逻辑控制电路（精选九篇）
逻辑控制电路 篇1
二、工作原理
1、电路组成
该电路由电源电路、水位检测电路、水泵控制电路和水满声光报警电路组成, 如图所示。电源电路由电源变压器T、整流二极管V D 1~V D 4、滤波电容器C1和三端集成稳压器7812等组成。
水位检测电路由主电极C、高水位电极A、低水位电极B和控制管V T等组成。检测电极A、B、C作为水位控制传感器。
水泵控制电路由直流继电器K、继电器驱动管V T组成。
声光报警电路由R3、R4和V L1、V L 2及D 4~D 6组成, 其中D 4~D 6组成多谐振荡器为声报警电路。
2、原理分析
交流220V电压经T降压为1 2V、后经VD1~VD4桥式整流及C 1滤波, 产生直流13.2V~16.8V电压, 再经三端稳压器7812稳压后, 得到12v的直流电压, 作为水位检测电路和水泵控制电路的工作电压。该电路可实现两种控制:
(1) 手动控制
将开关S置于手动位置, 则R5直接接于1 2 V电源上, 使三极管V T的基极处于正向偏置而饱和导通, 继电器K得电, 其常开触点将闭合接通主控电路, 从而接通了水泵电动机的供电电源, 水泵开始抽水, 往水塔内送水。当需要停止抽水时, 将开关S置于停止位置, 则三极管V T的基极因无偏置电压而截止, 继电器K失电, 其常开触点将断开, 切断水泵电动机的供电电源, 水泵停止工作。
(2) 自动控制
将开关S置于自动位置时, 若水塔内缺水或水位低于低水位电极B时, 由于电极A、B与电极C断开, 且分别通过电阻R1、R2接12v电源, 故电极A、B均是高电平“1”, 电极A的高电平“1”对基本R S触发器不起作用, 电极B的高电平“1”经非门D 1反相后, 输出低电平“0”, R S触发器翻转, 使Q端输出为高电平“1”, 一方面使红灯亮, 另一方面经R5使三极管VT的基极为高电平而饱和导通, 继电器K得电, 起动水泵电动机抽水, 送入水塔。水塔内水位将逐渐上升, 当水位上升至检测电极B、C处时, 检测电极B、C通过水的电阻而接通, 而检测电极C直接接地, 因此检测电极B变为低电平“0”, 经非门反相后输出高电平“1”, 此时RS触发器的Rd、Sd置数端均为“1”, 触发器保持原态不变, 即Q端输出为高电平“1”, 水泵仍继续抽水。直到水塔内水位上升至检测电极A时, 检测电极A经过水的电阻接通接地电极C而变为低电平, 即Rd=0, D2输出高电平“1”使绿灯亮, 与此同时RS触发器翻转, 使Q端输出为低电平“0”, 使三极管V T的基极为低电平而截止, 继电器K失电, 使水泵停止抽水。另外Q端的低电平“0”经非门D4反相后使多谐振荡器D5、D6工作, 压电陶瓷蜂鸣器FT-27发声报警。也就是当水满时发出声光双重报警。随着用水量的增加, 水塔内水位回逐渐下降, 当水位降到低于检测电极A的底部时, 检测电极A露出水面, 与电极C断开而变为高电平“1”, 即Rd=1, 而检测电极B仍与接地电极C接通, 保持为低电平“0”, 经非门反相后, 输出仍为高电平“1”维持水泵停车状态。直到水位下降至检测电极B、C底部时, 才会重新开始起动水泵抽水, 送入水塔, 重复以上自动控制过程。这样使水塔内的水位始终保持在最低水位线与最高水位线之间。这种控制的优点是可以避免水泵频繁起动与停车, 延长设备使用寿命等。
三、元器件选择
K选用1 2 V直流继电器, 其触头电流负荷应为水泵电动机额定电流的1.5倍。
T选用功率为3~5 W、二次电压为1 2 V的电源变压器。
R1~R6均选用1/4W碳膜电阻器或金属膜电阻器。其中R 1、R 2的阻值是2 2 0 K;R 3、R 4阻值是1.5 K;R 5阻值是1 0 K、R 6阻值是1 0 0 K。
C1~C2均选用耐压值为25V的铝电解电容器。其中C 1电容量为470uF、C2电容量为220uF、C3选用0.01uF的高频瓷介电容器或玻璃釉电容器。
VD1~VD5均选用1 N4007型硅整流二极管。
V L 1、V L 2分别选用Φ5 m m的绿色和红色的发光二极管。
VT选用9013NPN型晶体管。
与非门采用集成芯片CD4011两片。
压电陶瓷蜂鸣器采用FT-27型。
电极A、B、C使用粗铜丝或不锈钢制作。
四、安装与调试
制作注意:a、CD411焊接时应使电烙铁有良好接地, 以免损坏集成块。b、根据水位刻度设计出电极A、B的长度。c、电极与地要有良好的绝缘。d、只要电路接线无误, 其他无须调试即可正常工作。
五、结束语
电路采用两片CD4011芯片, 分别构成基本RS触发器和多谐振荡器, 实现自动控制和声光报警, 电路功能完善, 但较为复杂。
参考文献
[1]刘继平.电子技术[M]1.北京:机械工业出版社.2002
