CN105761589A - 一种多功能数字电路教学演示仪 - Google Patents

一种多功能数字电路教学演示仪 Download PDF

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史水娥
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刘洁
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Abstract

本发明公开了一种多功能数字电路教学演示仪，包括功能板及设置于功能板上的电源开关、13个按键开关、25个LED灯和功能模块，功能模块内设有控制电路，可演示8线?3线优先编码器74HC148的工作原理、3线?8线译码器74LS138的工作原理、八选一数据选择器74LS151的工作原理、JK触发器74LS112的工作原理、双向移位寄存器74LS194A的工作原理和4位同步二进制计数器74161的工作原理。本发明电路设计合理，控制简单，具有集成度高且灵活多变的特点，用具体的电路帮助学生进行课本相关知识的理解和学习，科学性强，过程生动有趣，可以大大激发学生的学习热情。

Description

一种多功能数字电路教学演示仪
技术领域
本发明属于教学演示仪技术领域，具体涉及一种多功能数字电路教学演示仪。
背景技术
数字电路是大学工科学生必修的一门专业基础课，为了能够让学生在学习中，更加直观的理解常用逻辑器件的原理，一般老师会根据实际情况制作一个或两个相关的教具来给大家做演示，且成本很高，所以制作一种具有多种演示功能的数字电路演示教具，对于老师的课堂教学和学生的理解具有重要的意义。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种多功能数字教学演示仪，通过更换不同的演示模块来演示不同的教学内容，灵活多变，可以达到给学生演示8线-3线优先编码器74HC148的工作原理、3线-8线译码器74LS138的工作原理、八选一数据选择器74LS151的工作原理、JK触发器74LS112的工作原理、双向移位寄存器74LS194A的工作原理和4位同步二进制计数器74161的工作原理的直观效果。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种多功能数字电路教学演示仪，其特征在于包括功能板及设置于功能板上的电源开关、13个按键开关、25个LED灯和功能模块，其中功能模块内设有控制电路，该控制电路包括主控单元处理器U1、U2和U3，其中U1的引脚1、2、44经过排阻RP6分别接到接口P12的5、6、7引脚上，U1的引脚4、5、7、8经过排阻RP7分别接到接口P4的3、5、7、9引脚上，U1的引脚9、10、11、12经过排阻RP8分别接到接口P4的11、13、15、17引脚上，U1的引脚14、16分别连接电源和接地，U1的引脚19、20接到接口P1的2、3引脚上，P1接口的1、4引脚分别接电源和地，并且通过电容C1连接在一起，U1的引脚22、23、16接到接口P4的27、28、29引脚上，U1的引脚24、25分别接到接口P2、P3的3引脚上，U1的引脚30、31、32、33经过排阻RP9分别接到接口P4的19、21、23、25引脚上，U1的引脚34、35、36、37经过排阻RP10分别接到三极管Q5、Q6、Q7、Q8的基极，三极管Q5、Q6、Q7、Q8的发射极接电源VCC，三极管Q5、Q6、Q7、Q8的集电极分别接到接口P13的1、2、3、4引脚上，再通过两两一组接到双向发光二极管LED1、LED2、LED 3、LED 4、LED 5、LED 6、LED 7、LED 8、LED 9、LED 10、LED 