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学习任务 5

学习任务 5. 数字电路基础与组合逻辑电路 —— 射猎游戏机的制作. 学习任务5.1 门电路逻辑功能测试及其简单应用 学习任务5.2 数码显示电路的制作与调试 学习任务5.3 射猎游戏机的制作与调试 任务小结 练习题. 学习任务. 通过对数字电路基础知识和组合逻辑电路基本知识的学习应用，掌握基本逻辑门、常见复合逻辑门的逻辑功能以及编码器、译码器等常见组合逻辑电路的工作原理，完成射猎游戏机的制作与调试。. 学习目标. 应知 ⑴理解模拟信号与数字信号的概念及两者的区别；掌握数字信号的表示方法；了解数字电子技术在人类生活中的重要地位。

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学习任务 5

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  1. 学习任务5 数字电路基础与组合逻辑电路 ——射猎游戏机的制作 学习任务5.1 门电路逻辑功能测试及其简单应用 学习任务5.2 数码显示电路的制作与调试 学习任务5.3 射猎游戏机的制作与调试 任务小结 练习题

  2. 学习任务 通过对数字电路基础知识和组合逻辑电路基本知识的学习应用，掌握基本逻辑门、常见复合逻辑门的逻辑功能以及编码器、译码器等常见组合逻辑电路的工作原理，完成射猎游戏机的制作与调试。

  3. 学习目标 应知 ⑴理解模拟信号与数字信号的概念及两者的区别；掌握数字信号的表示方法；了解数字电子技术在人类生活中的重要地位。 ⑵理解基本门电路及与非门、或非门、与或非门等复合逻辑门的逻辑功能；掌握其图形符号、真值表和逻辑表达式；了解逻辑代数的基本逻辑运算方法以及逻辑函数的化简方法。 ⑶掌握组合逻辑电路的分析方法及识图方法。 ⑷熟知编码器、译码器的概念并了解其工作原理和功能。 应会 ⑴掌握集成门电路逻辑功能的测试方法，能正确使用集成门电路。 ⑵能根据功能要求，分析和设计简单的组合逻辑电路。 (3)学会正确搭接半导体数码管显示电路，完成射猎游戏机的制作与调试。

  4. 学习任务5.1 门电路逻辑功能测试及简单应用 一、数字电路的基本概念 1、模拟信号和数字信号 ⑴模拟信号：在时间上和数值上均为连续变化的信号，如图5-2所示的正弦波信号。 （2）数字信号：不随时间连续变化的信号，或者说其信号在数值上、在出现的时间上是断续的。

  5. 1、基本概念： ⑴数码：能表示物理量大小的数字符号。 ⑵数制：计数制的简称，表示多位数码中每一位的构成方法，以及从低位到高位的进制规则。 ⑶权：每种数制中，数码处于不同位置（即不同的数位），它所代表的数量的含义是不同的。 学习任务5.1 门电路逻辑功能测试及简单应用 （二）数制与编码

  6. 学习任务5.1 门电路逻辑功能测试及简单应用 ⒉十进制、二进制、十六进制数的表示方法 ⑴十进制数 十进制数是日常生活中使用最广泛的计数制。组成十进制数的符号有0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十个数码，按“逢十进一”、“借一当十”的原则计数，10是它的基数。任一个十进制数都可以用加权系数展开式来表示，对于有n位整数十进制数用加权系数展开式表示，可写为

  7. ⑵二进制数 二进制数中只有0和1两个数码，按“逢二进一”、“借一当二”的原则计数，2是它的基数。二进制各数位的权为2的幂。 ⑶十六进制数 十六进制数有0～9、A、B、C、D、E、F这十六个数码，分别对应于十进制数的0～15。十六进制数按照“逢十六进一”、“借一当十六”的原则计数，16是它的基数，各数位的权为16的幂。 学习任务5.1 门电路逻辑功能测试及简单应用

  8. 3、编码 编码是用数字代码表示文字、符号、图形等非数字信息的特定对象的过程。用二进制代码表示有关对象的过程叫做二进制编码。 4、数字信号的两个码制，及其对应的电平状态 5V 1 0V 0 学习任务5.1 门电路逻辑功能测试及简单应用

  9. 二、基本逻辑门电路 学习任务5.1 门电路逻辑功能测试及简单应用 1、 门电路概述 有一个或多个输入端，只有一个输出端的开关电路，是数字电路的基本单元。 门电路就像一扇门，当具备开门条件时，输出端就有一个信号输出；反之，门关闭。 输入端和输出端的电位有两种:一种为高电位 (5V)，另一种为低电位(0V)。 门电路分类：与门、或门、非门。 门电路符号