《逻辑电路》教案 篇2
选修3-1 第二章
简单的逻辑电路教案
一、教材分析
课程标准的要求是“通过实验，观察门电路的基本作用。初步了解逻辑电路的基本原理以及在自动控制中的应用。”从中可以看出：第一、这里的要求很低；第二、学习逻辑电路必须做实验。
二、教学目标
1．知识与技能
知道三种门电路的逻辑关系、符号及真值表；
会用真值表表示一些简单的逻辑关系；
会分析、设计一些简单的逻辑电路。
2．过程与方法
通过实例与实验，理解“与”、“或”、“非”逻辑电路中结果与条件的逻辑关系；
通过简单的逻辑电路设计，体会逻辑电路在生活中的意义。
3．情感态度与价值观
感受数字技术对现代生活的巨大改变，关注我国集成电路以及元器件研究的发展情况；
体验物理知识与实践的紧密联系；
三、教学重点 难点
重点：三种门电路的真值表及符号。
难点：数字电路的意义。
四、学情分析
学生刚学完稳恒电流及复杂电路分析，对电势等概念比较清晰，但分析复杂电路的水平有限，加上教材中本节属于对稳恒电流的补充，对后面的传感器知识起引领。故准备重点讲解“与”门、“或”门以及“非”门电路的特征、逻辑关系及表示法。
五、教学方法
实验法、讨论法
六、课前准备
门电路演示板、多媒体课件
七、课时安排 1课时
八、教学过程
预习检查、总结疑惑
情景引入、展示目标
讲解：楼道自动控制灯。
①白天，灯不亮。
②没有声音，灯不亮。
③通电，夜晚，拍手，灯亮。
师：像这样，现在很多电器中都包含了“智能”化逻辑关系，实现这些逻辑功能离不开数字信号。
请同学们举例。
生：遥控器、机器人等。
师介绍：
①模拟信号：连续变化的电压信号。②数字信号：只有两个对立的状态，高电平“1”，低电平“0”。
数字信号的“0”和“1”好比事件的“是”与“非”，而处理数字信号的电路——数字电路，就有了辨别“是”、“非”的逻辑功能。
这节课我们学习数字电路中最基本的逻辑电路——门电路。
合作探究、精讲点播
1．“与”门
师：门是一种条件开关，只有当输入信号满足一定条件时，门才能被打开，才有输出信号。
：
某财务室的门上有两把锁，如何才能打开大门？在这个事件中体现怎么样的逻辑关系呢？
投影：
引导学生分析开关A、B对电路的控制作用，体会“与”逻辑关系。
(当两个条件都满足时，结果才会成立)
思考与讨论，让学生体会生活中的“与”逻辑关系。
师：具有“与”逻辑关系的电路称为“与”门电路，简称“与”门。
引导学生把图2．10-2结果与条件的关系用表格表示。
引导学生：把开关接通定义为“1”，断开定义为“0”；灯亮定义为“1”，灯熄定义为“0”，用数字语言描述上表：
师：这是“与”门的真值表，图2．10-2中A、B是有逻辑关系的机械开关，实用的门电路则是半导体材料制成的。
“与”门的符号 演示“与”门电路。
2．“或”门
：
新学期开学了，芜湖十二中416寝室的6名同学都到宿管办报到，宿管办的老师分别发给他们每人一把钥匙，方便他们单独出入，大家谈谈在这个事件中体现怎么样的逻辑关系呢？
投影：
引导学生分析开关A、B对电路的控制作用，体会“或”逻辑关系(在几个控制条件中，只要有一个条件得到满足，结果就会发生)
思考与讨论，让学生体会生活中的“或”逻辑关系。
师：具有“或”逻辑关系的电路称为“或”门电路，简称“或”门。
引导学生把图2．10-6结果与条件的关系用表格表示。
引导学生：把开关接通定义为“1”，断开定义为“0”；灯亮定义为“1”，灯熄定义为“0”，用数字语言描述上表：
师：这是“或”门的真值表。
“或”门的符号。演示“或”门电路。
3．“非”门
投影：分析开关A、B对电路的控制作用 非门真值表： 非门符号：
实例探究
师：介绍集成电路的优点。让学生了解几个“或”门的集成电路和几个“非”门的集成电路的外引线图。
例
1、如图，一个火警报警装置的逻辑电路图。Rt是一个热敏电阻，低温时电阻值很大，高温时电阻值很小，R是一个阻值较小的分压电阻。
要做到低温时电铃不响，火警时产生高温，电铃响起。在图中虚线处应接入怎样的元件？
为什么温度高时电铃会被接通？
为了提高该电路的灵敏度，即报警稳定调的稍底些，R的值应大一些还是小一些？
例
2、由某门电路构成的一简单控制电路如图，其中r为光敏电阻，光照时电阻很小，R为变阻器，L为小灯泡。其工作情况是：当光敏电阻受到光照时，小灯L不亮，不受光照时，小灯L亮。
①请在电路中虚线框内画出该门电路符号； ②该门电路是。
教师引导学生完成对例题的分析和求解，通过实例分析加深对所学知识的理解。
反思总结、当堂检测 作业
1、思考并回答P81“问题与练习”中的题目。
2、课下阅读课本80页“科学漫步”中的文章《集成电路》。
发导学案、布置作业
1.阅读科学漫步──集成电路。
