逻辑电路教学设计

逻辑电路教学设计（精选9篇）

篇1：逻辑电路教学设计

逻辑电路教学设计

【教学目的】

1、初步了解简单的逻辑电路

2、通过实验，理解“与”、“或”、“非”逻辑电路中结果与条件的逻辑关系

3、会用真值表表示简单的逻辑关系

4、体会逻辑电路在现实生活中的重要作用，并能设计一些简单的逻辑电路

5、初步了解集成电路，关注我国集成电路的发展现状，培养其爱国情操

【教学重点】

三种门电路的逻辑功能和真值表的意义

【教学难点】

理解逻辑关系的涵义以及动手操作验证基本门电路的逻辑功能

【教学设计】

【新课导入】

新课引入:让学生列举我们家庭生活中有哪些数字设备? 提出问题:这些数字设备是如何工作的?它们是如何记录信号和传输信号的? 我们就像生活在数字化技术的“海洋”里，越来越多的数字电子设备正在走进我们的千家万户，那么什么是数字化技术？有什么优点？让我们一起走进数字信号技术的基础电路——门电路。说明：在计算机中用二进制数“0”和“1”表示假和真可以使计算速度加快。而在门电路中也用0和1表示条件不成立或成立。

【新课教学】 1.与门电路

实物投影课本实验一——指导学生观察与思考下列问题:(1)只有S1闭合，灯泡亮吗？(2)只有S2闭合，灯泡亮吗？(3)什么时候灯泡才亮？

(4)假设开关闭合，逻辑“真”，用“1”表示，反之“假”用“0”表示；同理灯 泡亮，用“1”，灯泡灭，用“0”，完成课本的真值表.A（S1）B（S2）Z（Q）教师:与门的输出输入看起来象数学的什么运算？ 0 0 ——乘法

0 1 教师：对，与门的“与”在逻辑上就是共同的意思，即当全部 1 0 条件共同具备时，才能产生一定的结果。1 1 与门符号如右。书本利用二极管实现与门功能的电路图。体会二极管的单向导电性在这里所起的作用。

2.或门电路

实物投影课本实验二—右图: 指导学生观察与思考下列问题:(1)只有S1闭合，灯泡亮吗？(2)只有S2闭合，灯泡亮吗？(3)S1、S2同时闭合,灯泡亮吗?(4)开关闭合，逻辑“真”，用“1”表示，反之“假”用输入 输出 “0”表示；同理灯泡亮，用“1”，灯泡灭，用“0”，请同学A（S1）B（S2）Z（Q）们完成课本上或逻辑真值表.0 0 0 1 或门符号: 1 0 3.非门电路 1 1 实物投影课本实验三—右图:指导学生观察与思考下列问题:(1)灯泡什么时候亮?(2)灯泡什么时候熄灭?(3)开关闭合，逻辑“真”，用“1”表示，反之“假”用“0”表示；输入 输出 同理灯泡亮，用“1”，灯泡灭，用“0”，请学生完成课本上非逻辑真S Q 值表.0 4.门电路的应用

三种基本的门电路在实践中更多的是以组合的形式出现复合门电路,这此复合的门电路可以制成各种编码器,译码器,计数器,触发器,存储器等,广泛应用于社会生产和人们生活中,如本节课开头列举的数字设备等.下面通过实验来探究门电路的逻辑功能.（1）非门电路的应用实例: 简易火警报警器——请同学们看书本P85，右下角的图。讨论其电路结构。请学生画成常见的电路图形式。

可以看出，该电路图是一个应用非门构成的电路．图中R是可变电阻，R’是一个热敏电阻，L是一个蜂鸣器，G是一个非门。

让学生回顾上一节课的分组实验中的热敏电阻，它有什么特点？（温度升高时阻值降低）——对，这是一种负温度系数的热敏电阻，当温度较低时，热敏电阻的电阻值非常大，而在电路中是由R和R’串联分压。R’远大于R;使A点表现为高电势——1，输出为0，蜂鸣器两端无电势差，不发声。而当火警发生时，热敏电阻的阻值就会降低，从而远小于电阻R的阻值．从而使输入端A点的电势接近0，非门输出端为高电势，这样蜂鸣器两端获得一个能发声的工作电压，蜂鸣器就会发出声音报警．

[拓展] 由于电阻R和R’之间存在一个分配电压的问题，因此，调节可变电阻尺，可以改变报警器的灵敏度．想一想，为了使报警器更灵敏，R应取得大一些，还是小一些?（2）与门电路的应用实例：温度和水位自动控制电路（如书P85）

在锅炉、冰箱、空调和热水器等用电器上都需要温度控制。比如热水器，我们希望设定温度为80oC的话，要是水温经散热后一低于该设定，就能自动加热。但是又要防止一个危险，如果水位低于某处，加热器是不能启动的，因为这时内部空气多，加热容易使容器爆裂。这里的条件和加热器启动的结果之间有什么逻辑关系？可以用什么门电路来实现？ 学生讨论——把温度低于设定值做为一个条件；把水位高于临界线做为一个条件，只有当两个条件都是真——1的情况，加热器才能启动——1；这是与的关系。

请学生参照教材相关图示具体讨论一下，A的电势高低是怎样表达了温度高时为0，温度低时为1的条件的？（类似于火警报警器，可用Y与RT串联分压来解释）B的电势为什么又和水位能联系起来？（当水位低时，R所在线断路，R为等势体，其电势为零，水位高与接触器时，R电路接通，B电势为+5V——输入为1）

而J为继电器，教师简单画出电磁铁和衔铁，略述继电器的构造和原理。但AB条件同时成立时输出的Z为高电势1，所以J两端有电势差，将有电流产生磁性，吸引衔铁，接同加热电路。使水温升高。

5.巩固练习： 手册例3——要求学生用两个门电路实现三人表决的功能（先一或门再一与门）

小结——门电路可以看作是一种条件开关。它有一个或多个输入端和一个输出端。只有当输入信号满足一定的条件时，门才开启，信号才能通过。条件得不到满足，门就关闭，信号就不能通过。换句话说，门电路的输出和输入之间存在着一定的逻辑关系。不同的门电路，输出与输入之间的逻辑关系也不同。

