實驗實訓十三 制作三人表決器

實驗實訓十三制作三人表決器設計一個舉重裁判表決電路，要求三個裁判中有兩人以上表示通過，就認為杠鈴完全舉起成功，否則，認為舉起失敗。要求該電路用74LS00，74LS10(3輸入與非門)實現(xiàn)，且伴有LED燈展示。一、目的要求1.掌握常用門電路的邏輯符號及邏輯功能。2.掌握使用集成門電路實現(xiàn)組合邏輯電路的設計方法。二、相關知識1.74LS00與非門與非門是應用最為廣泛的邏輯門電路，由與非門可以轉換成任何類型的其它邏輯門。圖13-2為本實驗所用的TTL系列的74LS00二輸入與非門的引腳排列圖?？梢?，該14引腳的集成電路中共封裝了四只二輸入端與非門，故可簡稱為2輸入四與非門。其它類型的與非門可查器件手冊。集成電路芯片（b）74LS00引腳封裝圖圖13-274LS00芯片外形與封裝圖2.用與非門實現(xiàn)其它邏輯門功能用與非門可實現(xiàn)其它邏輯門的功能。例如，圖13-3為用四個與非門組成一個異或門的邏輯圖。根據組合邏輯的分析法，逐級寫出其邏輯表示式，不難得到，實現(xiàn)的是異或功能。按照圖13-2引腳封裝圖，實訓前應將引腳序號標在邏輯圖中。圖13-3用四個與非門組成一個異或門3.組合邏輯電路的設計組合邏輯的設計步驟一般如圖13-4所示。設計時應注意：

實際邏輯問題實際邏輯問題邏輯抽象列真值表畫卡諾圖圖形化簡簡化表達式畫出邏輯圖寫出與或式公式化簡 圖13-4組合邏輯電路設計流程圖（1）卡諾圖或公式化簡是實現(xiàn)組合電路設計的一個關鍵步驟，其目的是使組成它所用的門電路簡單，使用器件最少。（2）對于實現(xiàn)多輸出組合的電路，為了使得總的邏輯電路最簡，在函數(shù)化簡時不能孤立地考慮單個函數(shù)如何化簡，而應注意盡可能找出多個輸出函數(shù)的同類項，使總體設計最簡。（3）由于電子技術的飛速發(fā)展，各種專用集成電路被研制出來推到市場，故在設計前，應考慮是否有現(xiàn)成的集成電路可以購到。4.表決器的設計（1）分析題意該項目為三人表決器的設計，假設綠燈亮，表示舉起成功；紅燈亮，表示舉起失敗。（2）列真值表三個裁判輸入分別用A、B、C三個邏輯變量表示，同意為1，不同意為0；輸出結果綠燈為1，紅燈為0，則可列出真值表如表13-1所示。表13-1三人表決真值表ABCY（綠燈）（紅燈）0000100101010010111010001101101101011110（3）寫簡化表達式根據真值表，可寫出輸出函數(shù)的與或表達式，即：對上式用卡諾圖化簡，可得：（4）畫邏輯圖對上式兩次求非，可轉換成與非表達式為：根據輸出邏輯表達式，可以畫出邏輯圖如圖13-5所示。圖13-5三人表決器邏輯電路5.發(fā)光電路的設計若綠色發(fā)光二極管亮，表示表決結果為通過；紅色表示表決結果沒通過，則可在Y輸出端通過一個限流電阻接一個綠色發(fā)光二極管接地，再通過一個反相器接紅色發(fā)光二極管與限流電阻串聯(lián)接地。串聯(lián)電阻阻值的計算：考慮到TTL與非門標準高電平約3.6V，LED導通后壓降約為2V，導通電流約為10mA，故限流電阻，取150Ω。本項目可用邏輯電平指示燈來顯示。為了節(jié)省芯片數(shù)量，可以利用74LS10另一個3輸入端與非門作反相器，不過，閑置的兩個引腳都須接在高電平上，如圖13-7所示。6.聲音電路的實現(xiàn)圖13-6是一個用兩個反相器實現(xiàn)的自激振蕩器，只要通上電，電路即可自行振蕩，產生方波，其方波頻率約為，改變C的容量，可以調節(jié)音調的高低。使用時通過在Y輸出端連接一個繼電器驅動電路，將自激振蕩器的電源接在繼電器的兩個動合觸點即可，可以自行設計。根據以上設計，畫出電路如圖13-7所示。圖13-6自激振蕩器圖13-7三人表決器電路三、儀器設備TK406電工與電子技術實驗平臺、74LS00、74LS10、發(fā)光二極管紅色、綠色各一只，150Ω電阻兩只。在本實驗中，輸入的邏輯信號取之于實驗掛箱上的“十二位邏輯電平輸出”，在集成電路區(qū)找到74LS00、74LS10，若沒有，可將相應型號的集成電路芯片插入相應的14引腳插座上。圖13-1數(shù)字電子技術（一）掛箱面板TK406電工與電子技術實驗平臺中的數(shù)字電子技術（一）掛箱面板如圖13-1所示，主要為組合邏輯電路實驗所設計，由下、中、上三部分組成：下部為D0～D11共12位邏輯電平輸出，當撥動開關上移時，輸出顯示燈亮，表示Di（i=0，1，2，…，11）有邏輯高電平輸出。上部為L0～L11共12位邏輯電平指示，當輸入接邏輯信號時，若指示燈亮，表示有Li（i=0，1，2，…，11）邏輯高電平輸入，不亮，則有邏輯低電平輸入。中間部分分三排安置了八個雙列直插插座，其中8腳1個，14腳3個，16腳2個，18腳1個，20腳1個。用于安置常用的門與組合邏輯電路，并給出了所引出的引腳序號。當掛箱上方+5V與下方地線分別通過連接線與電源掛箱相連時，集成電路所用的+5V電源與地分別可以就近從電源插孔+5V與GND中引出。四、內容步驟1.74LS00與非門功能測試在用邏輯門搭建實驗電路時，首先要檢查芯片功能是否正確。將實驗裝置上74LS00的1、2兩輸入引腳接邏輯電平兩輸出端，輸出引腳3接邏輯電平任一指示端。將7、14引腳分別接地、電源。按照下列真值表所列步驟，將實驗結果填入表16-1中，從而完成與非門邏輯功能的驗證。表13-174LS00真值表表13-2圖13-5電路的真值表ABYABY00000101101011112.用四2輸入與非門實現(xiàn)一個異或門按照圖13-5電路接線，為避免接錯，建議先把引腳序號畫在邏輯圖中。仿上個實驗的步驟，以不同的高低邏輯電平依次輸入A、B，將結果填入真值表13-2中，并判斷所實現(xiàn)的邏輯功能。3.三人表決器電路的實現(xiàn)（1）根據以上設計，重畫13-7電路，就近標出引腳序號。在實驗平臺上搭接電路。（2）在實驗平臺上搭接電路，其中輸入端A、B、C接三組邏輯電平輸出端；電路輸出接邏輯電平指示端，勿忘電源（+5V）與地。（3）給實驗電路接通電源，撥動輸入端A、B、C的開關進行不同的組合，觀察發(fā)光二極管的亮滅，驗證電路的邏輯功能。五、注意事項1.TTL電路對電源電壓要求嚴格，注意接在+5V與地之間，千萬不能接在12V上。2.TTL電路的輸出端切忌對電源與地短路。六、預習要求根據所指定的設計題目按步