11和LED12的阴极，双向发光二极管的引脚2分别接到处理器U1的17、26、27、28引脚上，双向发光二极管的引脚3分别接到处理器U1的29、38、39、6引脚上，按键开关K1、K5、K9一端并接到处理器U1的40引脚，另一端并接到接口P12的5、6、7引脚上，按键开关K2、K6、K10，按键开关K3、K7、K11，按键K4、K8、K12，以上按键三个一组，接法同按键开关K1、K5、K9，按键开关K13、K14、K15一端并接到地，另一端分别接到处理器U1的3、20、21引脚上；主控制单元处理器U2的引脚19、20、1、2、3、4分别正向通过二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6接到电源VCC，反向通过二极管D13、D14、D15、D16、D17、D18接地，U2的引脚19、20、1、2、3、4通过电阻R7、R8、R9、R10、R11、R12接到电源VCC，通过电阻R23、R24、R25、R26、R27、R28接地；主控制单元处理器U3的引脚19、20、1、2、3、4通过电阻R7、R8、R9、R10、R11、R12接到电源VCC，通过电阻R23、R24、R25、R26、R27、R28接地，排阻RP1的一端接到接口P6的2、4、6、8引脚上，另一端接到处理器U2的20、19、1、2引脚上，排阻RP2的一端接到接口P6的10、12、14、16引脚上，另一端接到处理器U2的3、4引脚和处理器U3的19、20引脚上，排阻RP3的一端接到接口P6的18、20、22、24引脚上，另一端接到处理器U3的1、2、3、4引脚上，排阻RP4的一端接到处理器U2的11、12、13、14引脚上，另一端接到三极管Q1、Q2、Q3、Q4的基极，三极管Q1、Q2、Q3、Q4的发射极接到电源VCC，三极管Q1、Q2、Q3、Q4的集电极分别接到接口P14的1、2、3、4引脚上，然后通过并列的三个双向发光二极管的2引脚接到处理器U3的15、17、7引脚上，通过并列的三个双向发光二极管的3引脚接到处理器U3的16、18、9引脚上。
本发明电路设计合理，控制简单，具有集成度高且灵活多变的特点，用具体的电路帮助学生进行课本相关知识的理解和学习，科学性强，过程生动有趣，可以大大激发学生的学习热情。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2-7是本发明的线路连接图。
具体实施方式
结合附图详细描述本发明的具体内容。一种多功能数字电路教学演示仪，包括功能板及设置于功能板上的电源开关、13个按键开关、25个LED灯和功能模块，其中功能模块内设有控制电路，该控制电路包括主控单元处理器U1、U2和U3，其中U1的引脚1、2、44经过排阻RP6分别接到接口P12的5、6、7引脚上，U1的引脚4、5、7、8经过排阻RP7分别接到接口P4的3、5、7、9引脚上，U1的引脚9、10、11、12经过排阻RP8分别接到接口P4的11、13、15、17引脚上，U1的引脚14、16分别连接电源和接地，U1的引脚19、20接到接口P1的2、3引脚上，P1接口的1、4引脚分别接电源和地，并且通过电容C1连接在一起，U1的引脚22、23、16接到接口P4的27、28、29引脚上，U1的引脚24、25分别接到接口P2、P3的3引脚上，U1的引脚30、31、32、33经过排阻RP9分别接到接口P4的19、21、23、25引脚上，U1的引脚34、35、36、37经过排阻RP10分别接到三极管Q5、Q6、Q7、Q8的基极，三极管Q5、Q6、Q7、Q8的发射极接电源VCC，三极管Q5、Q6、Q7、Q8的集电极分别接到接口P13的1、2、3、4引脚上，再通过两两一组接到双向发光二极管LED1、LED2、LED 3、LED 4、LED 5、LED 6、LED 7、LED 8、LED 9、LED 10、LED 11和LED12的阴极，双向发光二极管的引脚2分别接到处理器U1的17、26、27、28引脚上，双向发光二极管的引脚3分别接到处理器U1的29、38、39、6引脚上，按键开关K1、K5、K9一端并接到处理器U1的40引脚，另一端并接到接口P12的5、6、7引脚上，按键开关K2、K6、K10，按键开关K3、K7、K11，按键K4、K8、K12，以上按键三个一组，接法同按键开关K1、K5、K9，按键开关K13、K14、K15一端并接到地，另一端分别接到处理器U1的3、20、21引脚上；主控制单元处理器U2的引脚19、20、1、2、3、4分别正向通过二