【课后作业】见教材相关作业P77 课后反思

逻辑电路是学生第一次接触到集成电路相关知识，学生学习兴趣高，但是因为和此前的电路相关问题解决方式有很大的不同，很多学生是学起来兴趣盎然，做起来束手无策。初步解决策略：加强实验教学，增加感性知识；指导学生进行初步的逻辑电路设计，提高兴趣增加动手能力。

篇2：逻辑电路教学设计

高三电学教学案

课题：基本逻辑门电路

授课班级：

【学习目标】：

1．了解逻辑门电路的定义和分类、基本逻辑门电路的电路图

2．.掌握基本逻辑门电路的逻辑符号（重点）

3．.掌握基本逻辑门电路的逻辑功能及三种表示方法（真值表、逻辑函数表达式、波形图）

（重点及难点）一.知识链接（课前准备）

1、数字电路中输入条件与输出条件之间的关系叫________关系。

2、数字电路中两种对立的逻辑状态用逻辑值_____和____表示。

3、在数字电路中，输出信号与输入信号之间的三种基本逻辑关系：___逻辑、___逻辑和____逻辑。

4.下列电路满足什么条件时灯泡HL发光？分别实现了什么逻辑关系？

二、知识梳理：

（一）、逻辑门电路的定义和分类（了解）1.逻辑门电路的定义：

指实现某种_______关系的电路，这些电路像门一样按照一定的条件开或关，所以又称____电路。2.分类

(1)_______逻辑门电路：与门、或门、非门

(2)_______逻辑门电路：与非门、或非门、与或非门、异或门等

（3）_______逻辑门电路：TTL、CMOS

（二）基本逻辑门电路 1.电路图（了解）

与门电路 或门电路 非门电路

2．逻辑符号（掌握）

3.逻辑功能（掌握）

根据三种逻辑门电路的输入与输出逻辑关系的表格，归纳出它们的逻辑功能

与门电路 或门电路 非门电路

0 0 0 1 0 1 1

有__出0，全__出1

有__出1，全__出0

有__出1，有__出0

4.逻辑功能的表示法（掌握）

1）真值表-----

输入与输出的_______表格

(上表)

2）逻辑表达式

Y=A___B

Y=A___B

Y= ___ 与门 或门 非门

3）波形图

与门 Y

非门Y

或门 Y

沉着冷静，斗志旺盛；不骄不躁，举重若轻；信心充足，奋发前行；遇易不喜，遇难不惊；乐观进取，尽其所能。

三．典型例题：

1．下图为某逻辑电路的输入信号A、B和输出信号Y的波形，试列出真值表，写出逻辑表达式，五、拓展训练：

1.如图所示的逻辑门电路和输入波形，画出输出Y的波形。并说明该电路是哪种门电路？

2．下列真值表符合哪种门电路的逻辑功能？请写出逻辑表达式。

四、基础知识检测：

1．不属于基本逻辑门电路的是（）

A.与门

B.与非门

C.或门 D.非门

2.与门电路的逻辑功能是（）

A.有0出1，全1出0 B.有1出0，全0出1 C.全1出1，有0出0 D.同出1，异出0 3.只有当输入变量全为0时，输出才为0的逻辑门电路是（A.异或门 B.与门 C.或门 D.非门

4.能出现“有1出0，有0出1”逻辑功能的是（）电路。A.与非门 B.与门 C.或门 D.非门 5.两个输入端的或门电路表达式为（）

A.Y=AB B.Y=A/B C.Y=A+B D.Y=A 6．不是数字电路的逻辑功能表示法的是（）

A.逻辑函数表达式 B.波形图 C.二进制 D.真值表

2.如图所示某逻辑门电路的输入信号 A、B、C和输出信号Y的波形,试列出真值表，分析其逻辑功能，写出逻辑表达式。

3.某人设计了一个联动报警器，请你利用门电路的逻辑功能分析其报警原理。

课内作业：

1.画出基本逻辑门电路的逻辑符号，列出真值表，写出逻辑表达式和逻辑功能 2.学海领航288页

二、2.课外作业：

数字化在我们生活的每一个角落，你知道居民小区的楼道采用声光同控照明灯是应用哪

篇3：组合逻辑电路设计与仿真

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.

篇4：逻辑电路教学设计

【关键词】卡诺图；《数字逻辑电路》；教学措施

《数字逻辑电路》是计算机技术中的基础知识，是很多中职院校的电子信息工程、电子信息科学与技术、电子科学与技术各专业必修的学科基础课和技术基础课。但是在教学中，如何使得数字逻辑课程学习中不借助任何实验仪器， 从而能直观地看到逻辑电路设计的结果，是教学中的难点与重点。随着教学技术的发展与教学理念的概念，在《数字逻辑电路》教学中，卡诺图的运用广泛而灵活。本文具体探讨了卡诺图在《数字逻辑电路》教学中的运用情况，现报告如下。

一 .《数字逻辑电路》的教学特点

（一）《数字逻辑电路》的内容特点

由于《数字逻辑电路》有易于集成、传输质量高、有运算和逻辑推理能力等优点，因此被广泛用于计算机、自动控制、通信、测量等领域。而《数字逻辑电路》的第一个内容特点是为了突出“逻辑”两个字，使用的是独特的图形符号。当前最新教学版本的《数字逻辑电路》中有门电路和触发器两种基本单元电路，其是以晶体管和电阻等元件组成的。比如在 TTL 电路还是 CMOS 电路中，按逻辑功能要求把这些图形符号组合起来画成的图就是逻辑电路图。

（二）《数字逻辑电路》的教学目的

本课程的主要任务是培养学生掌握《数字逻辑电路》方面的基本理论，基本知识和基本技能；了解《数字逻辑电路》技术和实际器件的现状与发展趋势；培养学生独立分析问题和解决问题的能力；与实验课配合，通过实验课的基本训练，理论联系实际。掌握典型《数字逻辑电路》的基本分析方法、设计步骤、实验手段和调试技能；为进一步深入学习专业知识以及电子技术在相关专业中的应用奠定良好的基础；具有较强的查阅电子技术资料的能力和从网络上获取有关信息的能力。