2.处理课后问题与练习。
九、板书设计
含义
“门”电路 真值表
符号 科学探究1
含义
简单的逻辑电路 “或”电路 真值表 科学探究2 实际应用
符号
含义 科学探究3
“非”电路 真值表
符号
十、教学反思
这里的内容也是为选修3-2中传感器的教学做准备的。3-2里关于传感器的学生实验，多数都要借助逻辑电路才能完成。实际上，也只有做过3-2中关于传感器的实验后才能学好逻辑电路的知识。
第十节 简单的逻辑电路学案
课前预习学案
一、预习目标
1、知道数字电路和模拟电路的概念，了解数字电路的优点。
2、知道“与”门、“或”门、“非”门电路的特征、逻辑关系及表示法。
3、初步了解“与”门、“或”门、“非”门电路在实际问题中的应用
二、预习内容
1.数字电路：处理 的电路叫做数字电路。
2.门电路：就是一种开关，在一定条件下它允许 ；如果条件不满足，信号就被阻挡在“门”外。
3.如果一个事件的几个条件都满足后，该事件才能发生，我们把这种关系叫做。具有 的电路称为“与”门电路。
4.如果几个条件中，只要有一个条件得到满足，某件事就会发生，这种关系叫做，具有 的电路叫做“或”门电路。
5.输出状态和输入状态呈现 的逻辑关系，叫做“非”逻辑，具有 的电路叫做“非”门电路。
三、提出疑惑
课内探究学案
一、学习目标
1、感受数字技术对现代生活的巨大改变；
2、体验物理知识与实践的紧密联系；
3、突出自主探究、交流合作为主体的学习方式
二、学习过程
1.按照输入和输出关系的不同，可以将基本的逻辑门电路分为“与”门、“或”门、“非”门等。
“与”门
理解：当几个条件同时具备才能出现某一结果，这些条件与结果之间的关系称为“与”逻辑，具有这种逻辑的电路称为“与”门。
符号：如图
特点： ①当A、B输入都为“0”时，Y输出为“0”；
②当A输入为“0”B输出为“1”或A输入为“1”B输出为“0”时，Y输出为“0”；
③当A、B输入都为“1”时，Y输出为“1”。
“或”门
理解：当几个条件中只要有一个或一个以上具备就能出现某一结果，则这些条件与结果之间的关系称为“或”逻辑，具有这种逻辑的电路称为“或”门。
符号：如图
特点： ①当A、B输入都为“0”时，Y输出为“0”；
②当一个输入“0”另一个输入为“1”时，Y输出为“1”；
③当A、B输入都为“1”时，Y输出为“1”。
“非”门
理解：当一种结果出现时，另一种结果一定不出现。即输出Y是输入A的否定，这就是“非”逻辑，具有这种逻辑的电路称为“非”门。
符号：如图
特点： ①当A输入为“1”时，Y输出为“0”；
②当A输入为“0”时，Y输出为“1”.2.真值表
真值表是包含各种可能性在内的逻辑关系表，它包括两部分，一部分是所有输入逻辑变量的各种可能组合；另一部分是相应的输出。右图是一种具有“与”逻辑功能的门电路。把开关接通记为1,开关断开记为0,灯亮记为1，灯灭记为0,它的真值表为
输入 输出
A B C Y
0 0 0 0
0 0 1 0
0 1 0 0
0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1
例题：如图所示，试判断这是一个什么逻辑门电路。A、B、C闭合时记“1”，断开时记“0”，Y灯亮时记“1”，不两记“0”。试完成下面真值表。
输入 输出
A B C Y
0 0 0
0 0 1
0 1 0
0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1
解析：由图可知，开关A、B、C只要有一个闭合时，灯泡就亮，所以这个电路满足“或”门电路逻辑。即当几个条件中只要有一个或一个以上具备就能出现某一结果，所以这是一个“或”门电路。真值表如下：
输入 输出
A B C Y
0 0 0 0
0 0 1 1
0 1 0 1
0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1
三、反思总结
四、当堂检测
1.走廊里有一盏灯，在走廊两端各有一个开关，我们希望不论那一个开关接通都能使灯点亮，那么设计的电路为
A.“与”门电路
B.“非”门电路
C.“或”门电路
D.上述答案都有可能
2.如图所示电路为
A.“与”门电路
B.“非”门电路
C.“或”门电路
D.无法判定
3.下面是逻辑电路及其真值表，此逻辑电路为，在真值表中X除的逻辑值为。
课后练习与提高
1.如图所示电路为
A.“与”门电路 B.“非”门电路
C.“或”门电路 D.无法判定
2.有一个逻辑门电路的真值表如下表，试判断这是一个 门电路，并在右图中画出电路符号。
3.下面是逻辑电路及其真值表，此逻辑电路为，在真值表中X除的逻辑值为。