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6接到电源VCC，反向通过二极管D13、D14、D15、D16、D17、D18接地，U2的引脚19、20、1、2、3、4通过电阻R7、R8、R9、R10、R11、R12接到电源VCC，通过电阻R23、R24、R25、R26、R27、R28接地；主控制单元处理器U3的引脚19、20、1、2、3、4通过电阻R7、R8、R9、R10、R11、R12接到电源VCC，通过电阻R23、R24、R25、R26、R27、R28接地，排阻RP1的一端接到接口P6的2、4、6、8引脚上，另一端接到处理器U2的20、19、1、2引脚上，排阻RP2的一端接到接口P6的10、12、14、16引脚上，另一端接到处理器U2的3、4引脚和处理器U3的19、20引脚上，排阻RP3的一端接到接口P6的18、20、22、24引脚上，另一端接到处理器U3的1、2、3、4引脚上，排阻RP4的一端接到处理器U2的11、12、13、14引脚上，另一端接到三极管Q1、Q2、Q3、Q4的基极，三极管Q1、Q2、Q3、Q4的发射极接到电源VCC，三极管Q1、Q2、Q3、Q4的集电极分别接到接口P14的1、2、3、4引脚上，然后通过并列的三个双向发光二极管的2引脚接到处理器U3的15、17、7引脚上，通过并列的三个双向发光二极管的3引脚接到处理器U3的16、18、9引脚上。
实施例1
8线-3线优先编码器74HC148工作原理的演示：在所述的主板中写入主控程序之后，把8线-3线优先编码器74HC148的功能模块介入到主板中，按下K10，改变K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8的开关状态，观察LED10、LED9、LED8的高低状态，红灯亮表示高电平，绿灯亮表示低电平，同时观察LED5、LED4的状态，此时可向学生提问LED10、LED9、LED8的高低状态有什么规律？验证出8线-3线优先编码器74HC148的工作原理。
实施例2
3线-8线译码器74LS138工作原理的演示：在所述的主板中写入主控程序之后，把3线-8线译码器74LS138的功能模块介入到主板中，不按K8，按下K10、K11，改变K2、K3、K4的开关状态，观察LED10、LED9、LED8、LED7、LED6、LED5、LED4、LED3的高低状态，红灯亮表示高电平，绿灯亮表示低电平，此时可向学生提问K2、K3、K4的状态改变时输出的八个高低电平有什么规律？验证出3线-8线译码器74LS138的工作原理。
实施例3
八选一数据选择器74LS151工作原理的演示：在所述的主板中写入主控程序之后，把八选一数据选择器74LS151的功能模块介入到主板中，按下K10，改变K2、K3、K4的开关状态，观察LED10、LED8的高低状态，红灯亮表示高电平，绿灯亮表示低电平，验证出八选一数据选择器74LS151的工作原理。
实施例4
JK触发器74LS112工作原理的演示：在所述的主板中写入主控程序之后，把JK触发器74LS112的功能模块介入到主板中，改变K2、K3的开关状态，同时改变一次K13的状态，观察LED10、LED8的高低状态，红灯亮表示高电平，绿灯亮表示低电平，验证出JK触发器74LS112的工作原理。
实施例5
双向移位寄存器74LS194A工作原理的演示：在所述的主板中写入主控程序之后，把双向移位寄存器74LS194A的功能模块介入到主板中，改变K2、K3的开关状态，同时改变一次K13的状态，观察LED10、LED9、LED8、LED7的高低状态，红灯亮表示高电平，绿灯亮表示低电平，验证出双向移位寄存器74LS194A的工作原理。
实施例6
4位同步二进制计数器74161工作原理的演示：在所述的主板中写入主控程序之后，把4位同步二进制计数器74161的功能模块介入到主板中，不按K8，多次改变K13的状态，观察LED10、LED9、LED8、LED7、LED2的高低状态，红灯亮表示高电平，绿灯亮表示低电平，验证出4位同步二进制计数器74161的工作原理。
以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围。