（三）《数字逻辑电路》的教学要求

在现代电子产品中，学生要想真正理解这些电子产品的工作原理，作为基础，数字逻辑课程的学习也是必不可少的。比如在逻辑门电路中，其教学的内容主要为三种基本逻辑门（与、或、非）电路及几种复合逻辑门电路（与非、或非、异或、与或非门）的特性、二极管及三极管的开关特点、二极管（三极管的开关特性），分立元件组成与工作原理、TTL反相器的工作原理，静态输入输及输入端负载特性与开关特性。

二.《数字逻辑电路》教学中存在的问题

长期以来，中职院校的《数字逻辑电路》教学由于受“重理论、轻实践”的传统观念影响，理论教学成分居多，学生普遍不重视实验。《数字逻辑电路》实验设备的开发也受此因素影响，滞后于现代教学的需要。同时我们知道，数字电子技术的功能是通过逻辑函数来实现的，而逻辑函数一般是基本逻辑或、与、非的复合表达，导致教学难度加大。同时《数字逻辑电路》的理论教学教法单一，只侧重于知识点的传授，理论和实践结合少，缺乏实物的展示，难于理解，控制逻辑电路的分析单调，而在实习操作时又要从头学起，很难达到素质教育的要求，不但给学生的学习造成很大困难，也造成了重复教学和资源浪费，更影响了教学质量的提高和应用性、技能型人才的培养。

三. 卡诺图在《数字逻辑电路》教学中的运用措施

（一）卡诺图的应用价值

在《数字逻辑电路》教学中，为了实现某种复合逻辑的最简数学表达意味着对应的技术成本较低；所以化简逻辑函数既具有理论价值，也具有现实意义，其具体方法包括公式化简法与卡诺图化简法。在教学中，为使学生正确认识卡诺图，我们需要依据《数字逻辑电路》课程的教学特点，结合学生应具有的能力和知识结构，从卡诺图的常规用法和特殊用法两方面探讨了卡诺图在《数字逻辑电路》教学中的运用，为今后的教学起到更好的参考和借鉴作用。其能形象直观地为使用者演示其工作原理，即使其面对的展示对象是毫无相关知识的相关学生，也能让他们在短时间内 了解简单的逻辑电路，在寓教于乐中发现数字逻辑的无限趣味和魅力，从小培养对科学热爱和严谨认真处事的态度。

（二）卡诺图在《数字逻辑电路》教学中的运用方法

力求使学生立于主体地位，教师必须进行角色的转换和地位的改变，从传统的讲授者、灌输者转变为引导者、主持人，转变为走到学生中间指导、交流、讨论和共同学习的朋友；要对学生充满信任和理解，遇到困难时，应适时点拨。在课堂上应鼓励学生大胆设想，有发现，有创新，敢于别出心裁，标新立异。同时学生参与课堂并非只有提问一种形式，也可以采用分组讨论或学生之间提出问题、解决问题等多种教学方法，在今后的教学中还需根据实际情况考虑设计。其次是积极进行职业活动导向法教学，其核心是要求学生在学习中不仅要用脑，而且要“脑、心、口、手”并用，共同参与活动来完成学习将学生认为枯燥的《数字逻辑电路》知识通过活动转变为生动的学习内容，有利于培养学生的综合职业能力。第三是备学生不足，多设计几种学生回答的可能性，一定能使师生之间的沟通更好。也需要强化学生的实际训练，比如在数字逻辑电路的控制线路中，先分析机械运动方式和电气动作要求，再把常用数字逻辑电路的控制线路化整为零.同时灵活借助多媒体教学资源，把每个基本控制线路不同控制要求讲清楚，这样就把基本控制线路和数字逻辑电路控制有机地结合起来了，提高了学生学习兴趣，而且实际训练时间增多了，有利于教学目标的完成。

总之，卡诺图在《数字逻辑电路》教学中的运用以实践与实验为线索，把理论教学内容溶于每一个活动之中，充分挖掘和激活学生的潜能，充分调动和发挥学生的积极性、主动性和参与性，培养出适应社会需要的高素质人才。

参考文献：

[1] 陈静.概念图/思维导图在计算机教学中的应用研究[D].广西师范学院，2010年.

[2] 张光凯.项目教学法在《数字逻辑电路》教学中的实践[J].职业，2007年23期.

[3] 刘杰.《数字逻辑电路》教材改革浅析[J].职业，2010年14期.

[4] 黄杰勇，邓春健.基于Verilog HDL的数字逻辑电路教学改革与探索[J].计算机教育，2008年16期.

[5] 宋俐荣，杨一荔.论数字逻辑电路的特点在教学中的重要性[J].科教文汇，2010年03期.

[6] 冯钧.数字逻辑电路课程教学改革初探[J].科技风，2009年20期.

篇5：数字电路与逻辑设计实验报告

课程名称

数字电路与逻辑设计

专

业

计算机科学与技术

班

级

姓

名

刘

腾

飞

学

号

09030234

指导教师

王

丹

志

成绩

2010年 年 11月 月 10 日

实验题目：

译码器、数据选择器及其应用

一、实验目的 1、掌握中规模集成译码器与数据选择器的逻辑功能与使用方法

2、熟悉数码管的使用 3、学习用数据选择器构成组合逻辑电路的方法 二、实验原理 1 1、中规模集成译码器 74 LS 138

74LS138是集成3线－8线译码器，在数字系统中应用比较广泛。图-1是其引脚排列。其中 A2、A1、A0为地址输入端，0Y～ 7Y为译码输出端，S1、2S、3S为使能端。

图-1 74LS138真值表图-2如下：

图-2 74HC138工作原理为：当S1=1，S— 2+S — 3=0时，器件使能，电路完成译码功能，输出低电平有效。当S=0，S— 2+S — 3=X时，或S1=1, S— 2+S — 3=1,译码器被禁止，所有输出同时为1 2 2、双4 4 选1 1 数据选择器

74LS153 ?