4.下图左端表示输入端A、B的电势随时间变化的关系。如果它们是“或”门的输入端，请在方框中画出输出端的电势随时间变化的关系。
探究：
下图是一个简单的车门报警电路图，图中的开关S1、S2分别装在汽车的两扇门上，只要有车门打开，发光二极管就发光报警，请根据报警装置的要求，指出虚线方框是何种门电路。
第十节 简单的逻辑电路参考答案
课内探究学案
1.数字信号 2.信号通过 3.“与”逻辑关系 “与”逻辑关系4.“或”逻辑关系“或”逻辑关系5.相反 “非”逻辑关系
当堂检测
1、C
2、B
3、或 1
课后练习与提高
1、C
2、非
3、或，1
世界逻辑电路发展现况 篇3
资料来源:Gartner
资料来源:Gartner
数字逻辑电路实验报告 篇4
第次实验：
姓名：
学号：
级系班
邮箱：
时间：
正文（由下面八项内容评定每次实验报告成绩）
一、实验目的本次实验预期要学习到的知识、方法等
二、实验原理（背景知识）
本次实验需要的理论知识背景、实验环境和工具等前期准备知识，预习时完成的引导性实验内容一般在此有所体现。
三、实验器材/环境
本次实验中使用的硬件器材和软件环境
四、实验设计思路（验收实验）
验收实验的设计流程图/卡诺图/真值表/代码等或其他
五、实验过程（验收实验的过程）
充分截图，详细说明实验过程步骤等
六、实验结果
简单介绍本次实验完成的工作，学到的知识等。
七、实验中遇到的问题及解决方案
请将已经解决的问题写在这里，没有解决的问题也可以保留在这里，但是可能不能立即得到回答，没有得到回答的问题请在下一次课时向老师和助教当面提问。
八、实验的启示/意见和建议
1对本课程或本次实验的意见建议等，如：实验内容难度，实验时间安排，如何提高实验效果等。
2对本次实验内容你有没有让同学更有兴趣的建议，或者如何才能让你对本次实验更有兴趣？
3你有好的与本次实验有关的实验内容建议吗？比如在日常的学习和生活中遇到的，可以转换为实验的内容？
我们将非常感谢你给我们提出意见和建议，这将使我们的课程更加生动有效。
附：本次实验你总共用了多长时间？包括预习时间、和课堂完成时间。（请大家如实统计，时间长短不影响本次实验的成绩。这个主要用于统计大家的工作时间，粗略确定实验的难度，为我们以后的实验设计提供参考。）
组合逻辑电路设计与仿真 篇5
关键词：组合电路,Multisim,设计仿真
组合逻辑电路设计是根据给定的实际逻辑问题设计出符合要求的逻辑电路。组合逻辑电路设计的一般步骤如下:
⑴根据设计要求列真值表。
⑵根据真值表写出逻辑函数表达式, 并进行卡诺图化简。
⑶根据逻辑函数表达式画出相应的逻辑电路图。
1 组合逻辑电路的设计
以三人表决器为例。
1.1 根据设计要求列真值表
根据少数服从多数原则, 两人同意或三人同意通过, 可列真值表如表1所示。
1.2 根据真值表写出逻辑函数表达式
1.3 用卡诺图对逻辑函数进行化简
由逻辑函数卡诺图得逻辑函数最简与或表达式为F=AB+BC+AC (见图1) 。
2 组合逻辑电路采用不同门电路实现
根据逻辑函数最简与或表达式可直接画出逻辑函数电路图, 也可将逻辑函数变换为与非表达式、或非表达式, 再画出相应的逻辑函数电路图。
2.1 用与非门电路实现
对与或表达式两次取反, , 可将逻辑函数变换为与非表达式, 其相应的逻辑电路如图2所示。
2.2 用或非门电路实现
如图3所示, 用卡诺图求逻辑函数反函数再取反, 可将逻辑函数变换为与或非表达式
接着将与或非表达式改写成或非表达式, 其相应的逻辑电路如图4所示。
3 通过Multisim对组合逻辑电路进行仿真设计
对三人表决器进行Multisim仿真设计。
3.1对所设计的电路用Multisim仿真验证
例如对所设计的三人表决器或非门电路进行仿真验证, 创建图4所示电路, 双击逻辑转换器, 得到如图5所示真值表, 和最简逻辑函数表达式F=AB+BC+AC, 说明所设计电路符合题目要求。
3.2 用Multisim仿真软件设计组合逻辑电路
在创建电路中添加逻辑转换器, 双击逻辑转换器, 在逻辑转换器中选择三输入变量, 输出变量取值按三人表决器真值表修改。
点击, 将真值表转换成逻辑函数表达式, 再点击, 将真值表转换到与门, 得到用与门和或门构成的电路, 如图6所示。
点击, 将真值表转换成逻辑函数表达式, 再点击, 将真值表转换到与非门, 得到用与非门构成的电路, 如图7所示。
通过上述分析可以看出, 通过Multisim仿真软件不仅可以对所设计的组合逻辑电路进行验证, 而且也可以直接进行组合逻辑电路设计, 其优点是使用比较方便, 而且又比较直观。
参考文献
[1]贾立新.数字电路[M].电子工业出版社, 2011.
[2]杨志忠.数字电子技术基础[M].高等教育出版社, 2009.
