實(shí)訓(xùn)任務(wù)5.1醫(yī)院病房呼叫控制電路設(shè)計(jì)

知識(shí)目標(biāo)：熟知編碼器的基本功能和常見類型，理解優(yōu)先編碼器的工作特點(diǎn)，掌握利用編碼器設(shè)計(jì)電路的方法。理解譯碼器的功能，了解譯碼器的類型，掌握利用譯碼器設(shè)計(jì)電路的方法。了解顯示譯碼器的基本知識(shí)；掌握共陽(yáng)、共陰七段顯示數(shù)碼管的相關(guān)內(nèi)容；會(huì)利用常見顯示譯碼器構(gòu)成數(shù)碼顯示電路。理解數(shù)據(jù)選擇器的邏輯功能，理解數(shù)據(jù)選擇器在多路數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)通道擴(kuò)展及實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)功能方面的應(yīng)用。能分析和設(shè)計(jì)用中規(guī)模集成芯片組成的邏輯電路。項(xiàng)目5中規(guī)模組合邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)2023/6/171技能目標(biāo)：能檢測(cè)常見編碼器的邏輯功能；會(huì)利用優(yōu)先編碼器設(shè)計(jì)典型的邏輯控制電路。能檢測(cè)常見譯碼器的邏輯功能；會(huì)利用譯碼器設(shè)計(jì)典型的邏輯控制電路。能檢測(cè)判斷出七段顯示數(shù)碼管的管腳排列順序；會(huì)利用顯示譯碼器構(gòu)成一位數(shù)碼顯示電路。能利用常用的中規(guī)模集成芯片，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、常用的功能電路。項(xiàng)目5中規(guī)模組合邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)2023/6/172工作任務(wù)：驗(yàn)證編碼器和譯碼器的邏輯功能。用優(yōu)先編碼器74LS148設(shè)計(jì)醫(yī)院病房呼叫控制電路。用3線-8線譯碼器74LS138設(shè)計(jì)交通燈故障報(bào)警電路。用3線－8線譯碼器74LS138設(shè)計(jì)全加器。七段顯示譯碼電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試。用雙4選1數(shù)據(jù)選擇器74LS153設(shè)計(jì)全加器。用8選1數(shù)據(jù)選擇器74LS151設(shè)計(jì)四人多數(shù)表決器電路。搶答器的設(shè)計(jì)與制作。項(xiàng)目5中規(guī)模組合邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)2023/6/1735.1醫(yī)院病房呼叫控制電路設(shè)計(jì)5.1.1中規(guī)模組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法5.1.2編碼器實(shí)訓(xùn)5-1：優(yōu)先編碼器74LS148邏輯功能測(cè)試5.1.3醫(yī)院病房呼叫控制電路的設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)5-2：醫(yī)院病房呼叫控制電路的設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)任務(wù)5.1醫(yī)院病房呼叫控制電路設(shè)計(jì)2023/6/174實(shí)訓(xùn)任務(wù)5.1醫(yī)院病房呼叫控制電路設(shè)計(jì)

某醫(yī)院有一、二、三、四號(hào)病室4間，每室設(shè)有呼叫按鈕，同時(shí)在護(hù)士值班室內(nèi)對(duì)應(yīng)的裝有一號(hào)、二號(hào)、三號(hào)、四號(hào)4個(gè)指示燈?，F(xiàn)要求當(dāng)一號(hào)病室的按鈕按下時(shí)，無(wú)論其他病室的按鈕是否按下，只有一號(hào)燈亮。當(dāng)一號(hào)病室的按鈕沒有按下而二號(hào)病室的按鈕按下時(shí)，無(wú)論三、四號(hào)病室的按鈕是否按下，只有二號(hào)燈亮。當(dāng)一、二號(hào)病室的按鈕都沒有按下而三號(hào)病室的按鈕按下時(shí)，無(wú)論四號(hào)病室的按鈕是否按下，只有三號(hào)燈亮。只有在一、二、三號(hào)病室的按鈕均未按下而四號(hào)病室的按鈕按下時(shí)，四號(hào)燈才亮。