所谓双4选1数据选择器就是在一块集成芯片上有两个4选1数据选择器。引脚排列如图-3所示，功能表如图-4所示。

图-3

输入 输出 S—

A1 A0 Q 1 0 0 0 0 X 0 0 1 1 X 0 1 0 1 0 D0 D1 D2 D3 图-4

1S—、2S — 为两个独立的使能端；A1、A0为两个公用的地址输入端；1D0~1D3和2D0~2D3分别为两个4选1数据选择器的数据输入端；Q1、Q2为两个输出端。

当使能端1S—（2S —）=1时，多路开关被禁止，无输出，Q=0。

当使能端1S—（2S —）=0时，多路开关正常工作，根据地址码A1、A0的状态，将相应的数据D0~D3送到输出端Q。3、8 8 选1 1 数据选择器 74LS151

74LS151为互补输出的8选1数据选择器，引脚排列如图-5所示，功能表如图-6所示。

图-5

图-6 选择控制端（地址端）为A2~A0，按二进制译码，从8个输入数据D0~D7中，选择一个需要的数据送到输出端Q，S— 为使能端，低电平有效。

使能端S— =1时，不论A2~A0状态如何，均无输出，多路开关被禁止。

使能端S— =0时，多路开关正常工作，根据地址码A2、A1、A0的状态选择D0~D7中某一个通道的数据输送到输出端Q。

三、实验设备及器件 ●

硬件：PC机一台 ●

软件：QuartusⅡ5.0集成开发环境 四、实验内容 1.使用74LS138实现逻辑函数 F=A’B’C’+AB’C’+ABC 2.使用74LS151实现逻辑函数 F=AB’+A’B+AB 3.使用74LS153实现逻辑函数 F=A’BC+AB’C+ABC’+ABC

五、实 验过程 1、使用74LS138实现逻辑函数 F=A’B’C’+AB’C’+ABC ① 由74LS138功能表（图-1）可知电路图连接如图-7所示

图-7 ② 经编译检查无错（图-8）

图-8

③ 对其进行仿真，设置好一定仿真时间区域与输入波形后启动仿真器得仿真结果如图-9

图-9 2、使用74LS151实现逻辑函数F=AB’+A’B+AB

①将输入变量C、B、A作为8选1数据选择器的地址码A2、A1、A0。使8选1数据选择器的各个数据输入D0~D7分别与函数F的输出值一一对应，即A2A1A0=CBA、D0=D2=D3=0、D0=D4=D5=D6=D7=1则输出Q便实现了函数AB’+A’B+AB接线图如图-10

图-10 ②经编译检查无错（图-11）

图-11 ③对其进行仿真，设置好一定仿真时间区域与输入波形后启动仿真器得仿真结果如图-12

图-12 3、使用74LS153实现逻辑函数 F=A’BC+AB’C+ABC’+ABC

①函数F有3个输入变量A、B、C，而数据选择器有2个地址端A1、A0少于数据函数输入变量个数，在设计时可任选A接A1，B接A0。接线如图-13

图-13

②经编译检查无错如图-14

图-14 ③对其进行仿真，设置好一定仿真时间区域与输入波形后启动仿真器得仿真结果如图-15

篇6：《数字电路与逻辑设计》考试大纲

（一）基本要求

1.掌握二进制、八进制、十进制、十六进制及其转换方法，掌握常用编码及其表示十进制数的方法，掌握逻辑代数的逻辑运算、公式和规则，掌握逻辑函数及其表示方法，掌握逻辑函数的化简方法；

2.掌握TTL、CMOS逻辑门的逻辑功能、电气特性、应用和使用注意事项；

3.掌握组合逻辑电路的特点，掌握用传统方法分析和设计组合逻辑电路，重点掌握常见中规模组合逻辑器件（MSI）（译码器、数据选择器、运算电路）的逻辑功能和应用，了解组合逻辑电路中的冒险现象；

4.掌握触发器的分类和逻辑功能，重点掌握主从型、边沿型触发器的特点和应用；

5.掌握时序逻辑电路的特点，掌握时序逻辑电路的分析方法和设计方法，重点掌握常见中规模时序逻辑器件（MSI）（CT74160、CT74161、CT74163、CT7490、CT74194）的逻辑功能和用SSI、MSI器件构成任意模值计数分频器的方法；

6.熟悉半导体存储器（SAM、ROM、RAM）的结构特点、工作原理和扩展方法，掌握ROM、PROM阵列在组合逻辑设计中的应用；了解可编程逻辑阵列（PLA）实现组合和时序逻辑的方法；

7.掌握脉冲信号和脉冲电路的特点，掌握施密特触发器，单稳态触发器和多谐振荡器等脉冲电路的应用，掌握用555定时器构成的施密特触发器，单稳态触发器和多谐振荡器等脉冲电路的工作原理、波形分析及主要参数的估算。

（二）指定参考书：

篇7：智力竞赛抢答器逻辑电路设计

一、简述

智力竞赛是一种生动活泼的教育方式，通过抢答和必答两种答题方式能引起参赛者和观众的极大兴趣，并且能在极短的时间内，使人们迅速增加一些科学知识和生活常识。

进行智力竞赛活动时，一般将参赛队员分为几组；答题方式为必答和抢答两种；答题有时间限制；当时间到时有警告；答题之后有主持人判断是否正确；显示成绩评定结果。抢答时，要判定哪组优先，并通过显示和鸣叫电路予以指示。因此，要完成以上智力竞赛抢答器逻辑功能的数字逻辑控制系统，至少应包括以下几个部分： 记分显示部分； 判别、控制部分； 计时电路和音响部分。

二、设计任务和思路

1.抢答器同时供6名选手或6个代表队比赛，分别用6个按钮S1 ~ S6表示。

2.设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。

3.抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。

4.抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）。当主持人启动“开始”键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间0.5秒左右。

