数字电路之门电路笔记 数字电路中的门电路是实现基本逻辑运算和复合运算的单元电路。常用的门电路在逻辑功能上又与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门等几种。在电子电路中，用高、低电平分别表示二值逻辑的1和0两种逻辑状态。 数字电路中的逻辑门电路可以分为正逻辑和负逻辑两种。正逻辑门电路的输入、输出电压的高电平定义为逻辑“1”，低电平定义为逻辑“0”。负逻辑门电路的输入、输出电压的低电平定义为逻辑“1”，高电平定义为逻辑“0”。同一个逻辑门电路，在正逻辑定义下可以实现与门功能，在负逻辑定义下可以实现或门功能。数字系统设计中，不是采用正逻辑就是采用负逻辑，而不能混合使用。 集成电路由于体积小、重量轻、可靠性好，因而在大多数领域里迅速取代了分立器件组成的数字电路。在数字集成电路发展的历史过程中，首先得到推广应用的是双极型的TTL电路。然而，TTL电路存在着一个严重的缺点就是功耗比较大。所以用TTL电路只能做成小规模集成电路(Small Scale Integration,简称SSI，其中仅包含10个以内的门电路)和中规模集成电路(Medium Scale Integration,简称MSI，其中包含10~100个门电路)，而无法制作成大规模集成电路(Large Scale Integration,简称LSI，其中包含1000~10000个门电路)和超大规模集成电路(Very Large Scale Integration,简称VLSI，其中包含10000个以上的门电路)。CMOS集成电路最突出的优点在于功耗极低，所以非常适合于制作大规模集成电路。随着CMOS制作工艺的不断进步，无论在工作速度还是在驱动能力上，CMOS电路都已不比TTL电路逊色。因此，CMOS电路便逐渐取代了TTL电路而成为当前数字集成电路的主流产品。 在使用CMOS电路时，需要注意静电防护和过流保护。静电防护是为了防止由静电电压造成的损坏，可以通过在存储和运输CMOS器件时不要使用易产生静电高压的化工材料和化纤织物包装，组装、调试时，使电烙铁和其他工具、仪表、工作台台面等良好接地，操作人员的服装和手套等应选用无静电的原料制作等方法来实现。过流保护是为了防止输入电流过大损坏电路，可以通过在输入端与信号源之间串进保护电阻，输入端与电容之间接入保护电阻，输入端接长线时，亦应在输入端接入保护电阻等方法来实现。 CMOS数字集成电路有多种系列，如4000系列、HC/HCT系列、AHC/AHCT系列、VHC/VHCT系列、LVC系列、ALVC系列等。TTL门电路采用双极型三极管作为开关器件，分NPN和PNP型两种，因为在工作时有电子和空穴两种载流子参与导电过程，故称这类三极管为双极型三极管(Bipolar Junction Transistor,简称BJT)。反相器是TTL集成门电路中电路结构最简单的一种，这种类型电路的输入端和输出端均为三极管结构，所以称为三极管-三极管逻辑电路(Transistor-Transistor Logic),简称TTL电路。TI公司最初生产的TTL电路取名为SN54/74系列，我们称它为TTL基本系列。后又相继生产了74H、74L、74S、74LS、74AS、74ALS、74F等改进系列。 数字电路中的门电路是实现基本逻辑运算和复合运算的单元电路，常用的门电路在逻辑功能上又与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门等几种。在电子电路中，用高、低电平分别表示二值逻辑的1和0两种逻辑状态。数字电路中的逻辑门电路可以分为正逻辑和负逻辑两种，集成电路由于体积小、重量轻、可靠性好，因而在大多数领域里迅速取代了分立器件组成的数字电路。在使用CMOS电路时，需要注意静电防护和过流保护，CMOS数字集成电路有多种系列，TTL门电路采用双极型三极管作为开关器件。

　从小巧的电子手表，到复杂的电子计算机，它们的许多元件被制成集成电路的形式，即把几十、几百，甚至成干上万个电子元件制作在一块半导体片或绝缘片上。每种集成电路都有它独特的作用。有一种用得最多的集成电路叫门电路。常用的门电路有与门、非门、与非门。

　从小巧的电子手表，到复杂的电子计算机，它们的许多元件被制成集成电路的形式，即把几十、几百，甚至成干上万个电子元件制作在一块半导体片或绝缘片上。每种集成电路都有它独特的作用。有一种用得最多的集成电路叫门电路。常用的门电路有与门、非门、与非门。

