項目六

三人表決器電路的制作項目六三人表決器電路的制作知識目標掌握與門、或門、與非門、或非門的含義，熟識其圖形符號。掌握每個芯片的結構及芯片的功能。理解數字電路的要求，初步掌握組合邏輯電路的設計。技能目標能夠判斷各芯片的引腳位置。能夠根據給定的實際邏輯要求，設計邏輯電路圖，能正確安裝所選定的電路。能初步具有使用示波器來觀察脈沖波形并識讀主要參數的能力。會根據電路原理圖畫出實物裝配圖。會根據測試結果分析電路故障產生的原因。項目六

三人表決器電路的制作項目六三人表決器電路的制作任務 三人表決器電路的制作知識

樹電子產品裝配及工藝任務描述

在

“數字電路”

的學習中,

組合邏輯電路的設計是一個重要的知識點,

它是以組合邏輯電路分析為依托,

為后續的時序邏輯電路分析和設計打下堅實的基礎。組合邏輯電路的讀圖是學好數字電路的重要環節,

只有看懂理解電路圖,

才能明確電路的基本功能,

才能對電路進行應用、測試和維修。

組合邏輯電路是由與門、或門、與非門、或非門等幾種邏輯門電路組合而成的，組合邏輯電路不具有記憶功能,

它的某一時刻的輸出直接由該時刻電路的輸入狀態所決定，與輸入信號作用前的電路狀態無關。

本任務以三人表決器為例介紹了一種設計方法，以便學生能熟悉常見組合邏輯電路的特點及應用。１１４電子產品裝配及工藝任務成品展示三人表決器電路焊接成品圖如圖６－１

所示。三人表決器電路圖６－１ 三人表決器電路焊接成品圖１１４電子產品裝配及工藝一、

組合邏輯電路的讀圖方法組合邏輯電路的讀圖一般按以下步驟進行。１)

根據給定的組合邏輯電路圖，

由輸入到輸出逐級推導出輸出邏輯函數表達式。

２)

對所得到的表達式進行化簡和變換，得到最簡表達式。３)

由簡化的邏輯函數表達式列出真值表，根據真值表分析，確定電路所完成的邏輯功能。組合邏輯電路讀圖分析的過程如圖６－２

所示。１１４任務相關知識圖６－２ 組合邏輯電路讀圖分析的過程二、

組合邏輯電路的設計方法組合邏輯電路的設計就是根據給定的功能要求，畫出實現該功能的邏輯電路，組合邏輯電路的設計一般按以下步驟進行。１)

根據實際問題的邏輯關系建立真值表。

２)

根據真值表寫出邏輯函數表達式。３)

化簡邏輯函數表達式。４)

根據邏輯函數表達式畫出由門電路組成的邏輯電路圖，

并選用元器件，

常見的組合邏輯電路設計步驟如圖６－３

所示。邏輯化簡是組合邏輯設計的關鍵步驟之一，為了使電路結構簡單以及使用較少的元器件。往往要求邏輯函數表達式盡可能簡單，由于在實際使用時要考慮電路的工作速度和穩定可靠等因素。在較復雜的電路中，還要求邏輯清晰易懂，所以最簡設計不一定是最佳設計。但一般來說，在保證工作速度穩定可靠與邏輯清晰的前提下，盡量使用最少的元器件，以降低成本。圖６－3

常見的組合邏輯電路設計步驟項目六

三人表決器電路的制作

１１５三、

三人表決器電路的組成及原理分析１

三人表決器電路實物圖和原理圖本任務制作的三人表決器電路，主要由７４ＬＳ００

芯片和７４ＬＳ２０

芯片及電阻、按鍵等輔助元器件組成，其元器件實物連接如圖６－４

所示，電路原理圖如圖６－５

所示。圖６－４

三人表決器電路元器件實物連接圖電子產品裝配及工藝１１６電路原理圖如圖６－５

所示。圖６－５ 三人表決器電路原理圖電子產品裝配及工藝２

三人表決器電路所用芯片簡介１)

７４ＬＳ００

芯片是常用的具有四組

２

輸入端的與非門集成電路。

邏輯功能為“

有

０

出

１，全１

出０”，其芯片引腳排列、芯片實物分別如圖６－６

(

ａ)、

圖６－６

(

ｂ)

所示；其邏輯符號如圖６－６

(

ｃ)

所示。１１６圖６－６

７４ＬＳ００

芯片介紹(ａ)

７４ＬＳ００

芯片引腳排列。(ｂ)

７４ＬＳ００

芯片實物。

(ｃ)

７４ＬＳ００

邏輯符號項目六

三人表決器電路的制作２)

７４ＬＳ２０

芯片是常用的二組４

輸入端的與非門集成電路，邏輯功能為

“

有

０

出

１，

全

１

出０”

，其芯片引腳排列、芯片實物分別如圖

６－

７

(

ａ)、

圖

６－

７

(

ｂ)

所示，其邏輯符號如圖６－７

(

ｃ)

所示。１１７圖６－７ ７４ＬＳ２０

芯片介紹(ａ)

７４ＬＳ２０

芯片引腳排列

(ｂ)

７４ＬＳ２０

芯片實物

(ｃ)

７４ＬＳ２０

芯片邏輯符號項目六

三人表決器電路的制作３)