5.参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。

6.如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示0。

三、方案论证与比较：

与普通抢答器相比，本作品有以下几方面优势：

1、具有清零装置和抢答控制，可由主持人操纵，避免有人在主持人说“开始”前提前抢答违反规则。

2、具有定时功能，在10秒内无人抢答表示所有参赛选手获参赛队对本题弃权。3、10秒时仍无人抢答其报警电路工作表示抢答时间耗尽并禁止抢答。

四、电路图

1．数字抢答器总体方框图

2．参考电路

五：各单元部分电路设计如下：

(1)抢答器电路

该电路完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号；二是禁止其他选手按键操作无效。工作过程：开关S置于“清除”端时，RS触发器的 端均为０，４个触发器输出置０，使74LS148的 ＝０，使之处于工作状态。当开关S置于“开始”时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将键按下时（如按下S5），74LS148的输出 经RS锁存后1Q=1,=1,74LS48处于工作状态，４Q３Q２Q=101,经译码显示为“５”。此外，1Ｑ＝１，使74LS148 ＝１，处于禁止状态，封锁其他按键的输入。当按键松开即按下时，74LS148的 此时由于仍为１Ｑ＝１，使 ＝１，所以74LS148仍处于禁止状态，确保不会出二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。如有再次抢答需由主持人将Ｓ开关重新置“清除”然后再进行下一轮抢答。

（2）报警电路

由555定时器和三极管构成的报警电路如图4所示。其中555构成多谐振荡器，振荡频率fo＝1．43／［（RI＋2R2）C］，其输出信号经三极管推动扬声器。PR为控制信号，当PR为高电平时，多谐振荡器工作，反之，电路停振。

（3）时序控制电路

时序控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下三项功能：

①主持人将控制开关拨到“开始”位置时，扬声器发声，抢答电路和定时电路进入正常抢答工作状态。

②当参赛选手按动抢答键时，扬声器发声，抢答电路和定时电路停止工作。

③当设定的抢答时间到，无人抢答时，扬声器发声，同时抢答电路和定时电路停止工作。

六、仪器：

1.集成电路74LS148 1片，74LS279 1片，74LS48

3片，74LS192 2片，NE555 2片，74LS00 1片，74LS121 1片。

2.电阻

510Ω 2只，1KΩ 9只，4.7kΩ l只，5.1kΩ l只，100kΩ l只，10kΩ 1只，15k Ω 1只，68kΩ l只。

3.电容 0.1uF 1只，10uf 2只，100uf 1只。

4.三极管 3DG12 1只。

5.其它：发光二极管22只，共阳极显示器1块。

七、扩展功能：

1、可以设计声控装置，在主持人说开始时，系统自动完成清零并开始计时的功能。

2、在主持人读题的过程中，禁止抢答，可以在主持人控制的开关上另接一个

选择开关电路，即可实现“违规者可见”的功能，即在主持人读题时如果有人违反比赛规定抢先按动按钮，显示器可以显示是哪个参赛队抢先，便于作出相应的处理。

八、心得体会：

经历数星期的电子竞赛眼看尘埃落定，感觉忍不住要长出一口气。我们组的3位成员除学习外均有一定的日常工作，数日来，为了这个竞赛可谓废寝忘食，在实验室里日出而作，日落不息。将所有的课余时间均奉献给了这个比赛。

结果怎样已然不再重要，在这几日里，我们经历了阶段性成功的狂喜、测试失败后的绝望、陷入困境时的不知所措，重新投入的振作。这样的比赛是无法孤军作战的，只有通力合作才有可能成功。3位成员在数日里的朝夕相伴中培养出了无与伦比的默契和深厚的友谊。

除此之外，我们还掌握了书本以外的电子技术知识，培养了专心致志的工作学习习惯，懂得了相互之间的理解与体谅，可谓获益匪浅。

篇8：交通灯数字逻辑电路的设计

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) .

篇9：逻辑电路教学设计

【关键词】三人多数表决器 电路设计 Multisim10仿真

在组合逻辑电路设计的学习环节中，将学习过程中接触到的电路设计题目通过整理分析，不难发现有这样的两个特点，其一，对于同一题目电路的设计，可采用基本逻辑门、译码器、数据选择器、加法器等不同的设计方案。学习者通过多种设计方案的整理和分析，可加强对电路的理解，掌握更多的设计思路，这些设计思路将所学知识联系起来，通过以点到面的学习方式达到系统掌握知识的目的。其二，对于不同题目的电路设计，可采用相同设计方案。如果不同题目根据其电路功能写出来的真值表相同，就意味着可以采用相同的电路来完成其功能，通过把这种类型的设计题目搜集和归类，可以节省大量的电路设计时间，对学生学习效率的提高和知识的综合应用都会起到很大作用。

本文以三人多数表决器电路设计为例，从两方面探讨和总结了电路设计题目的特点，希望学习者能够借鉴这种学习方法，达到综合掌握知识的目的。

1 三人多数表决器电路设计举例

假设题目要求设计一个三人表决器电路[1]，当表决某个提案时，多数人同意，则提案通过，少数人同意时，提案被否决。

由组合逻辑电路设计步骤[2]，首先定义变量，设三个人分别用A、B、C表示，同意提案时用1表示，否则用0表示，提案表决结果用Y表示，Y为1表示提案表决通过，Y为0则不通过。其次，写真值表，根据上述定义，把题目设计要求的文字信息转化为数字信息的真值表，具体见表1所示。最后， 由表1所示真值表得到逻辑函数表达式为：

表1 三人表决器真值表

输入 输出

A B C Y

0 0 0 0

0 0 1 0

0 1 0 0

0 1 1 1

1 0 0 0

1 0 1 1

1 1 0 1

1 1 1 1

2 “一题多解法”在电路设计中的应用

所谓“一题多解法”是指在设计同一个电路时，采用不同的设计方法。由于数字电路是用0、1代码表示特定含义的电路设计，任何题目在设计是都要把文字信息转换为数字信息，即用真值表的数字信息来体现电路的功能。根据这个特点在电路设计时，我们除采用传统的用与或非实现电路设计外，还可以采用各种中规模集成块来实现电路设计，只要设计出来的电路经过测试，得到的真值表和题目要求的真值表相同，那么就可以实现题目的要求。这种采用不同思路设计电路的做法，对学生思维扩展和知识综合应用方面起到了积极的作用。下面以三人多数表决器电路设计为例，介绍不同设计思路在电路设计中的应用[3]。