  10. （1）“与”逻辑关系 记录实验现象于表1 图2、“与”逻辑关系电路图 2、与门 学习任务5.1 门电路逻辑功能测试及简单应用

  11. 学习任务5.1 门电路逻辑功能测试及简单应用 实验总结：一个串联电路中假如有几个开关,那么只有当所有开关闭合的时候电路才是回路,电路中的电灯才会亮。 根据实验总结引出“与”门含义：“与”逻辑关系是指当决定某事件的条件全部具备时，该事件才发生。 提问：实际生活中有没有“与”逻辑关系？ 答案：为了保险柜的安全，安装了三把锁，那么只有当这三把锁同时被打开时保险 柜才可以打开，充分体现了 “与”逻辑关系 与门电路符号如图3所示 图3：与门电路逻辑符号

  12. （1）“或”逻辑关系 演示图4实验 录实验现象于表2 3、或门 学习任务5.1 门电路逻辑功能测试及简单应用 图4：“或”逻辑关系电路图

  13. 学习任务5.1 门电路逻辑功能测试及简单应用 实验总结：一个并联电路中电灯在干路上,而不是在支路上,当任何一个支路上的开关,闭合的时候电路都会使得电灯亮 根据实验总结引出“或”门含义：当决定某事件的条件之一具备时，该事件就发生。 提问：实际生活中有没有“或”逻辑关系？ 答案：我们同学的集体宿舍，每个 同学都配有钥匙，无论谁开门都能 够进入宿舍。 或门电路符号如图5所示 图5：或门电路符号

  14. （1）“非”逻辑关系 演示图7实验 记录实验现象于表3 图7 “或”逻辑关系电路图 4、非门 学习任务5.1 门电路逻辑功能测试及简单应用

  15. 实验总结：开关A 闭合与灯L亮的关系就是非逻辑关系。因为开关A （条件）闭合。灯L（结果）就熄灭，开关A断开，灯L就亮。 根据实验总结引出“非”门含义：“非”逻辑关系是指否定或相反的意思。 非门电路符号 如图8所示 学习任务5.1 门电路逻辑功能测试及简单应用 图8：非门电路逻辑符号

  16. （1）举重裁判电路 该电路由与门、非门所组成。 三、门电路的应用 学习任务5.1 门电路逻辑功能测试及简单应用

  17. Multisim仿真结果如表4所示 学习任务5.1 门电路逻辑功能测试及简单应用

  18. 举重裁判电路

  19. 根据仿真结果可知：实现了只有当三名裁判都按下自己面前的按钮，或者有两名裁判按下自己面前的按钮时，指示灯才亮，表示运动员的成绩给予通过。根据仿真结果可知：实现了只有当三名裁判都按下自己面前的按钮，或者有两名裁判按下自己面前的按钮时，指示灯才亮，表示运动员的成绩给予通过。 其它应用：射猎游戏机电路 、四人智力抢答器电路、秒计时器电路等等，这些电路在以后的学习中会涉猎到。 学习任务5.1 门电路逻辑功能测试及简单应用

  20. 组合逻辑电路应用十分广泛，常见的基本组合逻辑电路有编码器、译码器、数据选择器、数据分配器和加法器等。组合逻辑电路应用十分广泛，常见的基本组合逻辑电路有编码器、译码器、数据选择器、数据分配器和加法器等。 （一）编码器 在二进制运算系统中，每一位二进制数只有0和1两个数码，只能表达两个不同的信号或信息。如果要用二进制数码表示更多的信号，就必须采用多位二进制数，并按照一定的规律进行编排。 学习任务5.2数码显示电路的制作与调试

  21. 学习任务5.2数码显示电路的制作与调试 1、二进制编码器 将所需信号编为二进制代码的电路称为二进制编码器。一位二进制代码可以表示两个信号，两位二进制代码有00、01、10、11四种组合，因而可以表示四个信号。以此类推，用n位二进制代码，则有2n种数码组合，可以表达2n个不同的信号。 3位二进制编码器示意图

  22. 2、真值表

  23. （二）译码器 学习任务5.2数码显示电路的制作与调试 译码是编码的反过程，它是将代码的组合译成一个特定的输出信号，实现译码功能的电路称为译码器。 能将数字电路的运算结果用十进制数显示出来的译码器，称为显示译码器。

  24. 学习任务5.2数码显示电路的制作与调试 （三）组合逻辑电路的分析方法 通过对上述常用基本组合逻辑电路的分析，总结组合逻辑电路的分析步骤如下： ⒈根据给定的逻辑电路图，写出各输出端的逻辑表达式。方法：由输入端逐级往后推，求出每个门电路的输出对应于输入的关系式，最后得出该逻辑电路的逻辑表达式，并进行必要的化简。 ⒉根据逻辑表达式列出真值表。 ⒊分析真值表，确定逻辑电路的功能。