用優(yōu)先編碼器74LS148和門電路設(shè)計(jì)滿足上述控制要求的邏輯電路。52023/6/17設(shè)計(jì)要求：中規(guī)模組合邏輯電路小規(guī)模組合邏輯電路中規(guī)模集成器件設(shè)計(jì)組合邏輯電路“最合理”：使用的中規(guī)模集成器件的片數(shù)最少，種類最少，而且連線最少。設(shè)計(jì)步驟：（1）根據(jù)給定事件的因果關(guān)系列出真值表（2）由真值表寫函數(shù)式（3）對(duì)函數(shù)式進(jìn)行變換（4）畫出邏輯圖，并測(cè)試邏輯功能。不需要化簡(jiǎn)，只需要變換。每一種中規(guī)模集成器件，都有它自己特定的邏輯函數(shù)表達(dá)式，所以采用這些器件設(shè)計(jì)電路時(shí)，必須將待實(shí)現(xiàn)的邏輯函數(shù)式變換成與所使用的集成器件的邏輯函數(shù)式相同的形式。5.1.1中規(guī)模組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法2023/6/176常用的中規(guī)模集成器件主要有：全加器、編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器等。

5.1.1中規(guī)模組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法2023/6/177編碼：用二進(jìn)制代碼表示文字、符號(hào)或者數(shù)碼等某種信息的過(guò)程。編碼器：完成編碼功能的邏輯電路。編碼器種類按照輸出代碼不同分類：二進(jìn)制編碼器、二－十進(jìn)制編碼器；按照工作方式不同分類：普通編碼器和優(yōu)先編碼器。5.1.2編碼器2023/6/1781.普通編碼器某一時(shí)刻只允許一個(gè)輸入端為有效的輸入信號(hào)。二進(jìn)制普通編碼器的邏輯功能：根據(jù)產(chǎn)生了有效電平（可能是高電平，也可能是低電平，視具體情況而定）的輸入端的序號(hào)，在輸出端產(chǎn)生一組對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制編碼。5.1.2編碼器2023/6/1793位二進(jìn)制普通編碼器輸入是0~7等8個(gè)信號(hào)（“非號(hào)”表示低電平為有效的輸入電平），輸出是3位二進(jìn)制代碼Y2~Y0。又稱為8線－3線編碼器。5.1.2編碼器2023/6/1710

邏輯圖邏輯函數(shù)表達(dá)式

當(dāng)任何一個(gè)輸入端為有效電平（本例為低電平有效）時(shí)，三個(gè)輸出端的取值組成對(duì)應(yīng)的3位二進(jìn)制代碼

。。

＝0時(shí)，輸出的代碼為“101”。滿足真值表5.1.2編碼器2023/6/17112、優(yōu)先編碼器允許同時(shí)輸入幾個(gè)輸入信號(hào)，電路只對(duì)其中優(yōu)先級(jí)別最高的一個(gè)輸入信號(hào)進(jìn)行編碼。5.1.2編碼器2023/6/17128線－3線優(yōu)先編碼器74LS148

（1）選通輸入端

（2）編碼輸入端（3）編碼輸出端

（4）選通輸出端和擴(kuò)展端反碼輸出低電平有效低電平有效低電平有效5.1.2編碼器2023/6/1713（1）選通輸入端（2）編碼輸入端（3）編碼輸出端

低電平有效編碼器才能正常編碼無(wú)論輸入端如何，所有輸出端均被封鎖在高電平優(yōu)先權(quán)最高低電平有效優(yōu)先權(quán)最低反碼輸出5.1.2編碼器2023/6/1714（4）選通輸出端和擴(kuò)展端低電平有效表示“此片未工作”，輸出=1，＝1。當(dāng)無(wú)有效編碼信號(hào)輸入時(shí)，輸出=1，＝0。表示“此片工作”，當(dāng)有有效編碼信號(hào)輸入時(shí)，輸出=0，＝1。2023/6/1715表中出現(xiàn)的3種=111情況可以用不同狀態(tài)區(qū)分。

用兩片74LS148接成的16線－4線優(yōu)先編碼器5.1.2編碼器2023/6/1716實(shí)訓(xùn)流程：將16腳接＋5V；8腳接地；選通輸入端接地或接＋5V；

7～0接邏輯開關(guān)K8～K1；

接電平指示L3、L2、L1。接電平指示L8、L7。觀察各輸出端的狀態(tài)。實(shí)訓(xùn)5-1：優(yōu)先編碼器74LS148邏輯功能測(cè)試2023/6/171774LS148的邏輯功能為：___________________________。實(shí)訓(xùn)5-1：優(yōu)先編碼器74LS148邏輯功能測(cè)試2023/6/17185.1.3醫(yī)院病房呼叫控制電路的設(shè)計(jì)2023/6/1719設(shè)計(jì)要求：