2.1采用基本逻辑门设计

在采用组合逻辑电路现实时，根据表达式（2）的特点，采用1个异或门、一个或门和两个与门就可完成电路搭建和测试，具体设计电路如图1所示，笔者用Multisim10仿真软件进行测试[4]，其结果完全和表1相同，达到了三人多数表决器的设计要求。

图1 基本逻辑门实现三人表决器功能仿真界面

2.2采用译码器设计

译码器74LS138是根据三个地址输入端的输入情况，在同一时刻输出其中一个Yi，译码器是组合逻辑电路设计中很重要的一个中规模集成电路，根据74LS138的工作原理，我们将表达式（1）化为：

由表达式（3）和译码器工作原理可设计出图2所示电路，经测试结果与表1数据一致，由此可见采用译码器也能实现三人表决器的功能。

图2 译码器实现三人表决器功能仿真界面

2.3 采用数据选择器设计

数据选择器是根据地址码的特点，从多路输入数据中选择其中一路输出的中规模集成器件。当逻辑函数的变量个数和数据选择器的地址输入变量个数相同时，将变量和地址码对应连接，就可以用数据选择器实现逻辑函数的功能。

根据上述工作原理，将八选一数据选择器74LS151的D3、D5、D6、D7接高电平，D0、D1、D2、D4接低电平，控制端G接低电平，按图3所示连接，即可实现三人多数表决器功能。经笔者用Multisim10仿真软件进行测试，其结果和表1相同，因此，采用数据选择器同样可以三人表决器的功能。

图3 数据选择器实现三人表决器功能仿真界面

2.4采用全加器设计

由于一位二进制全加器的进位输出端Ci=∑m（3，5，6，7），与三人表决器的真值表中Y的输出完全一样，所以只需将A、B、C对应接到全加器集成块CT74HC183的Ai、Bi、Ci-1端，输出Y接到Ci端，即可用全加器实现三人表决器的功能，采用全加器实现三人表决器功能非常简单，此处不再论述。

3 “多题一解法”在电路设计中的应用

“多题一解法”是指不同功能的电路设计题目，可采用同一个电路来实现。在电路设计过程中，只要设计题目真值表相同，其设计出的电路也就相同。学习者如果善于总结这种规律，当再次遇到真值表相同的设计题目时就可以直接使用原来的电路，这样可以节省大量的电路设计时间，从而提高学习效率。

通过笔者的搜集和归类，发现许多不同功能的电路设计题目，都可使用相同电路来实现其功能。例如，题目要求设计一个火灾报警系统，设有烟感、温感和紫外光感三种不同类型的火灾探测器，为了防止误报警，只有当两种或三种探测去发出探测信号时，报警系统才会产生报警信号。

假设烟感、温感和紫外光感三种火灾探测器分别用个A、B、C表示，发出探测信号时用1表示，否则用0表示，报警信号用Y表示，其中Y为1表示有报警，Y为0表示没有火灾报警。

在此定义下的得到该报警系统的真值表和表1完全一样，这也意味着火灾报警系统的电路设计和三人多数表决器一样，可使用相同的电路来完成其功能，当然也可采用上述所讲的四种方案来实现报警系统的功能。由此看来把不同类型、不同功能的电路设计题目进行归纳和总结，对比各电路真值表的特征，就可以将具有相同真值表的设计题目归为一类。这样的学习方法既提高了学习效率，又增强了学习兴趣，最终达到了深入理解知识，灵活应用知识的目的。

4 结论

通过“一题多解”和“多题一解”学习方法的总结和归类，一方面可以让学生以点学面，把所学知识系统的联系起来，通过各知识点的相互渗透，达到全面理解知识的目的。另一方面，可以为学习者节约大量的电路设计时间，对学生电路设计思想和兴趣的培养方面都会起到积极的作用。

【参考文献】

[1] 杨志忠.数字电子技术[M].北京：高等教育出版社，2008.

[2] 丁业兵，谭学琴，等.基于 Multisim 的组合逻辑电路设计与仿真[J].价值工程，2013，6（8）63-64.

[3] 王毓银.数字电路逻辑设计[M].北京：高等教育出版社，2002.

[4] 马敬敏.基本RS触发器工作状态的Multisim仿真[J].电子设计工程，2011，19（17）：24-26.endprint

【摘 要】在组合逻辑电路设计的学习过程中，善于总结电路设计题目的特点和规律，有助于对所学知识的综合应用，从而加深对知识的理解和联系，对学习者思维扩展和兴趣培养都会起到积极的作用。

【关键词】三人多数表决器 电路设计 Multisim10仿真

在组合逻辑电路设计的学习环节中，将学习过程中接触到的电路设计题目通过整理分析，不难发现有这样的两个特点，其一，对于同一题目电路的设计，可采用基本逻辑门、译码器、数据选择器、加法器等不同的设计方案。学习者通过多种设计方案的整理和分析，可加强对电路的理解，掌握更多的设计思路，这些设计思路将所学知识联系起来，通过以点到面的学习方式达到系统掌握知识的目的。其二，对于不同题目的电路设计，可采用相同设计方案。如果不同题目根据其电路功能写出来的真值表相同，就意味着可以采用相同的电路来完成其功能，通过把这种类型的设计题目搜集和归类，可以节省大量的电路设计时间，对学生学习效率的提高和知识的综合应用都会起到很大作用。

本文以三人多数表决器电路设计为例，从两方面探讨和总结了电路设计题目的特点，希望学习者能够借鉴这种学习方法，达到综合掌握知识的目的。

1 三人多数表决器电路设计举例

假设题目要求设计一个三人表决器电路[1]，当表决某个提案时，多数人同意，则提案通过，少数人同意时，提案被否决。

由组合逻辑电路设计步骤[2]，首先定义变量，设三个人分别用A、B、C表示，同意提案时用1表示，否则用0表示，提案表决结果用Y表示，Y为1表示提案表决通过，Y为0则不通过。其次，写真值表，根据上述定义，把题目设计要求的文字信息转化为数字信息的真值表，具体见表1所示。最后， 由表1所示真值表得到逻辑函数表达式为：