交通灯数字逻辑电路的设计 篇6
1.1设计一个十字路口的交通灯控制电路, 要求东西方向车道和南北方向车道两条交叉道路上的车辆交替运行, 每次通行时间都设为10秒。时间可设置修改。
1.2在绿灯转为红灯时, 要求黄灯先亮3秒钟, 才能变换运行车道。
1.3黄灯亮时, 要求每秒闪亮一次。
1.4东西方向、南北方向车道除了有红、黄、绿灯指示外, 每一种灯亮的时间都用显示器进行显示。
2 方案设计与比较论证
2.1 分析系统的逻辑功能, 画出其框图
交通灯控制系统的原理框图如图1所示。它主要由倒计时计数电路、信号灯转换器和秒脉冲信号发生器组成。秒脉冲信号发生器是该系统中倒计时计数电路和黄灯闪烁控制电路的标准时钟信号源, 倒计时计数器输出两组驱动信号T5和T0, 经信号灯转换器控制信号灯工作, 倒计时计数电路是系统的主要部分, 由它控制信号灯转换器的工作。
2.2 信号灯转换器
两方向车道的交通灯的运行状态共有4种:
S0:东西方向车道的绿灯亮, 车道通行行;南北方向车道的红灯亮, 车道禁止通行。
S1:东西方向车道的黄灯亮, 车道缓行;南北方向车道的红灯亮, 车道禁止通行。
S2:东西方向车道的红灯亮, 车道禁止通行;南北方向车道的绿灯亮, 车道通行。
S3:东西方向车道的红灯亮, 车道禁止通行;南北方向车道的黄灯亮, 车道缓行。
Ga=1:东西方向车道绿灯亮
Ya=1:东西方向车道黄灯亮
Ra=1:东西方向车道红灯亮, Gb=1:南北方向车道绿灯亮
Yb=1:南北方向车道黄灯亮
Rb=1:南北方向车道红灯亮
方案一:
若选集成计数器74163, 74163是一个具有同步清零、同步置数、可保持状态不变的4位二进制同步加法计数器。表1是它的状态表。
设状态编码为:S0=0000;S1=0001;S2=0010;S3=0011, 则其状态表为表2。
电路接法如图2。
方案二:
若选JK触发器, 设状态编码为:S0=00;S1=01;S2=11;S3=10, 其输出为Q1Q0, 则其状态表如表3。
电路接法如图3。
对方案一和方案二进行比较, 发现方案二无论是从原理还是从接法画线上, 都是比较简单易懂, 工作效率高, 而且不容易出错。故信号灯转换器选择方案二的接法, 即用JK触发器进行信号灯的转换。
2.3 倒计时计数器
十字路口要有数字显示, 作为倒计时提示, 以便人们更直观地把握时间。具体为:当某方向绿灯亮时, 置显示器为某值, 然后以每秒减1, 计数方式工作, 直至减到数为“3”和“0”, 十字路口绿、黄、红灯变换, 一次工作循环结束, 而进入下一步某方向的工作循环。在倒计时过程中计数器还向译码器提供模5的定时信号T5和模0的定时信号T0。
倒计时显示采用七段数码管作为显示, 它由计数器驱动并显示计数器的输出值。
计数器选用集成电路74190进行设计较简便。74190是十进制同步可逆计数器, 它具有异步并行置数功能、保持功能。74190没有专用的清零输入端, 但可以借助QA、QB、QC、QD的输出数据间接实现清零功能。
现选用两个74190芯片级联成一个从99倒计到00的计数器, 其中作为个位数的74190芯片的CLK接秒脉冲发生器 (频率为1) , 再把个位数74190芯片输出端的QA、QD用一个与门连起来, 再接在十位数74190芯片的CLK端。当个位数减到0时, 再减1就会变成9, 0 (0000) 和9 (1001) 之间的QA、QD同时由0变为1, 把QA、QD与起来接在十位数的CLK端, 此时会给十位数74190芯片一个脉冲数字减1, 相当于借位。具体连接方法如图4所示。
信号LD由两个芯片的8个输出端用或门连起来, 决定倒计时是置数, 还是计数。工作开始时, LD为0, 计数器预置数, 置完数后, LD变为1, 计数器开始倒计时。当倒计时减到数00时, LD又变为0, 计数器又预置数, 之后又倒计时, 如此循环下去。
预置数 (即车的通行时间) 功能:预置数的范围为4~98。假如把通行时间设为10秒, 就像图4的接法, A接0, B接1, C接0, D接0, A’接0, B’接1, C’接0, D’接1。 (接电源相当于接1, 悬空相当于接0)
向译码器提供模5的定时信号T5和模0的定时信号T0:
T0表示倒计时减到数“00” (也即绿灯的预置时间, 因为到00时, 计数器重新置数) , T0=1, 此时T0给译码器一个脉冲, 使信号灯发生转换, 一个方向的绿灯亮, 另一个方向的红灯亮。接法为:把两个74190计数器的8个输出端用一个或非门连起来。
T5表示倒计时减到数“03”时。T5=1, 此时T5给译码器一个脉冲, 使信号灯发生转换, 绿灯的变为黄灯, 红灯的不变。接法为:当减到数为“03” (0000 0101) 时, 把十位计数器的输出端QA、QB、QC、QD连同个位计数器的输出端QC、QD用一个或非门连起来, 再把这个或非门与个位计数器的输出端QA、QB用一个与门连接起来。具体连接方法如图5所示。
2.4 黄灯闪烁控制
要求黄灯每秒闪一次, 即黄灯0.5秒亮, 0.5秒灭, 故用一个频率为2的脉冲与控制黄灯的输出信号用一个与门连进来, 再接到黄灯。