全加器英语名称为full-adder，是用门电路实现两个二进制数相加并求出和的组合线路，称为一位全加器。一位全加器可以处理低位进位，并输出本位加法进位。多个一位全加器进行级联可以得到多位全加器。 两个多位二进制数相加时，除了最低位外，每一位都应考虑来自低位的进位，即将两个对应位的加数和来自低位的进位三个数相加，这种运算称为全加，实现全加运算的电路成为全加器。 还有一点需要注意的是它与半加器的区别，半加器是将两个一位二进制数相加，所以只考虑两个加数本身，并不需要考虑由低位来的进位的运算。 在全加器中，通常用A和B分别表示加数和被加数，用Ci表示来自相邻低位的进位数，S表示全加器的和，Co表示向相邻高位的进位数。 接下来我们来列出真值表：

【四路抢答器设计】是一种用于竞赛活动的电子设备，其主要目的是公平地判断哪个参赛队伍最先按下抢答按钮。这种抢答器通常由数字电路构建，包括多个输入通道（对应四路参赛队伍），一个判断逻辑，以及音效和显示组件。在设计四路抢答器时，我们需要考虑以下几个关键知识点： 1. **数字电路基础**：抢答器的设计基于数字逻辑，包括组合逻辑和时序逻辑。组合逻辑处理即时输入并产生相应的输出，例如判断哪一路是先按下的；时序逻辑则控制整个系统的运行顺序，如定时和锁定机制。 2. **四路输入**：抢答器需要四个独立的输入，每个输入对应一个参赛队伍。这些输入通常通过按钮或开关实现，当参赛队伍按下对应的按钮时，该路的信号会被送入逻辑电路。 3. **优先级判断电路**：这是抢答器的核心部分，它需要快速识别并锁定最先按下按钮的队伍。这可能涉及到边沿触发器或其他类型的触发器，以检测并锁定第一个有效信号。 4. **干扰和闭锁**：设计中要考虑到排除其他组的干扰信号，这意味着一旦有队伍成功抢答，其他所有队伍的输入应被立即闭锁，防止无效的或晚于第一个信号的输入影响结果。 5. **音响提示**：当有队伍成功抢答时，系统应有明显的音响提示，这可以通过蜂鸣器或扬声器实现。 6. **数字显示**：抢答器还需要显示当前的抢答者编号，这可能通过LED数码管或LCD显示屏来实现，显示0-3代表四个不同的队伍。 7. **定时电路**：对于必答环节，抢答器可能还包括一个定时电路，当时间到达预设值时发出声音提示，告知所有队伍时间已到。 8. **控制电路**：时序控制电路负责整个系统的操作流程，包括启动抢答、开始计时、锁定输入、显示结果等步骤。 9. **单元电路设计**：每个功能模块（如抢答电路、定时电路、报警电路）都需要单独设计，并最终集成到整体电路中。设计过程中需要绘制电路原理图，并列出所需的电子元件。 10. **设计过程**：完整的抢答器设计包括调研资料、总体设计、单元电路设计、绘制原理图、编写元件清单、撰写设计说明书等步骤。这需要学生具备扎实的数字电子技术基础，以及良好的工程实践能力。 11. **参考资料**：设计时可以参考如《电子技术基础》、《数字电子技术基础》、《电子设计技术》、《电工实习教程》等专业书籍，以获取理论支持和实际应用的指导。 四路抢答器设计是一项综合性的数字电子项目，涉及到了数字电路的基础理论和实际应用，同时也锻炼了学生的创新思维和工程实践能力。通过这样的设计，学生不仅能深入理解数字电路的工作原理，还能学习到如何将理论知识应用于实际问题的解决。

内容概要：本文详细介绍了使用Multisim软件中的74LS283、74LS151和74LS160芯片设计七人表决器的方法。文章首先解释了74LS283芯片的工作原理及其在按键计数中的应用。通过两片74LS283芯片级联，可以将四个按键的按压情况转换为具体的数值输出，从而实现对按键数量的统计。具体来说，第一片74LS283用于接收并处理四个按键的输入信号，第二片74LS283负责进一步处理前一片芯片的输出，最终实现对按键数量的精确统计。为了扩展到七人表决器，文中提出使用五片74LS283芯片来处理更多按键的输入，并结合或逻辑电路实现多数表决功能，当四个及以上按键被按下时，LED灯亮起表示多数同意。此外，文中还讨论了74LS151和74LS160芯片在类似设计中的可行性。 适合人群：对数字电路设计有一定了解，特别是熟悉Multisim仿真工具的电子工程学生和技术人员。 使用场景及目标：①理解74LS283芯片在按键计数中的应用；②掌握多片74LS283芯片级联实现复杂逻辑运算的方法；③学习如何利用或逻辑电路实现多数表决功能；④探索74LS151和74LS160芯片在类似设计中的替代方案。 其他说明：本文提供了详细的电路设计思路和实现步骤，适合希望深入了解数字电路设计原理并进行实际操作的读者。在实践中，读者可以根据自己的需求调整电路参数和逻辑设计，以适应不同的应用场景。