表1 三人表决器真值表

输入 输出

A B C Y

0 0 0 0

0 0 1 0

0 1 0 0

0 1 1 1

1 0 0 0

1 0 1 1

1 1 0 1

1 1 1 1

2 “一题多解法”在电路设计中的应用

所谓“一题多解法”是指在设计同一个电路时，采用不同的设计方法。由于数字电路是用0、1代码表示特定含义的电路设计，任何题目在设计是都要把文字信息转换为数字信息，即用真值表的数字信息来体现电路的功能。根据这个特点在电路设计时，我们除采用传统的用与或非实现电路设计外，还可以采用各种中规模集成块来实现电路设计，只要设计出来的电路经过测试，得到的真值表和题目要求的真值表相同，那么就可以实现题目的要求。这种采用不同思路设计电路的做法，对学生思维扩展和知识综合应用方面起到了积极的作用。下面以三人多数表决器电路设计为例，介绍不同设计思路在电路设计中的应用[3]。

2.1采用基本逻辑门设计

在采用组合逻辑电路现实时，根据表达式（2）的特点，采用1个异或门、一个或门和两个与门就可完成电路搭建和测试，具体设计电路如图1所示，笔者用Multisim10仿真软件进行测试[4]，其结果完全和表1相同，达到了三人多数表决器的设计要求。

图1 基本逻辑门实现三人表决器功能仿真界面

2.2采用译码器设计

译码器74LS138是根据三个地址输入端的输入情况，在同一时刻输出其中一个Yi，译码器是组合逻辑电路设计中很重要的一个中规模集成电路，根据74LS138的工作原理，我们将表达式（1）化为：

由表达式（3）和译码器工作原理可设计出图2所示电路，经测试结果与表1数据一致，由此可见采用译码器也能实现三人表决器的功能。

图2 译码器实现三人表决器功能仿真界面

2.3 采用数据选择器设计

数据选择器是根据地址码的特点，从多路输入数据中选择其中一路输出的中规模集成器件。当逻辑函数的变量个数和数据选择器的地址输入变量个数相同时，将变量和地址码对应连接，就可以用数据选择器实现逻辑函数的功能。

根据上述工作原理，将八选一数据选择器74LS151的D3、D5、D6、D7接高电平，D0、D1、D2、D4接低电平，控制端G接低电平，按图3所示连接，即可实现三人多数表决器功能。经笔者用Multisim10仿真软件进行测试，其结果和表1相同，因此，采用数据选择器同样可以三人表决器的功能。

图3 数据选择器实现三人表决器功能仿真界面

2.4采用全加器设计

由于一位二进制全加器的进位输出端Ci=∑m（3，5，6，7），与三人表决器的真值表中Y的输出完全一样，所以只需将A、B、C对应接到全加器集成块CT74HC183的Ai、Bi、Ci-1端，输出Y接到Ci端，即可用全加器实现三人表决器的功能，采用全加器实现三人表决器功能非常简单，此处不再论述。

3 “多题一解法”在电路设计中的应用

“多题一解法”是指不同功能的电路设计题目，可采用同一个电路来实现。在电路设计过程中，只要设计题目真值表相同，其设计出的电路也就相同。学习者如果善于总结这种规律，当再次遇到真值表相同的设计题目时就可以直接使用原来的电路，这样可以节省大量的电路设计时间，从而提高学习效率。

通过笔者的搜集和归类，发现许多不同功能的电路设计题目，都可使用相同电路来实现其功能。例如，题目要求设计一个火灾报警系统，设有烟感、温感和紫外光感三种不同类型的火灾探测器，为了防止误报警，只有当两种或三种探测去发出探测信号时，报警系统才会产生报警信号。

假设烟感、温感和紫外光感三种火灾探测器分别用个A、B、C表示，发出探测信号时用1表示，否则用0表示，报警信号用Y表示，其中Y为1表示有报警，Y为0表示没有火灾报警。

在此定义下的得到该报警系统的真值表和表1完全一样，这也意味着火灾报警系统的电路设计和三人多数表决器一样，可使用相同的电路来完成其功能，当然也可采用上述所讲的四种方案来实现报警系统的功能。由此看来把不同类型、不同功能的电路设计题目进行归纳和总结，对比各电路真值表的特征，就可以将具有相同真值表的设计题目归为一类。这样的学习方法既提高了学习效率，又增强了学习兴趣，最终达到了深入理解知识，灵活应用知识的目的。

4 结论

通过“一题多解”和“多题一解”学习方法的总结和归类，一方面可以让学生以点学面，把所学知识系统的联系起来，通过各知识点的相互渗透，达到全面理解知识的目的。另一方面，可以为学习者节约大量的电路设计时间，对学生电路设计思想和兴趣的培养方面都会起到积极的作用。

【参考文献】

[1] 杨志忠.数字电子技术[M].北京：高等教育出版社，2008.

[2] 丁业兵，谭学琴，等.基于 Multisim 的组合逻辑电路设计与仿真[J].价值工程，2013，6（8）63-64.

[3] 王毓银.数字电路逻辑设计[M].北京：高等教育出版社，2002.