三人表決器電路工作原理圖６－５

中，電路由７４ＬＳ００

的四組２

輸入端的與非門集成電路與７４ＬＳ２０

的二組４

輸入端的與非門集成電路構成，３

個按鍵開關分別代表

Ａ、

Ｂ、

Ｃ，

用一只ＬＥＤ

指示燈來顯示表決結果，當

Ａ、

Ｂ、

Ｃ

中有任意兩人按下按鈕后，工作電路向７４ＬＳ００

中任意一個與非門電路的輸入端輸入兩個高電平，７４ＬＳ００

的輸出端

Ｙ

輸入進７４ＬＳ２０

任意一個與門非電路中，電路只要滿足一個條件即輸出端有電壓輸出，ＬＥＤ

發光二極管就能被點亮。四、

三人表決器邏輯電路設計設計要求:

三人分別用手指控制三個按鍵開關Ａ、

Ｂ、

Ｃ

來表示自己的意愿，

如果對某提案表示同意，

就把自己的按鍵按下

(

表示高電平)

，

如果不同意就不按下按鍵

(

表示低電平)

，表決結果用

ＬＥＤ

(

高電平亮)

顯示。當三人表決某人的提案時，

有兩人或兩人以上同意，

提案通過，

電路板上

ＬＥＤ

燈亮，否則提案不通過，電路板上

ＬＥＤ

燈不亮，用與非門來實現該電路。１１７電子產品裝配及工藝１

根據題意列出三人表決電路真值表設

Ａ、

Ｂ、

Ｃ

三人為輸入變量，

同意提案時用輸入

“

１”

表示，

不同意時用輸入

“

０”

表示，表決結果

Ｙ

為輸出變量，

提案通過用輸出

“１”

表示，

提案不通過用輸出

“０”

表示，

由此可列出表決電路真值表，

如表６－１

所示。表６－１ 表決電路真值表輸 入輸 出ＡＢＣＹ００００００１００１０００１１１１０００１０１１１１０１１１１１１１８電子產品裝配及工藝２

根據真值表寫出邏輯函數表達式由公式化簡法或卡諾圖化簡法得出最簡邏輯函數表達式，并將其演化成

“

與非”

的形式，如圖６－８

所示。３

根據邏輯函數表達式畫出邏輯電路圖根據邏輯函數表達式畫出用

“

與非門”

構成的邏輯電路圖，

如圖６－９

所示。１１８圖６－９

“

與非門”

構成的三人表決器邏輯電路圖圖６－8

“

與非門”

形式項目六

三人表決器電路的制作五、

電路板的設計１

備齊元器件及設備

元器件及設備清單如表６－２

所示。序號名稱標號規格數量單位圖例參考價格/

元１集成芯片ＩＣＩ７４ＬＳ００１只２２集成芯片ＩＣＩ７４ＬＳ２０１只２３集成電路座ＤＩＰ－１４芯片座１只０

.８４電阻器Ｒ１

~

Ｒ４１

ｋΩ４只０

.１５１１９表６－２

元器件及設備清單項目六

三人表決器電路的制作序號名稱標號規格數量單位圖例參考價格/

元５按鍵開關Ｓ１

~

Ｓ４６

ｍｍ×６ｍｍ×５

ｍｍ４只０

.１５６發光二極管ＬＥＤ紅?５

ｍｍ１只０

.２７導線芯徑

０

.５

ｍｍ單股銅線若干ｍ略０

.５８直流穩壓電源±５Ｖ１只略略１１９表６－２ 元器件及設備清單續表電子產品裝配及工藝１２０2電路的整體布局三人表決器電路布局裝配圖如圖６－１０

所示。圖6-10三人表決器電路布局裝配圖電子產品裝配及工藝六、

技能拓展由觸發器構成的一個４

人競賽搶答器的制作，其內容如下。１)

每個參賽者控制一個按鈕，用按動按鈕發出搶答信號

。２)

競賽主持人另有一個按鈕，用于將電路復位。３)

競賽開始后，先按動按鈕者將對應的一個發光二極管點亮，此后其他３

人如果再按動按鈕，則對電路不起作用。１

電路的整體布局

４

人競賽搶答器電路圖如圖６－１１

所示。１２０圖6-11四人競賽搶答器電路布局裝配圖項目六

三人表決器電路的制作２

電路功能介紹圖６－１１

的電路圖是由集成觸發器構成的供

４

人用的競賽搶答器線路，用以判斷搶答優先權，在競賽搶答器中，Ｓ

為手動清零控制開關，Ｋ１

、

Ｋ２

、

Ｋ３

、

Ｋ４

為搶答按鈕開關，該電路具有如下功能。１)

開關

Ｓ

為總清零及允許搶答控制開關

(

可由主持人控制)

，當開關

Ｓ

被按下時搶答電路清零，這時７４ＬＳ１７５

的輸出Ｑ１

~

Ｑ４

全為０，

所有發光二極管ＬＥＤ

均熄滅，松開Ｓ

后則允許搶答，

由搶答按鈕開關

Ｋ１

~

Ｋ４

實現搶答信號的輸入。２)

當主持人宣布“搶答開始“后，首先作出判斷的參賽者立即按下開關，對應的發光二極管被點亮。同時，通過與非門７４ＬＳ２０

送出信號鎖住其余３

個搶答者的電路，從而不再接收其他選手的信號

(

即此時再按其他任何一個搶答開關均無效，指示燈仍“保持”第一個開關按下時所對應的狀態不變)

，直到主持人再次清除信號為止。３

電路連接檢測所用的器件，

按圖６－１１

連接電路，

先在電路板上插接好

ＩＣＩ

器件，在插接器件時，要注意ＩＣＩ

芯片的豁口方向

(都朝左側)，

同時要保證

ＩＣＩ

管腳與插座接觸良好，

管腳不能彎曲或折斷?

指示燈的正、

負極不能接