  25. BCD七段译码器/显示器驱动共阴极数码管 学习任务5.2数码显示电路的制作与调试 电路原理图

  26. 打开Multisim 10仿真软件，绘制电路图并对电路进行测试，通过电平开关改变74LS248输入端（A、B、C、D）的8421BCD码数值，观察数码管的显示结果是否与输入的8421BCD码数值相一致，并将结果记录于上表中。 学习任务5.2数码显示电路的制作与调试

  27. 学习任务5.3射猎游戏机的制作与调试 步骤一：电路的制作 在面包板上完成的电路安装实物图如图5-29(a)所示，其印刷电路板和装配好的整机外形分别如图(b)和图(c)所示 射猎游戏机实物图

  28. 学习任务5.3射猎游戏机的制作与调试 步骤二：电路整机调试 完成电路的连接并经检查无误后，接通9V直流电源，进行整机调试： ⒈接通电源开关S，IC2的第14脚：脉冲输入端CP应有一定 率的脉冲输入，代表不同动物的10个发光二极管循环闪 亮。改变频率选择开关K1的位置，发光二极管的闪亮速 度改变。 ⒉旋动射猎对象选择开关S2，以选择将要射击的“动物”。 ⒊按下复位按钮SB2，数码管清零，可以开始射击，每人可 有10次射击机会。

  29. 学习任务5.3射猎游戏机的制作与调试 步骤二：电路整机调试 ⒋当代表所选择射击动物的发光二极管点亮，立刻 按下射击按钮SB1，若射击命中（射击时间掌握 得好：IC2的第5、第6脚同时为高电平），则数 码管数字自动加1，直到9为止（若10次射击均命 中，数码管回“0“）。 ⒌射击完毕，记录数码管显示的击中动物个数。按 下复位按钮SB2，数码管清零，轮到下一位射击 者。

  30. 1、数字电路是处理数字信号的电路，它着重研究的是输入、输出信号之间的逻辑关系，也称为逻辑电路。1、数字电路是处理数字信号的电路，它着重研究的是输入、输出信号之间的逻辑关系，也称为逻辑电路。 2、实现数字逻辑功能的基本门电路有与门、或门和非门，由基本门电路可构成各种复合逻辑门电路，如与非门、或非门、与或非门等。 3、根据实际需要，通过设计，可由各种逻辑门电路构成功能各异的数字电路。按电路逻辑功能分类，数字电路可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。组合逻辑电路在任一时刻的输出仅取决于该时刻电路的输入，而与电路过去的输入状态无关；时序逻辑电路在任一时刻的输出不仅取决于该时刻电路的输入，而且还取决于电路原来的状态，或者说与电路过去的输入及输出也有关系。 4、常见的基本组合逻辑电路有编码器、译码器、数据选择器、数据分配器和加法器等。 任务小结

  31. 一、填空题 1.数字电路中工作信号的变化在时间和数值上都是数 字信号可以用和表示。 2.二进制数只使用和两个数码，其计数基数 。 3.十进制数若用8421BCD码表示，则十进制数的每一位数码可用 表示，其权值从高位到低位依次为、、、。 4.逻辑变量和函数的取值有和 两种。 5.逻辑代数中三种最基本的逻辑运算是、 、。基本逻辑门电路有 、、三种。 6.逻辑函数有 、 、、 、五种表示方法。 练习题

  32. 二、选择题 1．十进制数181转换为二进制数为（ ），转化成8421BCD码为（ ）。 A.10110101 B.000110000001 C.11000001 D.10100110 2. 2线—4线译码器有（ ） A. 2条输入线，4条输出线 B. 4条输入线 ，2条输出线 C. 4条输入线， 8条输出线 D. 8条输入线， 2条输出线 3.与门的输出与输入符合（ ）逻辑关系，或门的输出与输入符合（ ）逻辑关系，与非门的输出与输入符合（ ）逻辑关系，或非门的输出与输入符合（ ）逻辑关系。 A. 有1出0，全0出1 B. 有1出1，全0出0 C. 有0出0，全1出1 D. 有0出1，全1出0 4.能将输入信号转变为二进制代码的电路称为（ ）。 A.译码器 B.编码器 C.数据选择器 D.数据分配器 5.半导体数码管是由（ ）排列成所显示的数字。 A.小灯泡 B.液态晶体 C.辉光器件 D.发光二极管 练习题

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