某醫(yī)院有一、二、三、四號(hào)病室4間，每室設(shè)有呼叫按鈕，同時(shí)在護(hù)士值班室內(nèi)對(duì)應(yīng)的裝有一號(hào)、二號(hào)、三號(hào)、四號(hào)4個(gè)指示燈?，F(xiàn)要求當(dāng)一號(hào)病室的按鈕按下時(shí)，無(wú)論其他病室的按鈕是否按下，只有一號(hào)燈亮。當(dāng)一號(hào)病室的按鈕沒有按下而二號(hào)病室的按鈕按下時(shí)，無(wú)論三、四號(hào)病室的按鈕是否按下，只有二號(hào)燈亮。當(dāng)一、二號(hào)病室的按鈕都沒有按下而三號(hào)病室的按鈕按下時(shí)，無(wú)論四號(hào)病室的按鈕是否按下，只有三號(hào)燈亮。只有在一、二、三號(hào)病室的按鈕均未按下而四號(hào)病室的按鈕按下時(shí)，四號(hào)燈才亮。實(shí)訓(xùn)5-2：醫(yī)院病房呼叫控制電路的設(shè)計(jì)2023/6/1720（1）實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化為邏輯問(wèn)題：一、二、三、四號(hào)病室的按鈕作為輸入變量分別用X1、X2、X3、X4來(lái)表示，并且用“1”表示按鈕按下，“0”表示按鈕未按下；

一號(hào)、二號(hào)、三號(hào)、四號(hào)4個(gè)指示燈作為輸出變量分別用L1、L2、L3、L4來(lái)表示，“1”表示燈亮，“0”表示燈未亮。（2）列出真值表。輸入輸出X1X2X3X4L1L2L3L41XXX100001XX0100001X001000010001實(shí)訓(xùn)5-2：醫(yī)院病房呼叫控制電路的設(shè)計(jì)2023/6/1721（3）查閱資料，明確74LS148集成電路的引腳及其功能：編碼輸入端有

（優(yōu)先權(quán)從高到低），

電平有效，對(duì)應(yīng)

腳；編碼輸出端有

，

碼輸出，對(duì)應(yīng)

腳；其他輸入控制腳有：

，正常工作時(shí)接

電平；電源為

腳；接地為

腳。低反4、3、2、1、13、12、11、106、7、9低1682023/6/17222023/6/1723實(shí)訓(xùn)5-2：醫(yī)院病房呼叫控制電路的設(shè)計(jì)輸入輸出X1X2X3X4L1L2L3L41XXX100001XX0100001X001000010001（4）比較病房呼叫控制電路真值表與74LS148功能表確定輸入端、輸出端和控制端。并畫出病房呼叫控制電路的邏輯圖。輸入端：X1、X2、X3、X4分別經(jīng)非門后輸入至輸出端：經(jīng)一定的門電路接至電平指示L1、L2、L3、L4。控制端：接低電平。實(shí)訓(xùn)5-2：醫(yī)院病房呼叫控制電路的設(shè)計(jì)2023/6/1724輸入74LS148輸出輸出X1X2X3X4L1L2L3L41XXX100100001XX1010100001X110001000011110001實(shí)訓(xùn)5-2：醫(yī)院病房呼叫控制電路的設(shè)計(jì)2023/6/1725實(shí)訓(xùn)5-2：醫(yī)院病房呼叫控制電路的設(shè)計(jì)2023/6/1726控制電路的邏輯圖

74LS04六反相器74LS11三3輸入與門74LS148優(yōu)先編碼器輸入74LS148輸出輸出X1X2X3X4L1L2L3L41XXX100100001XX1010100001X110001000011110001實(shí)訓(xùn)5-2：醫(yī)院病房呼叫控制電路的設(shè)計(jì)2023/6/1727實(shí)訓(xùn)5-2：醫(yī)院病房呼叫控制電路的設(shè)計(jì)2023/6/1728（5）根據(jù)邏輯圖完成電路安裝控制電路的邏輯圖

123456981110131274LS04六反相器74LS08四2輸入與門74LS148優(yōu)先編碼器131211456213109813121110597614156、驗(yàn)證病房呼叫控制電路的邏輯功能（與真值表比較）。輸入輸出X1X2X3X4L1L2L3L41XXX01XX001X0001實(shí)訓(xùn)5-2：醫(yī)院病房呼叫控制電路的設(shè)計(jì)2023/6/172