Claims (7)

1.一种多功能数字电路教学演示仪，其特征在于包括功能板及设置于功能板上的电源开关、13个按键开关、25个LED灯和功能模块，其中功能模块内设有控制电路，该控制电路包括主控单元处理器U1、U2和U3，其中U1的引脚1、2、44经过排阻RP6分别接到接口P12的5、6、7引脚上，U1的引脚4、5、7、8经过排阻RP7分别接到接口P4的3、5、7、9引脚上，U1的引脚9、10、11、12经过排阻RP8分别接到接口P4的11、13、15、17引脚上，U1的引脚14、16分别连接电源和接地，U1的引脚19、20接到接口P1的2、3引脚上，P1接口的1、4引脚分别接电源和地，并且通过电容C1连接在一起，U1的引脚22、23、16接到接口P4的27、28、29引脚上，U1的引脚24、25分别接到接口P2、P3的3引脚上，U1的引脚30、31、32、33经过排阻RP9分别接到接口P4的19、21、23、25引脚上，U1的引脚34、35、36、37经过排阻RP10分别接到三极管Q5、Q6、Q7、Q8的基极，三极管Q5、Q6、Q7、Q8的发射极接电源VCC，三极管Q5、Q6、Q7、Q8的集电极分别接到接口P13的1、2、3、4引脚上，再通过两两一组接到双向发光二极管LED1、LED2、LED 3、LED 4、LED 5、LED 6、LED 7、LED 8、LED 9、LED 10、LED 11和LED12的阴极，双向发光二极管的引脚2分别接到处理器U1的17、26、27、28引脚上，双向发光二极管的引脚3分别接到处理器U1的29、38、39、6引脚上，按键开关K1、K5、K9一端并接到处理器U1的40引脚，另一端并接到接口P12的5、6、7引脚上，按键开关K2、K6、K10，按键开关K3、K7、K11，按键K4、K8、K12，以上按键三个一组，接法同按键开关K1、K5、K9，按键开关K13、K14、K15一端并接到地，另一端分别接到处理器U1的3、20、21引脚上；主控制单元处理器U2的引脚19、20、1、2、3、4分别正向通过二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6接到电源VCC，反向通过二极管D13、D14、D15、D16、D17、D18接地，U2的引脚19、20、1、2、3、4通过电阻R7、R8、R9、R10、R11、R12接到电源VCC，通过电阻R23、R24、R25、R26、R27、R28接地；主控制单元处理器U3的引脚19、20、1、2、3、4通过电阻R7、R8、R9、R10、R11、R12接到电源VCC，通过电阻R23、R24、R25、R26、R27、R28接地，排阻RP1的一端接到接口P6的2、4、6、8引脚上，另一端接到处理器U2的20、19、1、2引脚上，排阻RP2的一端接到接口P6的10、12、14、16引脚上，另一端接到处理器U2的3、4引脚和处理器U3的19、20引脚上，排阻RP3的一端接到接口P6的18、20、22、24引脚上，另一端接到处理器U3的1、2、3、4引脚上，排阻RP4的一端接到处理器U2的11、12、13、14引脚上，另一端接到三极管Q1、Q2、Q3、Q4的基极，三极管Q1、Q2、Q3、Q4的发射极接到电源VCC，三极管Q1、Q2、Q3、Q4的集电极分别接到接口P14的1、2、3、4引脚上，然后通过并列的三个双向发光二极管的2引脚接到处理器U3的15、17、7引脚上，通过并列的三个双向发光二极管的3引脚接到处理器U3的16、18、9引脚上。
2.如权利要求1所述的多功能数字电路教学演示仪，其特征在于8线-3线优先编码器74HC148工作原理的演示过程为：把8线-3线优先编码器74HC148的功能模块介入到主板中，按下K10，改变K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8的开关状态，观察LED10、LED9、LED8的高低状态，红灯亮表示高电平，绿灯亮表示低电平，同时观察LED5、LED4的状态，此时可向学生提问LED10、LED9、LED8的高低状态有什么规律？验证出8线-3线优先编码器74HC148的工作原理。
3. 如权利要求1所述的多功能数字电路教学演示仪，其特征在于3线-8线译码器74LS138工作原理的演示过程为：把3线-8线译码器74LS138的功能模块介入到主板中，不按K8，按下K10、K11，改变K2、K3、K4的开关状态，观察LED10、LED9、LED8、LED7、LED6、LED5、LED4、LED3的高低状态，红灯亮表示高电平，绿灯亮表示低电平，此时可向学生提问K2、K3、K4的状态改变时输出的八个高低电平有什么规律？验证出3线-8线译码器74LS138的工作原理。
4. 如权利要求1所述的多功能数字电路教学演示仪，其特征在于八选一数据选择器74LS151工作原理的演示过程为：把八选一数据选择器74LS151的功能模块介入到主板中，按下K10，改变K2、K3、K4的开关状态，观察LED10、LED8的高低状态，红灯亮表示高电平，绿灯亮表示低电平，验证出八选一数据选择器74LS151的工作原理。
5. 如权利要求1所述的多功能数字电路教学演示仪，其特征在于JK触发器74LS112工作原理的演示过程为：把JK触发器74LS112的功能模块介入到主板中，改变K2、K3的开关状态，同时改变一次K13的状态，观察LED10、LED8的高低状态，红灯亮表示高电平，绿灯亮表示低电平，验证出JK触发器74LS112的工作原理。
6. 如权利要求1所述的多功能数字电路教学演示仪，其特征在于双向移位寄存器74LS194A工作原理的演示过程为：把双向移位寄存器74LS194A的功能模块介入到主板中，改变K2、K3的开关状态，同时改变一次K13的状态，观察LED10、LED9、LED8、LED7的高低状态，红灯亮表示高电平，绿灯亮表示低电平，验证出双向移位寄存器74LS194A的工作原理。
7. 如权利要求1所述的多功能数字电路教学演示仪，其特征在于4位同步二进制计数器74161工作原理的演示过程为：把4位同步二进制计数器74161的功能模块介入到主板中，不按K8，多次改变K13的状态，观察LED10、LED9、LED8、LED7、LED2的高低状态，红灯亮表示高电平，绿灯亮表示低电平，验证出4位同步二进制计数器74161的工作原理。
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