学习情境6 简易宿舍灯控制电路组装与调试.ppt

学习情境6 简易宿舍灯控制电路组装与调试 学习情境6 简易宿舍灯控制电路组装与调试 【 任务描述】 了解宿舍灯控制电路功能、组成，掌握基本逻辑元器件、集成逻辑元器件的逻辑功能、分析方法。掌握分析、设计组合逻辑电路的基本方法。 【 任务分析】 技能目标： 1.了解数字实验箱的结构、作用； 2.会使用数字实验箱验证逻辑器件的逻辑功能； 3.会搭接逻辑电路。 知识目标： 1. 了解数字电路的基础，逻辑函数的化简方法； 2. 基本门电路的分析方法，组合逻辑电路的分析方法。 (2) 数制与编码 我们熟悉的十进制数在工程上要寻找和制作具有10个状态的器件表示十进制数的 10个符号是困难的。而二进制数只有两个符号0、1，具有两个状态的器件在工程上比 较容易实现，例如开关的通与断、半导体管的导通与截止，脉冲的有与无都可表示0、 1两个符号。 在数字系统中，广泛采用二进制数，需要将十进制数转换成二进制数，以便机器接 受。当机器运算结束时，结果仍为二进制数。为便于阅读，常将该二进制数再转换成 十进制数，这就需要采用各种数制间的转换及不同的编码方式，以便于实现信息的传 输。 1).数制 数制是计数进位制的简称。在日常生活和生产中，人们习惯用十进制数 ，它有0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十个数码，用来组成不同的数。而在 数字电路和计算机中，只能识别“0”和“1”构成的数码，所以经常采用的 是二进制数和十六进制数，有些地方还用到八进制数。下面介绍常用的十进 制、二进制和十六进制。 (3) 逻辑代数中的基本运算 3) 逻辑函数的化简 ① 逻辑函数的代数法化简 在逻辑电路设计中，如果按照标准式设计，其电路比较复杂。成本高可 靠性低，所以必须对标准式进行化简。最常用的化简方法为代数化简法。 一般来说就是将函数式化为最简“与或”型表达式。“最简”的含义是： 乘积项的项数最少；每个乘积项中所含变量的数目也最少。 需要指出的：对于分立元件的数字电路而言，化简显得较为重要。随着 电路的高度集成化，有各种功能的集成数字电路可供选用，因而对于使用 者，函数式的化简不再象分立元件时代那样重要了。 代数法化简就是利用学过的基本定律和规则对函数进行化简。常用的有 下列方法： 2.集成门电路与组合逻辑电路 （1） TTL集成门电路 TTL为晶体管－晶体管逻辑的简称，门电路是逻辑门电路的简称。门电路包括与门、或门、非门、与非门、与或非门、异或门等等，是构成数字电路的最基本的单元电路。其中应用最普遍的莫过于与非门。 1） TTL与非门电路 ① 电路结构 各个系列的TTL与非门大致都是由输入级和输出级组成的，因为它们的 输入端和输出端都是晶体管结构，所以称晶体管－晶体管逻辑电路，简称 TTL电路。 图（a）是最常用的TTL与非门电路。V1为多发射极晶体， 可把他的集电结看成一个二极管，而把发射结看成多个与前者背靠背连接的 二极管，如图（b）所示。它的逻辑符号如图（c）所示。 ② 工作原理 设输入端A、B、C的输入信号Ui的高、低电平分别为UiH=3.6 V，UiL=0.3V。当输入端A、B、C中有低电平时，V1管对应的发射结导通，V1的基极电位 被钳位于1V左右。这一电压被分配给V1的集电结、V2的发射结及V5的发射结 ，显然这三个PN结都不具备导通条件，V2、V5都是截止的。此时，+VCC经 R1流入V1基极的电流较大，而V2的集电极回路电阻R2与V2集电极反偏电阻 之和非常大，故UC1很小，所以V1工作于深度饱和状态UCE(sat)≈0 V。由于 V2截止，UC2为高点平，近似为5 V，UE2为低电平，V3、V4导通，V5截止，输出为高电平UOH。其值为 UOH = VCC －R2IB3－UBE3－UBE4 ≈ 3.6 V （2） 组合逻辑电路的分析与设计 2） 组合逻辑电路的设计 【任务实施】 【知识拓展】 【学习小结】 【自我评估】 图三输入TTL与非门 当A、B、C同时为高电平时，如果没有 V2、V5存在，V1的基极电位将为UiH + UBE = (3.6 + 0.7 ) V = 4.3 V，现在这一电压分配给V1的集电结、V2的发射结和V5的发射结，VCC通过R1、V1的集电结向V2，V5提供基极电流，使V2、V5的发射结同时导通。实际将UB1钳位在2.1 V，而不可能是4.3 V。与此同时，因V2导通使UC2下降，UE2升高，所以V3、V4截止，V5导通，输出为低电平UOL其值一般为 UOL = UCE (sa t) = 0.3 V 值得注意的是，当 TTL逻辑电