2.5 整个交通灯控制系统的布局 (见图6)
3 工作流程
仿真过程与效果分析:
(1) 根据设计的要求, 整个交通灯控制系统需要有4个时间显示器, 10个交通灯。但由于4个时间显示器是由同一个倒计时计数器控制, 所以我在设计图6电路的过程中, 为了简化电路使画图看起来更加清晰, 就只接了1个时间显示器。
(2) 点击启动按钮, 然后再打开总开关, 便可以进行交通灯控制系统的仿真, 电路默认把通车时间设为10秒, 打开总开关, 东西方向车道的绿灯亮;南北方向车道的红灯亮。时间显示器从预置的10秒, 以每秒减1, 减到数3时, 东西方向车道的绿灯转换为黄灯, 而且黄灯每秒闪一次, 其余灯都不变。减到数0时, 0秒后显示器又转换成预置的10秒, 东西方向车道的黄灯转换为红灯;南北方向车道的红灯转换为绿灯。如此循环下去。
(3) 修改通车时间为其它的值再进行仿真 (时间范围为4~98秒) , 效果同2一样, 总开关一打开, 东西方向车道的绿灯亮, 时间倒计数3, 车灯进行一次转换, 到0秒时又进行转换, 而且时间重置为预置的数值, 如此循环。
4 结束语
总体来说, 这次实习我受益匪浅。留给我印象最深的是要设计一个成功的电路, 必须要有耐心, 要有坚持的毅力。在整个电路的设计过程中, 花费时间最多的是各个单元电路的连接及电路的细节设计上。多种方案的选择中, 仔细比较分析其原理以及可行的原因, 最后还是在同事的耐心指导下, 使整个电路可稳定工作。过程中, 我深刻的体会到在设计过程中, 需要反复实践, 其过程很可能相当烦琐, 有时花很长时间设计出来的电路还是需要重做, 那时心中未免有点灰心, 有时还特别想放弃, 此时更加需要静下心, 查找原因。
摘要：本设计主要以74190芯片级联为核心实现交通灯控制。这个电路采用两个74190芯片级联成一个从99倒计到00的计数器, 用JK触发器实现信号灯的转换, 倒计时显示采用七段数码管作为显示, 非常简单地实现了交通信号灯的控制。使用电脑EWBVersion5.0c仿真技术对系统进行仿真。
关键词：逻辑电路,交通灯,74190,JK触发器,仿真
参考文献
[1]华中工学院教研室, 康华光.电子技术基础:数字部分、第五版.[M].北京:高等教育出版社, 2006 (168-173) .
[2]彭介华.湖南大学.电子技术课程设计指导[M].北京:高等教育出版社, 1996 (269-274) .
[3]张庆双, 等.实用电子电路200例[M].北京:机械工业出版社, 2004 (329-314) .
[4]电子工程手册编委会、集成电路手册分编委会编.标准集成电路数据手册:COMS400系列电路.北京:电子工业出版社, 1991 (261-273) .
[5]电子工程手册编委会、集成电路手册分编委会编.标准集成电路数据手册:TTL电路[M].北京:电子工业出版社, 1989 (184-206) .
组合逻辑电路中竞争冒险现象的消除 篇7
1 产生原因
信号在通过连线和逻辑单元时, 都有一定的延时。延时的大小与连线的长短和逻辑单元的数目有关, 同时还受器件的制造工艺、工作电压、温度等条件的影响。信号的高低电平转换也需要一定的过渡时间。由于存在这两方面因素, 多路信号的电平值发生变化时, 在信号变化的瞬间, 组合逻辑的输出有先后顺序, 并不是同时变化, 成为“竞争”;也往往导致出现一些不正确的尖峰信号, 这些尖峰信号称为“毛刺”。如果一个组合逻辑电路中有“毛刺”出现, 就说明该电路存在“冒险”。冒险是由变量的竞争引起的。竞争冒险现象产生的根本原因:延迟;其产生受到四个要素的制约, 即:时间延迟、过渡时间、逻辑关系和延迟信号相位。1) 时间延迟:即信号在传输中受路径、器件等因素影响, 输入端信号间出现的时间差异;2) 过渡时间:即脉冲信号状态不会发生突变, 必须经历一段极短的过渡时间;3) 逻辑关系, 即逻辑函数式;4) 延迟信号相位, 即延迟信号状态间的相位关系, 涵盖延迟信号同相位和延迟信号反相位两个方面。延迟信号状态变化相同的则是延迟信号同相位, 反之则是反相位。
2 检测方法
1) 对于简单的组合逻辑电路, 当电路的输入变量每次只有一个状态发生变化时, 若输出的逻辑函数式在一定条件下, 可以化简成为F=A+A (-定) 或F=AA (-定) , 刚可判定该电路存在竞争冒险现象。
2) 对复杂的组合逻辑电路, 应借助于计算机辅助分析或实险方法进行检查。
3 消除方法
3.1 增加冗余项
对于图1中所示的逻辑电路, 可以根据逻辑代数中的常用恒等式, 在其输出逻辑表达式中增加乘积项AB。这时, 对应的逻辑电路如图2所示。由前面的分析可知, 出现负跳变窄脉冲处, 正是A和B均为1时。显然, 对于图2所示电路, 当A=B=1时, G5输出为1, G4输出亦为1, 这就消除了C跳变时对输出状态的影响, 从而消去了竞争冒险。
3.2 输出端并接滤波电阻
如果逻辑电路 (图3) 在较慢速度下工作, 为了消去竞争冒险, 可以在输出端并联———电容器, 其容量为4~20p F之间, 比如可以在右图的电路的输出端并联一个电容C, 如图4所示。由于或门G4存在———输出电阻R0, 致使输出波形上升沿和下降沿的变化变得比较缓慢。因此对于很窄的负跳变脉冲起到平滑的作用, 如下图中的波形所示。显然, 这时在输出端不会出现逻辑错误。