《模拟电路与数字电路教程》是一份非常实用的教育资源，主要涵盖了模拟电路和数字电路的基础知识。这两部分是电子工程领域的基石，对于学习电子技术、通信工程、自动化控制等相关专业的人来说，是必不可少的学习资料。 让我们深入了解一下模拟电路。模拟电路处理的是连续变化的信号，如音频、电压或电流等。在模拟电路教程中，你可能会学到以下几个核心概念： 1. **基本元件**：电阻、电容、电感是模拟电路中的三大基本元件，它们决定了电路的电压、电流关系。电阻限制电流，电容储存电荷，电感储存磁能。 2. **欧姆定律**：这是理解电路工作原理的基础，它描述了电压、电流和电阻之间的关系。 3. **放大器**：运算放大器是模拟电路中的关键部件，常用于信号放大、滤波和比较等应用。 4. **交流电路与直流电路**：交流电路涉及正弦波形的电压和电流，而直流电路则涉及恒定的电压和电流。两者在分析方法上有所不同。 5. **滤波器**：模拟电路中的滤波器可以设计为低通、高通、带通或带阻，用于筛选特定频率范围的信号。 6. **振荡器**：模拟电路中的一些电路能够产生持续的、自我维持的电信号，如LC振荡器和RC振荡器。 接下来，我们转向数字电路。数字电路处理的是二进制信号，即0和1。在这个领域，你将学习到： 1. **逻辑门**：与门、或门、非门、异或门等是数字电路的基本单元，它们通过组合实现复杂的逻辑功能。 2. **布尔代数**：这是分析和设计数字电路的数学工具，用于简化逻辑表达式。 3. **组合逻辑电路**：这些电路的输出仅依赖于当前输入，不具有记忆功能，如编码器、译码器和数据选择器。 4. **时序逻辑电路**：与组合逻辑不同，时序逻辑电路具有记忆功能，如寄存器和计数器，它们的输出不仅取决于当前输入，还与之前的状态有关。 5. **微处理器和微控制器**：现代电子设备的核心，它们执行计算和控制任务，集成了CPU、内存和外围接口。 6. **数字信号处理**：数字电路在音频、视频和通信系统中的应用，包括采样、量化、编码等。 尽管这两个教程的内容可能不多，但它们都包含了模拟电路和数字电路的基本原理和设计方法，适合初学者快速掌握基础。通过深入学习这两部分，你将具备分析、设计和解决实际电路问题的能力。无论是为了学术研究还是职业发展，这都将是一个坚实的基础。

本设计旨在开发一款适用于六组参赛者的数字式竞赛抢答器。该抢答器具备以下功能：检测首个抢答信号并锁存、记分以及判定犯规行为。在设计过程中，重点考虑了抢答电路、定时电路、犯规电路及时序控制电路的设计与实现，以确保抢答器的可靠性、快速性和高效性。 单元功能电路设计 抢答电路设计：抢答电路作为抢答器的核心，负责捕捉参赛者按键信号并将其转化为数字信号。本设计采用数字逻辑门电路，通过逻辑运算实现抢答信号的检测与转换。 定时电路设计：定时电路用于控制抢答器的时序流程，如抢答开始、结束及犯规判定等。基于555定时器电路设计，通过调整电阻和电容参数，实现精准的时序控制。 犯规电路设计：犯规电路用于监测参赛者的违规行为，如超时抢答或按键错误等。通过数字逻辑电路检测按键信号和时序信号，判断犯规行为并记录显示。 时序控制电路设计：时序控制电路负责协调抢答器的整体运行流程。采用计数器电路设计，依据计数器状态控制抢答器的各个阶段。 主要元器件分析 本设计主要使用以下元器件： 数字逻辑门电路：用于实现抢答、犯规及时序控制等功能。 555定时器电路：用于定时电路设计，实现时序控制。 电阻和电容：用于调整定时器参数，确保时序功能的准确性。 电路特点分析 本设计的抢答器具有以下特点： 高速抢答：借助数字逻辑与时序电路，实现快速抢答功能。 操作简便：参赛者只需按下按键即可参与抢答，使用便捷。 高可靠性：采用数字逻辑与时序电路，具备较强的抗干扰能力，确保抢答器稳定运行。 设计总结 本设计的数字式抢答器功能完备、性能可靠，能够满足六组参赛者的抢答需求。通过对各功能电路的精心设计与分析，实现了高效、可靠的抢答功能，可广泛应用于各类竞赛场景。

