三人表决器电路的装配与调试

◇教学目标◇

◇任务描述◇

本任务是三人表决器，当A、B、C三人表决某个提案时，两人或两人以上同意，提案通过，否则提案不通过。用与非门实现电路。

图7-1是三人表决器原理图，用发光二极管的状态表示表决结果通过与否，发光二级管点亮时表示表决结果通过，熄灭则表示表决结果不通过。三人A、B、C的表决情况用按钮来实现，按下按钮表示同意，不按则表示不同意。

图7-1 三人表决器原理图

◇任务要求◇

（1）根据电路图设计单面PCB板，元器件布局合理，大面积接地。

（2）单面PCB板的设计和安装，面积小于 10 cm×10 cm。

（3）集成电路采用插座安装。

◇相关知识◇

一、常见的逻辑门电路

1．基本门电路

（1）“与”逻辑关系：当决定一事件的所有条件都具备时，事件才发生的逻辑关系。逻辑函数表达式：Y=A·B=AB。“与”逻辑关系、“与”逻辑真值表、“与”逻辑符号分别如图7-2、图7-3、图7-4所示。

图7-2 “与”逻辑关系

图7-3 “与”逻辑真值表

图7-4 “与”逻辑符号

（2）“或”逻辑关系：决定一事件结果的诸条件中，只要有一个或一个以上条件具备时，事件就会发生的逻辑关系。辑函数表达式：Y=A+B。“或”逻辑关系、“或”逻辑直值表、“或”逻辑符号分别如图7-5、图7-6、图7-7所示。

图7-5 “或”逻辑关系

图7-6 “或”逻辑真值表

图7-7 “或”逻辑符号

（3）“非”逻辑关系：只要条件具备，事件便不会发生；条件不具备，事件一定发生的逻辑关系。辑函数表达式：Y=。“或”逻辑关系、“或”逻辑直值表、“或”逻辑符号分别如图7-8、图7-9、图7-10所示。

图7-8 “非”逻辑关系

图7-9 “非”逻辑真值表

图7-10 “非”逻辑符号

2．复合门电路

（1）“与非”门：逻辑函数表达式：Y=；逻辑功能：有0出1，全1出0。图7-11为“与非”逻辑符号，图7-12为“与非”逻辑真值表。

图7-11 “与非”逻辑符号

图7-12 “与非”逻辑真值表

（2）或非”门：逻辑函数表达式：Y=；逻辑功能：有0出1，全1出0。图7-13为“或非”逻辑符号，图7-14为“或非”逻辑真值表。

图7-13 “或非”逻辑符号

图7-14 “或非”逻辑真值表

（3）“异或”门：逻辑函数表达式：Y=A+B；逻辑功能：相同出0，不同出1。图7-15为“异或”逻辑符号，图7-16为“异或”逻辑真值表。

图7-15 “异或”逻辑符号

图7-16 “异或”逻辑真值表

二、芯片74LS00和74LS10介绍

74LS00芯片是常用的具有四组2输入端的与非门集成电路，74LS10芯片是常用的具有三组3输入端的与非门集成电路，他们的作用都是实现一个与非门。其引脚排列分别如图7-17和图7-18所示。

图7-17 74LS00引脚排列图

图7-18 74LS10引脚列图(www.xing528.com)

三、表决器逻辑电路设计

当A、B、C三人表决某个提案时，两人或两人以上同意，提案通过，否则提案不通过。用与非门实现电路。

设A、B、C三个人为输入变量，同意提案时用输入1表示，不同意时用输入0表示；表决结果Y为输出变量，提案通过用输出1表示，提案不通过用输出0表示。由此可列出真值表，如表7-1所示。

根据真值表，我们可以写出输出函数的与或表达式，即

对上式进行化简，得

Y=AB+AC+BC

将上式变换成与非表达式为

表7-1 三人表决器真值

◇软件仿真◇

一、原理图绘制

进入Proteus软件，从元件库中选择74LS00、74LS10、复位按钮，发光二极管、电阻等，并置入对象选择器窗口，再放置到图形编辑窗口。在图形编辑窗口中画好仿真原理图，如图7-19所示。

图7-19 三人表决器电路仿真原理图

二、仿真调试

绘制好原理图后，单击左下脚的“虚拟仿真运行”按钮，观察并记录发光二极管的状态。

（1）按照图7-20所示，按下三个按键S1、S2、S3中的任意一个，观察发光二极管的状态。

图7-20 只按下其中任意一个按键

（2）按照图7-21所示，按下三个按键S1、S2、S3中的任意两个，观察发光二极管的状态。

图7-21 只按下其中任意两个按键

（3）按照图7-22所示，按下S1、S2、S3三个按键，观察发光二极管的状态。

图7-22 按下三个按键

◇任务实施◇

一、电路的安装

（1）焊接。在万能板上对元器件进行布局，并依次焊接。焊接时，注意电解电容及三极管的极性。

（2）检查。检查焊点，看是否有虚焊、漏焊；检查电解电容及三极管的极性，查看是否连接正确。

（3）元件清单（表7-2）。

表7-2 元件清单

二、电路的测试与调整

1．工作原理分析

本电路通过发光二极管的状态来表示结果通过与否，发光二极管点亮时表示表决结果通过，熄灭则表示表决结果不通过，三人的表决情况通过按键SB1、SB2、SB3来实现，按下表示同意，不按则表示不同意。安装完成后，接通+5 V电源，按下按键SB1、SB2、SB3，进行不同的组合，观察发光二极管的亮灭。发光二极管亮，表示多数人同意，表决结果为同意；发光二极管灭，表示多数人不同意，表决结果为不同意。

2．调试与排除故障

电路安装完毕，经检查无误后即可通电调试，按表7-3要求调试、测量数据并填表。

表7-3 三人表决器设计与安装调试亮灯情况

◇思考题◇

1．为什么与非门的输入端要加下拉电阻？取消下拉电阻可以吗？

2．为什么发光二极管都要加限流电阻？电路能否不用限流电阻？会出现什么问题？

三、总结

本任务使你学习到了哪些知识？积累了哪些经验？填表7－4中，有利于提升自己技能水平。

表7-4 工作总结

四、工作岗位6S处理

工作任务全部完成后，关闭工作台总电源，拆下测量线和连接导线，归还借用工具仪器。组员对工作岗位进行“整理、整顿、清扫、清洁、安全、素养”处理。维护和保养测量仪器、仪表，确保其运行在最佳工作状态。

◇能力拓展◇

本电路只能有三人进行表决，参与人数有限，如果增加参与表决的人，例如需要5人来进行表决，只有三人及以上人员同意才算成功，那么电路能否升级改造？为了达到这种效果，请小组成员发挥团队协助精神，设计方案，讨论决策，制定计划实施。

计划一

计划二

◇任务评价◇

表7-5 三人表决器电路装调评价表