由于竞争-冒险现象产生的是极窄的尖峰脉冲, 所以只要在输出端并联一个小的电容, 就可以把“极窄”的尖峰 (也称为干扰) 脉冲虑除掉, 因而不至于影响门电路的逻辑功能。这种方法的优点是:容易实现。但是这种做法也有代价, 会使输出脉冲的前沿和脉冲的后沿变差。
3.3 加入选通脉冲
加入选通脉冲是指在逻辑电路中加入一个控制脉冲, 这个控制脉冲在信号稳定以后才到达, 即只有控制脉冲到达以后, 输出端才有输出。
3.4 采用电平敏化电路
当电路中存在竞争-冒险现象时将尖脉冲, 尖脉冲的宽度一般为几~几十纳秒, 习惯上将这种尖脉冲称为“毛刺”。“毛刺”极易造成后续电路的错误动作。当电路规模较大时, 找出并且消除所有的“毛刺”十分困难, 为了避免“毛刺”的影响, 可以采用只对电平变化敏感, 而对信号的前后沿不敏感的电路, 这种电路称为电平敏化电路。“毛刺”作用在电平敏化电路上不会引起逻辑操作, 从而避免了它的不利影响。
通过消除组合逻辑中的竞争冒险现象, 从而加强系统的稳定性, 有效地抑制干扰, 使得设计更加优化、合理。
参考文献
[1]乔静宇等.新编电气工程师实用手册[M].北京:中国水利水电出版社, 1998.
逻辑控制电路 篇8
1. 改革教学内容
教学内容必须满足实际应用。以专业培养目标和大纲任务为依据, 明确教学内容的范围和深度, 选择合适的教材, 提高教学效果。数字逻辑电路教学转变为以集成电路为主, 促使此课程在基础理论、基本技能等方面发生了转变, 所以教师在充分考虑本专业特点之后, 将陈旧的知识删除, 增加现代电子技术的内容。比如, 组成数字逻辑电路的基础是各种逻辑部件, 教师在教学过程中要重视各种逻辑部件的特征以及应用, 淡化或者删除内部构造以及分析。当前, 我们使用的大部分数字电路教材是几年前的版本, 随着社会和科技的发展, 数字电路具有越来越高的集成度, 也出现了很多新技术, 教学自身的滞后性促使其不能紧跟技术的发展, 所以有必要激发学生的学习兴趣, 在教学过程中应用数字电路仿真软件Multisim的内容, 这是一种非常实用的电子设计以及仿真软件, 能够将抽象的内容变得更加直观, 也能立刻看到实验结果, 提高学生分析和设计数字逻辑电路的能力。
2. 改革教学手段
第一, 应用多媒体技术。在课堂教学中适时引入多媒体, 充分刺激学生的视觉、听觉等, 引起学生的学习兴趣, 营造活跃的课堂氛围, 提高教学质量。第二, 对课件内容进行合理设计, 并对研究内容之间内在、本质的联系进行深入研究, 对学生的认知规律进行分析, 以此为基础, 在充分了解教学内容特点的前提下, 用多媒体课件讲解那些用传统教学方法费时、费力、不好讲清楚的内容, 用传统板书方式讲解重要的定理以及步骤推导等。这样综合使用多种课件设计方法, 必然会取得良好的效果。
3. 改革教学方法
第一, 增加课堂讨论。传统教学只是教师单向灌输知识, 不能充分挖掘学生的思维和创新能力, 无法取得较好的教学效果。教师可以在讲完课堂内容之后, 增加一些讨论和思考环节, 促使学生进行针对性的分组讨论, 例如, 在讲解定时器的应用电路时, 可以要求学生讨论电铃一直响或是按下按钮后不响分别是什么原因导致的。这些问题学生在生活中经常遇到, 所以学生对此充满兴趣, 也会积极地进行讨论。讨论完毕后, 教师要求学生派小组代表上台讲解, 教师对讨论结果进行评价。此种教学方法可以提高学生问题分析和解决能力。
第二, 应用启发式教学方法。在讲解某一器件或者电路时, 可以先讲解电路或者器件的背景和需求, 接着讲解其在系统中的应用以及现有的问题, 活跃课堂气氛, 激发学生的学习兴趣。在讲解定时器的应用时, 可以从门铃电路以及延时报警器电路开始课堂讨论, 引起学生的注意和思考, 再进行内容讲解。
4. 改革实践教学
第一, 加强培养学生的综合应用能力。教师在实验中要重视培养学生主动参与以及综合应用能力, 要求他们明确实验目的, 掌握实验原理, 并依照规范进行操作, 特别是重视引导学生在实验过程中独立思考和创造性操作, 促使学生可以在完成实验操作后, 能够利用现有的材料组成具有不同功能的逻辑电路, 加强培养学生的设计能力。
第二, 加强训练学生逻辑电路的设计能力。逻辑电路设计教学是组合逻辑电路设计和时序逻辑电路设计。教师对这部分进行教学时, 最好给学生讲述一个清晰的思路, 促使学生掌握简单有效的办法, 最大程度地避免复杂的推导和计算。时序逻辑电路最常见的是移位寄存器、脉冲发生器、计数器等, 在进行设计时需要依据给定的具体逻辑问题, 求出逻辑电路, 得出简单的结果。
二、结语
综上所述, “数字逻辑电路”课程改革可以从教学内容、教学手段、教学方法以及实践教学几方面入手, 分别对其进行改革, 有效提高教学效果和学生学习效果, 并且在改革过程中也要依据实际情况进行相应的调整, 确保改革的成效。
参考文献
[1]刘新元, 谢柏青.改革“数字逻辑电路实验”培养创新型人才[J].中国电力教育, 2009 (07) .