[4] 马敬敏.基本RS触发器工作状态的Multisim仿真[J].电子设计工程，2011，19（17）：24-26.endprint

【摘 要】在组合逻辑电路设计的学习过程中，善于总结电路设计题目的特点和规律，有助于对所学知识的综合应用，从而加深对知识的理解和联系，对学习者思维扩展和兴趣培养都会起到积极的作用。

【关键词】三人多数表决器 电路设计 Multisim10仿真

在组合逻辑电路设计的学习环节中，将学习过程中接触到的电路设计题目通过整理分析，不难发现有这样的两个特点，其一，对于同一题目电路的设计，可采用基本逻辑门、译码器、数据选择器、加法器等不同的设计方案。学习者通过多种设计方案的整理和分析，可加强对电路的理解，掌握更多的设计思路，这些设计思路将所学知识联系起来，通过以点到面的学习方式达到系统掌握知识的目的。其二，对于不同题目的电路设计，可采用相同设计方案。如果不同题目根据其电路功能写出来的真值表相同，就意味着可以采用相同的电路来完成其功能，通过把这种类型的设计题目搜集和归类，可以节省大量的电路设计时间，对学生学习效率的提高和知识的综合应用都会起到很大作用。

本文以三人多数表决器电路设计为例，从两方面探讨和总结了电路设计题目的特点，希望学习者能够借鉴这种学习方法，达到综合掌握知识的目的。

1 三人多数表决器电路设计举例

假设题目要求设计一个三人表决器电路[1]，当表决某个提案时，多数人同意，则提案通过，少数人同意时，提案被否决。

由组合逻辑电路设计步骤[2]，首先定义变量，设三个人分别用A、B、C表示，同意提案时用1表示，否则用0表示，提案表决结果用Y表示，Y为1表示提案表决通过，Y为0则不通过。其次，写真值表，根据上述定义，把题目设计要求的文字信息转化为数字信息的真值表，具体见表1所示。最后， 由表1所示真值表得到逻辑函数表达式为：

表1 三人表决器真值表

输入 输出

A B C Y

0 0 0 0

0 0 1 0

0 1 0 0

0 1 1 1

1 0 0 0

1 0 1 1

1 1 0 1

1 1 1 1

2 “一题多解法”在电路设计中的应用

所谓“一题多解法”是指在设计同一个电路时，采用不同的设计方法。由于数字电路是用0、1代码表示特定含义的电路设计，任何题目在设计是都要把文字信息转换为数字信息，即用真值表的数字信息来体现电路的功能。根据这个特点在电路设计时，我们除采用传统的用与或非实现电路设计外，还可以采用各种中规模集成块来实现电路设计，只要设计出来的电路经过测试，得到的真值表和题目要求的真值表相同，那么就可以实现题目的要求。这种采用不同思路设计电路的做法，对学生思维扩展和知识综合应用方面起到了积极的作用。下面以三人多数表决器电路设计为例，介绍不同设计思路在电路设计中的应用[3]。

2.1采用基本逻辑门设计

在采用组合逻辑电路现实时，根据表达式（2）的特点，采用1个异或门、一个或门和两个与门就可完成电路搭建和测试，具体设计电路如图1所示，笔者用Multisim10仿真软件进行测试[4]，其结果完全和表1相同，达到了三人多数表决器的设计要求。

图1 基本逻辑门实现三人表决器功能仿真界面

2.2采用译码器设计

译码器74LS138是根据三个地址输入端的输入情况，在同一时刻输出其中一个Yi，译码器是组合逻辑电路设计中很重要的一个中规模集成电路，根据74LS138的工作原理，我们将表达式（1）化为：

由表达式（3）和译码器工作原理可设计出图2所示电路，经测试结果与表1数据一致，由此可见采用译码器也能实现三人表决器的功能。

图2 译码器实现三人表决器功能仿真界面

2.3 采用数据选择器设计

数据选择器是根据地址码的特点，从多路输入数据中选择其中一路输出的中规模集成器件。当逻辑函数的变量个数和数据选择器的地址输入变量个数相同时，将变量和地址码对应连接，就可以用数据选择器实现逻辑函数的功能。

根据上述工作原理，将八选一数据选择器74LS151的D3、D5、D6、D7接高电平，D0、D1、D2、D4接低电平，控制端G接低电平，按图3所示连接，即可实现三人多数表决器功能。经笔者用Multisim10仿真软件进行测试，其结果和表1相同，因此，采用数据选择器同样可以三人表决器的功能。

图3 数据选择器实现三人表决器功能仿真界面

2.4采用全加器设计

由于一位二进制全加器的进位输出端Ci=∑m（3，5，6，7），与三人表决器的真值表中Y的输出完全一样，所以只需将A、B、C对应接到全加器集成块CT74HC183的Ai、Bi、Ci-1端，输出Y接到Ci端，即可用全加器实现三人表决器的功能，采用全加器实现三人表决器功能非常简单，此处不再论述。

3 “多题一解法”在电路设计中的应用

“多题一解法”是指不同功能的电路设计题目，可采用同一个电路来实现。在电路设计过程中，只要设计题目真值表相同，其设计出的电路也就相同。学习者如果善于总结这种规律，当再次遇到真值表相同的设计题目时就可以直接使用原来的电路，这样可以节省大量的电路设计时间，从而提高学习效率。

通过笔者的搜集和归类，发现许多不同功能的电路设计题目，都可使用相同电路来实现其功能。例如，题目要求设计一个火灾报警系统，设有烟感、温感和紫外光感三种不同类型的火灾探测器，为了防止误报警，只有当两种或三种探测去发出探测信号时，报警系统才会产生报警信号。

假设烟感、温感和紫外光感三种火灾探测器分别用个A、B、C表示，发出探测信号时用1表示，否则用0表示，报警信号用Y表示，其中Y为1表示有报警，Y为0表示没有火灾报警。

在此定义下的得到该报警系统的真值表和表1完全一样，这也意味着火灾报警系统的电路设计和三人多数表决器一样，可使用相同的电路来完成其功能，当然也可采用上述所讲的四种方案来实现报警系统的功能。由此看来把不同类型、不同功能的电路设计题目进行归纳和总结，对比各电路真值表的特征，就可以将具有相同真值表的设计题目归为一类。这样的学习方法既提高了学习效率，又增强了学习兴趣，最终达到了深入理解知识，灵活应用知识的目的。

4 结论

通过“一题多解”和“多题一解”学习方法的总结和归类，一方面可以让学生以点学面，把所学知识系统的联系起来，通过各知识点的相互渗透，达到全面理解知识的目的。另一方面，可以为学习者节约大量的电路设计时间，对学生电路设计思想和兴趣的培养方面都会起到积极的作用。

【参考文献】

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[2] 丁业兵，谭学琴，等.基于 Multisim 的组合逻辑电路设计与仿真[J].价值工程，2013，6（8）63-64.

[3] 王毓银.数字电路逻辑设计[M].北京：高等教育出版社，2002.