趙　媛

(楊凌職業(yè)技術(shù)學院，陜西 楊凌　712100)

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任務引領(lǐng)的組合邏輯電路應用教學設計

趙媛

(楊凌職業(yè)技術(shù)學院，陜西 楊凌712100)

摘要：把完成實際工作任務貫穿整個教學過程，采用任務引領(lǐng)法進行教學。通過層層深入的電路設計任務，引導學生完成從單輸出到多輸出的設計。設計多個符合認知規(guī)律，由淺入深的問題，通過對問題的不斷深化，提高了學生學習興趣，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。

關(guān)鍵詞：組合邏輯電路；真值表；邏輯電路圖

為使教學內(nèi)容和時代發(fā)展的步伐保持一致，在教學過程中必須緊密關(guān)注和課程相關(guān)的專業(yè)領(lǐng)域的新技術(shù)、新設備和新應用實例。要以實際發(fā)展需要的工程實際問題作為主要教學內(nèi)容，開闊學生眼界，使學生更貼近工程實際和時代要求。本文主要選用工程典型案例做為組合邏輯電路設計的項目來進行講解，讓學生在獨立思考和設計的過程中，熟悉組合邏輯電路的設計方法，學會分解項目，設計最佳邏輯電路。

一、組合邏輯電路的基本概念

組合邏輯電路從邏輯的角度來講是在每一個時刻的輸出狀態(tài)只取決于這個時刻的輸入信號，而與電路的原始狀態(tài)沒有任何關(guān)系。從結(jié)構(gòu)上講，組合邏輯電路都是由單純的邏輯門電路組成的，且輸出端不存在反饋路徑(不包含存儲單元)。

二、組合邏輯電路的設計方法

組合邏輯電路設計方法，主要以解決工程實際問題為目的。在講解的過程中，為提高教學效果，以工作任務引入，激發(fā)學生的學習興趣，提高他們在實踐應用中分析問題、解決問題的能力，使學生貼近工程實際和時代要求，開闊學生眼界。

(一)設計步驟

組合邏輯電路的設計方法是從實際邏輯問題出發(fā)，經(jīng)過分析，進行邏輯抽象并賦值，最終以最少的邏輯門電路來實現(xiàn)其邏輯功能，并畫出最終邏輯電路圖。具體設計步驟如表1。

表1　組合邏輯電路設計步驟

(二)單輸出組合邏輯電路的設計(設計一個產(chǎn)品合格檢驗電路)

1.創(chuàng)建任務，導入新知識

設產(chǎn)品有3項質(zhì)量技術(shù)指標，一個主要技術(shù)指標和兩個基本技術(shù)指標。只有當兩個或兩個以上指標合格且含有主要技術(shù)指標合格時，為產(chǎn)品合格。

2.案例分析，傳授新知識

分析任務要求：設輸入輸出變量并邏輯賦值。

設輸入變量：主要技術(shù)指標為A，兩個基本技術(shù)指標分別為B和C，合格為1，不合格為0。設產(chǎn)品檢驗合格與否為輸出變量，用變量Y表示，產(chǎn)品合格為1，不合格為0。

列真值表：把邏輯關(guān)系轉(zhuǎn)換成數(shù)字表示形式，見表2。

表2　產(chǎn)品合格檢驗電路設計真值表

由真值表寫出邏輯表達式并畫出相應的邏輯電路圖，如圖1。

圖1　產(chǎn)品合格檢驗邏輯電路圖

3.總結(jié)任務，提高認識

工程上的最佳設計，通常需要用多個指標去衡量，主要考慮的問題有：所用的邏輯器件數(shù)目最少，種類最少，且器件之間的連線最少；滿足速度要求，應使級數(shù)最少，以減少門電路的延遲；功耗小，工作穩(wěn)定可靠。

經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)方案一中用了3個門電路，分別是“與門”、“或門”和“與非門”，方案二中用了3個相同的門電路，都是“與非門”。雖然方案一中所用的邏輯器件數(shù)目和方案二中的數(shù)目一樣多，但是種類卻用到了兩種，按照工程設計要求，方案二電路設計更好些。

(三)多輸出組合邏輯電路的設計(設計一個水箱水位控制電路)

1.創(chuàng)建任務，導入新知識

有一大水箱由YS、YL兩臺水泵供水，水箱中設置了三個水位檢測元件A、B、C，如圖2所示。水面低于檢測元件時，檢測元件輸出高電平；水面高于檢測元件時，檢測元件輸出低電平?，F(xiàn)要求水位超過C點時，YS、YL停止工作；水位低于C點但高于B點時，YS單獨工作；水位低于B點但高于A點時，YL單獨工作；水位低于A點時，YS、YL同時工作。試設計此控制電路。

圖2　水位示意圖

2.案例分析，傳授新知識

分析任務要求：設輸入輸出變量并邏輯賦值。

設水位檢測元件以A、B、C表示，低于檢測元件為1，高于為0；設水泵以YS、YL表示，水泵工作為1，不工作為0。

列真值表：把邏輯關(guān)系轉(zhuǎn)換成數(shù)字表示形式，見表3。

表3　水箱水位控制電路設計真值表

由真值表寫邏輯表達式并畫出相應的邏輯電路圖，如圖3。

圖3　水箱水位控制邏輯電路圖

三、結(jié)束語

以工作任務為引領(lǐng)的教學方法，能夠使學生在循序漸進的學習過程中，更好地把理論知識和實際應用結(jié)合起來，本教學方法在提高學生學習興趣和培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力等方面有著積極的作用。

參考文獻

[1]楊志忠.數(shù)字電子技術(shù)[M].北京:高等教育出版社,2003.

[2]孫麗霞.數(shù)字電子技術(shù)[M].北京:高等教育出版社,2004.

[3]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分，5版[M].北京:高等教育出版社,2006.

[4]姜春玲,封百濤.任務驅(qū)動法在“數(shù)字電子技術(shù)”教學改革中的應用[J].中國電子教育,2009(04):56-59.

[5]陳莉平,王紅.電子技術(shù)課程設計數(shù)字部分的一次實踐[J].電氣電子教學學報,2008,30(2):75-76.

[責任編輯：趙偉]

Application of Teaching Design Task of Combinational Logic Circuit

ZHAO Yuan

(Yangling Vocational and Technical College, Yangling 712100, China)

Abstract:In order to solve practical production tasks throughout the teaching process, uses the task leading teaching method in teaching, Through the layers of in-depth circuit design task, and guide students to complete the output from single to multiple output, design more accord with cognitive law students, distinguished problem. Through the deepening of the problem and improve the students' learning interest, cultivate students’ innovation consciousness.

Key words:combinational logic circuit; truth table; logic circuit diagram

中圖分類號:TN79+1

文獻標志碼:A

文章編號：1008-6811(2016)01-0066-03

作者簡介：趙媛(1979—)，女，陜西長安人，楊凌職業(yè)技術(shù)學院講師。

收稿日期：2015-12-10