D触发器能在触发脉冲边沿到来瞬间，将输入端D的信号存入触发器，由Q端输出。触发脉冲消失，输出能保持不变。所以D触发器又名D锁存器 CD4013是常用的D触发器，内含两个上升沿触发的D触发器。图4-17给出了其中一个D触发器的原理图符号。4013的每个D触发器除了具有输入端D，脉冲控制端CP，输出端O、~O以外，还有直接置位端SD，直接复位端CD。直接置位端与直接复位端都是高电平有效。 数字电路仿真实验是指在计算机软件环境中模拟数字电路的搭建和测试过程，这一实验方法能够让学习者在无需实际搭建电路的情况下，理解电路的原理和工作方式。Multisim软件是其中一种常用的仿真工具，支持数字电路的设计、测试与分析。 D触发器是数字电路中的基本存储单元，它在触发脉冲的边沿到来时将输入端D的信号存入触发器内部，并通过输出端Q和~Q输出。CD4013是常用的D触发器集成芯片，它包含两个独立的D触发器，每个触发器都有输入端D、时钟脉冲输入端CP、输出端O、~O以及直接置位端SD和直接复位端CD。直接置位端和直接复位端都是高电平有效，可直接控制触发器的状态。 与门和与非门是基本的逻辑门电路，它们通过逻辑运算实现信号的处理。在Multisim软件中可以搭建相应的仿真电路，通过逻辑分析仪观察和测试电路的输出结果。编码器、译码器、计数器、JK触发器、移位寄存器等都是数字电路中重要的逻辑器件，它们各自具有不同的功能和应用，仿真这些器件有助于理解其工作原理和逻辑功能。 在进行数字电路仿真实验时，可以通过Multisim软件对电路进行搭建，并设置相应的测试条件，例如时钟频率、输入信号等，来观察电路的响应和输出结果。例如，通过设置时钟频率为500Hz对74LS138译码器电路进行测试，记录不同输入下的输出状态，以验证译码器的功能。在JK触发器功能测试中，观察其在触发脉冲到来时，根据输入端JK信号改变触发器状态的能力，并在电路复位时输出指示灯的状态变化。 移位寄存器是一种同步时序电路，它能够实现信号的移位存储和传输。使用如74LS194这样的4位双向移位寄存器，可以测试其清零、左移、右移、预置数等基本功能。在仿真过程中，通过控制开关来模拟控制信号，观察寄存器中信号的变化。 施密特触发器是一种具有特定回差电压的开关特性电路，它的输出状态依赖于输入信号的递增或递减。在仿真中可以观察施密特触发器对信号波形的整形作用。 最终，利用各种计数器设计特定进制的计数电路，例如使用74LS161设计60进制计数器，使用74LS160实现24进制计数器，使用74LS192实现24进制计数器，以及通过控制开关S1来实现正反计数功能等，这些都是数字电路仿真实验中的重要内容。通过这些实验，学习者可以加深对数字电路原理的理解，并提升电路设计与分析的能力。

1、售卖的票共有三种，面值分别为1元、3元和7元，每种的单价用1个数码管显示； 2、用3个拨码开关分别代表这3种面额的票，拨上开关就表示选中那种票； 3、用1个按键表示购买票的数量，按1次数量加1； 4、用3个按键，分别代表投入的钱币的面值，共有3种情况：1元、2元和5元，每个按键可以按多次，表示投入此种面值钱币的数量； 5、当投入的钱不够的时候，用一个红灯亮来表示，同时用数码管显示所缺的钱数额；当投入的钱达到或者超过所需的金额时，用1个绿灯亮来显示，同时用扬声器发出短暂的声响，声响持续时间为0.5秒，同时用数码管显示应找回给用户的钱数额。