关于数字逻辑电路教学改革的探讨 篇9
关键词：数字逻辑电路,教学内容,教学改革
数字逻辑电路是本科院校电类专业的重要专业基础课之一[1], 掌握好该课程的理论内容, 为后续课程打下良好基础。作为应用型本科的高校教师更要能掌握学生的特点, 从而使学生能更容易的学好这门课程。针对应用型本科学生的理论基础较差的特点, 从实际出发, 对以下几个方面做出探讨和研究。
1 把握好理论内容的教学原则
在理论教学内容中, 合理选择教学内容, 应重点突出对中规模器件的使用, 少讲芯片内部的电路结构、函数功能、管脚等[2]。例如现在电子设计竞赛经常会使用到的555定时器, 就可以围绕这一部分内容进行重点的讲解。
随着信息化的快速发展, 新技术的不断涌现, 现有教材不能实时满足需求。所以在教学过程当中, 要把新技术和新内容不断注入到课程中, 努力培养学生的学习兴趣, 让他们能主动的去学习这门课程。在教学时, 可以引入相应的EDA工具, 可以让学生实时的了解到所学内容。例如, 学习数据选择器, 可以使用Quartuss II 9.0软件, 将四选一数据选择器的原理图画出来, 并将其仿真波形图画出来。通过对仿真波形图的分析, 加强学生对数据选择器的理解。
2 增加实践环节
数字逻辑电路是一门实践性很强的课程, 要让学生能完全掌握知识内容, 实践环节是很重要的一部份。实践环节分为两方面内容, 一方面为实验环节, 另一方面为实训环节。实验安排的学时为16个学时, 首先, 准备验证性的实验来巩固学生对基础知识的掌握, 例如对74HC00各个引脚的使用;其次, 组合逻辑电路的分析和设计是个重点, 通过对编码器74LS148、译码器74LS138和数据选择器74LS151的验证, 掌握其电路的结构特点, 从而可以对其进行设计;最后, 对于时序逻辑电路的分析和设计, 引入了EDA工具, 通过计算机进行程序的分析和设计, 并可以在实验箱观察到相应的结果, 从而可以让学生对当今比较流行的CPLD、FPGA有较多的了解, 启发他们学习的兴趣。通过实验, 学生可以验证书本的理论知识、可以增强学习的兴趣和加强解决问题的能力。
实训安排主要是让学生能够独立自主对数字逻辑电路进行设计。学生可以自行选择课题, 然后按照课题的要求自己查找相关的资料, 独自完成整个电路原理图的设计, 并进行焊接, 最终调试成功实现其功能。在实训中出现的问题, 学生可以自行讨论解决, 实在无法解决的问题, 可以让指导老师适当点拨, 启发引导。通过实训, 可以培养学生的创新能力。
3 改变考核方式
考核是教学过程中的一个重要辅助手段, 以往传统的考核方式是以笔试为主, 而且是直接以期末考试为主, 往年的通过率都不是很理想, 这种考核方式也很难测评出学生的实际水平。从多方面因素考虑, 对考核方式进行了改革, 其中笔试的成绩依然比较重要, 笔试由期中和期末两部分组成。实验成绩也由多方面组成, 包含实验的结果、做实验时的态度和做实验时所表现的出来的创新设计的能力。
4 结束语
从教学原则、实践环节以及考核方式三个方面对数字逻辑电路的教学进行了改革, 希望应用型本科的学生能从被动教学转为主动求学。当然, 也对教师提出了更高的要求, 只有不断的提高自身的科研水平和教学能力, 及时总结经验, 继续深化教学改革, 才能获得更好的教学效果。
参考文献
[1]程鸿, 李晓辉.数字电路课程教学改革初探[J].中国科技信息, 2011 (18) :143-144.
