辑表达式；（2）对所写出的逻辑表达式进行化简，求出最简逻辑表达式；（3）根据最简的逻辑表达式列出真值表；（4）根据真值表说明组合电路的逻辑功能。平山县职业教育中心数字资源（二）、组合逻辑电路的设计3、组合电路设计:组合电路的设计是根据实际逻辑问题提出的要求，设计出满足要求的最简单或者最合理的组合电路。实现逻辑电路的方法有多种，采用小规模、中规模以及可编程逻辑器件，采用的器件不同，其设计方法有所不同，但是设计过程中对基本逻辑问题的描述、设计思路有其共性。平山县职业教育中心数字资源（二）、组合逻辑电路的设计设计步骤如下：（1）根据设计要求，确定组合电路输入变量个数及输出变量个数；（2）确定输入变量、输出变量。并将输入变量两种输入状态与逻辑0或逻辑1对应；将输出变量两种输出状态与逻辑0或逻辑1对应；（3）根据设计要求，列真值表；（4）根据真值表写出各输出变量的逻辑表达式；（5）对逻辑表达式进行化简，写出符合要求的最简的逻辑表达式；（6）根据最简逻辑表达式，画出逻辑电路图。平山县职业教育中心数字资源（二）、组合逻辑电路的设计4、组合电路的竞争冒险:（1）组合电路中的竞争冒险现象:在组合电路中，信号由不同的途径达到门电路输入端的时间有先有后，这种现象称为竞争。由于竞争可能引起电路输出发生的瞬间尖峰脉冲现象称为冒险。竞争冒险现象将影响电路的工作速度、限制电路的最高工作频率，有时会导致电路无法正常工作。（2）竞争的类型:有两种类型的竞争可能产生冒险现象，一个门电路的多个输入信号同时变化引起的竞争；一个信号经不同路径传到同一个门的输入端，由于信号到达时间不同引起的竞争。（3）冒险现象的判断:在电路输入端只有一个信号改变的情况下，可根据逻辑表达式，采用代数法和卡诺图法判断组合电路是否存在冒险。（4）竞争冒险现象的消除:①加冗余项；②接滤波电容；③加选通信号。平山县职业教育中心数字资源（二）、组合逻辑电路的设计5、常用组合电路模块的功能:（1）编码器:数字系统中常采用多位二进制数码的组合对具有某种特定含义的信号进行编码，完成编码功能的逻辑电路称为编码器。编码器是一个多输入多输出电路，如果需要对m个输入信号进行编码，则需要n位二进制编码，≥m。常用的编码器有二进制编码器、优先编码器和二—十进制编码器等。平山县职业教育中心数字资源（二）、组合逻辑电路的设计（2）译码器:译码器将二进制代码翻译成具有特定含义的输出信号。常用的译码器有二进制译码器、二—十进制译码器和数字显示译码器等。常用的有3线-8线译码器74138、4线-10线8421BCD译码器7442等。平山县职业教育中心数字资源（二）、组合逻辑电路的设计（3）数据选择器:数据选择器根据地址选择信号从多路输入数据中选择一路送到输出端。数据选择器可等效成一个单刀多掷开关。常用的有4选1数据选择器74153、8选1数据选择器74151。平山县职业教育中心数字资源（二）、组合逻辑电路的设计（4）数值比较器:数值比较器可以对两个位数相同的二进制整数进行数值比较，判定其大小。常用的有4位二进制数值比较器7485。平山县职业教育中心数字资源（二）、组合逻