基于產(chǎn)品質(zhì)量檢測儀的組合邏輯電路的設(shè)計

雷媛媛

摘 ?要：產(chǎn)品質(zhì)量是產(chǎn)品使用安全的前提，進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量檢測是為了更有效地保障產(chǎn)品的安全性，確保人們在產(chǎn)品使用過程中的安全。該文從實際出發(fā)，采用不同的組合邏輯電路來實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量檢測儀的設(shè)計，不同的組合邏輯電路在實現(xiàn)原理上相似，但在具體的實現(xiàn)方法上截然不同，從而體現(xiàn)了數(shù)字電路應(yīng)用的多樣性和靈活性。

關(guān)鍵詞：組合邏輯電路 ?產(chǎn)品質(zhì)量檢測儀 ?邏輯門 ?譯碼器 ?數(shù)據(jù)選擇器

中圖分類號：TN791 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：1672-3791（2019）05（c）-0035-03

產(chǎn)品質(zhì)量是產(chǎn)品使用安全的前提，進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量檢測是為了更有效地保障產(chǎn)品的安全性，確保人們在產(chǎn)品使用過程中的安全。因此，需要設(shè)計一款實用的產(chǎn)品質(zhì)量檢測儀，應(yīng)用于生產(chǎn)的各個領(lǐng)域。如何設(shè)計一款可靠性高、穩(wěn)定性好、電路結(jié)構(gòu)簡單的產(chǎn)品質(zhì)量檢測儀呢？該文從實際出發(fā)，采用不同的組合邏輯電路來實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量檢測儀的設(shè)計，不同的組合邏輯電路在實現(xiàn)原理上相似，但在具體的實現(xiàn)方法上截然不同，從而體現(xiàn)了數(shù)字電路應(yīng)用的多樣性和靈活性。

先了解一下組合邏輯電路，組合邏輯電路是一種電路的輸出狀態(tài)只與該時刻的輸入狀態(tài)有關(guān)，而與該時刻的輸出狀態(tài)無關(guān)，不具有記憶功能的邏輯電路。它的特點是電路中不包含記憶單元，輸入端與輸出端之間沒有任何反饋網(wǎng)絡(luò)。典型的組合邏輯電路有編碼器、譯碼器、數(shù)值比較器、加法器、數(shù)據(jù)選擇器等。

設(shè)計并制作組合邏輯電路的一般流程如下。

第一步，根據(jù)設(shè)計任務(wù)的功能要求建立輸入變量和輸出變量，列出真值表。

第二步，根據(jù)真值表寫出邏輯表達(dá)式。

第三步，按實際選用電路芯片的類型用邏輯代數(shù)或卡諾圖修改邏輯表達(dá)式。

第四步，根據(jù)修改后的邏輯表達(dá)式，畫出邏輯圖，用相應(yīng)的芯片構(gòu)成組合邏輯電路，并用仿真軟件來驗證設(shè)計的正確性。

第五步，選用實際元件制作出成品并進(jìn)行調(diào)試。

具有相同功能的組合邏輯電路可以用不同的設(shè)計方案來實現(xiàn)，該文詳細(xì)介紹了分別采用基本邏輯門電路、集成譯碼器和集成數(shù)據(jù)選擇器來設(shè)計同一款產(chǎn)品質(zhì)量檢測儀的設(shè)計方法。

1 ?產(chǎn)品質(zhì)量檢測儀的設(shè)計

設(shè)計要求與邏輯描述如下。

（1）輸入邏輯要求。

假設(shè)有3個質(zhì)檢員同時檢測一個產(chǎn)品，若質(zhì)檢員認(rèn)為產(chǎn)品合格，則不按按鈕，我們的電路得到的輸入信號是數(shù)字邏輯1，若質(zhì)檢員認(rèn)為產(chǎn)品不合格，則按下按鈕，我們的電路得到的輸入信號是數(shù)字邏輯0。

（2）輸出邏輯要求。

電路總共有3個發(fā)光二極管輸出，表示產(chǎn)品的3種質(zhì)量等級，3種質(zhì)量等級分別是優(yōu)質(zhì)、合格和不合格。

①若3個質(zhì)檢員都認(rèn)為產(chǎn)品合格，則產(chǎn)品質(zhì)量為優(yōu)質(zhì)，優(yōu)質(zhì)對應(yīng)的綠色發(fā)光二極管點亮，其余2個二級管為熄滅狀態(tài)。

②若3個質(zhì)檢員中只有2人認(rèn)為產(chǎn)品合格，則產(chǎn)品質(zhì)量合格，合格對應(yīng)的黃色發(fā)光二極管點亮，其余2個二級管為熄滅狀態(tài)。

③若3個質(zhì)檢員中只有1人認(rèn)為產(chǎn)品合格，或者3個質(zhì)檢員都認(rèn)為產(chǎn)品不合格，則產(chǎn)品質(zhì)量不合格，不合格對應(yīng)的紅色發(fā)光二極管點亮，其余2個二級管為熄滅狀態(tài)。

1.1 用基本邏輯門電路設(shè)計

組合邏輯電路的基本設(shè)計步驟如下。

（1）定義輸入輸出變量：3個質(zhì)檢員分別用A、B、C三個輸入變量表示，優(yōu)質(zhì)、合格、不合格分別用X、Y、Z三個輸出變量表示。

輸出變量與輸入變量之間的邏輯功能如下。

①若A、B、C都為1，則產(chǎn)品質(zhì)量為優(yōu)質(zhì)，3個輸出變量為X=1，Y=0，Z=0。

②若A、B、C中同時有2個為1，則產(chǎn)品質(zhì)量合格，對應(yīng)的輸出變量為X=0，Y=1，Z=0。

③若A、B、C中只有1個為1，或者全為0，則產(chǎn)品質(zhì)量不合格，對應(yīng)的輸出變量為X=0，Y=0，Z=1。

（2）根據(jù)邏輯功能列出真值表（見表1）。

（3）由真值表寫出輸出邏輯函數(shù)表達(dá)式。

2 ?結(jié)語

對比該文介紹的組合邏輯電路的3種設(shè)計方法，不難發(fā)現(xiàn)，采用基本邏輯門設(shè)計組合邏輯電路簡單明了，可以很快畫出電路圖，但設(shè)計的電路包含較多元件;采用譯碼器設(shè)計組合邏輯電路需另加基本邏輯門，但能方便地實現(xiàn)相同輸入變量下的多輸出變量;采用數(shù)據(jù)選擇器設(shè)計組合邏輯電路，電路更簡單，能同時添加兩組輸入變量，使用更靈活，但只能做成單一輸出，要實現(xiàn)多路輸出，則需選用多片芯片才能完成?？傊?，3種設(shè)計方法各有特點，應(yīng)根據(jù)實際情況合理選擇。

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