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DIS,创造上海:数字化实验系统研发纪实

时间:2023-07-31 理论教育 版权反馈
【摘要】:DIS逻辑电路实验器的三个门电路结构,对与、或、非三种逻辑状态予以了直观显示,其他的开关则形成了辅助和扩展,把原本不可见的数字电路传输和识别信息的工作流程可视化、直观化,起到了“直指人心”的教育作用。图3—5—4光照传感器模块和温度传感器模块自由组合—DIS逻辑电路实验器的结构功能要点:前面,我们有意无意地借助社会学领域的结构功能主义诠释了在DIS的开发过程中,功能需求与产品结构之间的相互影响和制约关系。

DIS,创造上海:数字化实验系统研发纪实

逻辑电路实验器采用模块化设计,其基本模块门电路的外形呈六边形的蜂窝状,颇具时代气息,其表面涂有色彩、标有符号,以致区分。

1.门电路模块

与门模块[图3—5—1(a)]上有2只绿色指示灯,分别表示输入口的逻辑状态。模块提供2个输入口和1个输出口。

与门模块的输入口可插入各种开关模块或传感器模块,输出口可插入各种执行器模块。当输入信号高电平(高电压)时,模块面上对应的指示灯点亮;输入信号为低电平(低电压)时,模块面上对应的指示灯熄灭。

或门模块[图3—5—1(b)]的结构同与门类似。非门模块[图3—5—1(c)]有1个输入口和1个输出口。

图3—5—1 门电路模块

逻辑门与0和1—数字电路成为自动控制基础的原因:

要表现数字电路,很多人都会选择以无数的0和1作为背景。为什么这么做?首先是因为数字电路时代也是二进制的时代,0和1的组合可以代表任何类型的信息;其次是因为0和1是数字电路能够传输和识别的,而识别的基础,就是逻辑门电路。DIS逻辑电路实验器的三个门电路结构,对与、或、非三种逻辑状态予以了直观显示,其他的开关则形成了辅助和扩展,把原本不可见的数字电路传输和识别信息的工作流程可视化、直观化,起到了“直指人心”的教育作用。

2.其他配套模块

开关模块[图3—5—2(a)]所标明的“断开”和“闭合”,指的是电路中开关S1或S2的状态。开关拨向“断开”一端时,逻辑状态为“0”;拨向“闭合”一端时,逻辑状态为“1”。

图3—5—2 配套模块

小灯模块[图3—5—2(b)]:小灯熄灭时逻辑状态为“0”;点亮时逻辑状态为“1”。

蜂鸣器模块[图3—5—2(c)]:发声时逻辑状态为1;停止发声时逻辑状态为0。

“上开关”模块[图3—5—3(a)]和“下开关”模块[图3—5—3(b)]因开关位于分压电路的不同位置而得名。对于“上开关”模块:当开关断开时,模块实际输出的逻辑状态为“0”;当开关闭合时,模块实际输出的逻辑状态为“1”。对于“下开关”模块:当开关断开时,模块实际输出的逻辑状态为“1”;当开关闭合时,模块实际输出的逻辑状态为“0”。

图3—5—3 “上开关”模块和“下开关”模块

光照传感器模块[图3—5—4(a)]内部的光敏电阻受到光线照射时,电阻值变小,反之变大。顺时针旋转模块中的变阻器,其电阻值变小,反之变大。

温度传感器模块[图3—5—4(b)]温度升高时,模块内部热敏电阻的电阻值变小,反之变大。顺时针旋转模块中的变阻器,其电阻值变小,反之变大。

(www.xing528.com)

图3—5—4 光照传感器模块和温度传感器模块

自由组合—DIS逻辑电路实验器的结构功能要点:

前面,我们有意无意地借助社会学领域的结构功能主义诠释了在DIS的开发过程中,功能需求与产品结构之间的相互影响和制约关系。在DIS逻辑电路实验器身上,我们同样可以总结出结构功能主义的影响—通过模块化设计和标准插口的应用,处于控制核心的门电路和控制外围的传感及执行设备都是可等价互换的,构成自动控制系统的信号来源、控制逻辑和执行设备可以自由变换,用户的自由度、可操控性得到了空前保障,结构再次支持了教育和教学功能。

3.逻辑电路基本实验

(1)与门实验

图3—5—5所示为组合后的与门电路,我们通过实验来研究与门的输入和输出之间的逻辑关系。

将两只开关模块分别插入与门模块的输入端,然后将与门模块插入小灯模块,如图3—5—5(b)所示。接通电源,当开关的逻辑状态为“1”时,与门模块对应的绿色指示灯点亮;当逻辑状态为“0”时,对应的指示灯熄灭。

图3—5—5 组合后的与门电路

两只开关有4种逻辑组合,只有当与门两个输入端的逻辑状态均为“1”时,其输出端的逻辑状态才为“1”,小灯点亮。除此以外,输出都为“0”,小灯熄灭。

(2)或门实验

图3—5—6是利用或门模块、开关模块以及小灯模块,通过组合后形成的或门电路。

当或门输入口的逻辑状态为“0”时,对应的绿色指示灯熄灭;当输入口的逻辑状态为“1”时,对应的绿色指示灯点亮。当两个输入口的逻辑状态均为“0”时,输出口的逻辑状态为“0”;否则输出口的逻辑状态均为“1”。

图3—5—6 或门电路

(3)非门实验

图3—5—7是利用非门模块、开关模块以及小灯模块,通过组合后形成的非门电路。

当输入口逻辑状态为“0”时,对应的指示灯熄灭,输出口逻辑状态为“1”,小灯点亮。当输入口逻辑状态为“1”时,对应的指示灯点亮,输出口逻辑状态为“0”,小灯熄灭。

图3—5—7 非门电路

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