CN201413586Y - 逻辑电路实验器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种逻辑电路实验器，包括至少一个门电路模块、输入模块、输出模块、电源和信号采集器，门电路模块上设有输入口、输出口和电源插口，输入模块和门电路模块的输入口连接，输出模块与门电路模块的输出口连接，电源与门电路模块的电源插口连接，门电路模块通过输入模块和输出模块与信号采集器连接。信号采集器通过数据线与计算机连接。本实用新型可根据门电路模块的不同插接进行各种逻辑电路的实验。各模块的数据由信号采集器进行检测，并将数据传输给计算机，通过计算机内的程序对数据进行处理，并在计算机屏幕上显示出高、低电平图线，从而可直观地观察出实验状态和实验结果。

Description

逻辑电路实验器

技术领域

本实用新型涉及一种与门、非门、或门等逻辑电路的实验仪器，属于教学实验用具领域，

背景技术

传统教学中此实验只能进行理论上的讲解，现有的实验器材结构较复杂，大部分适合于专业学习中，学生在实际操作时难以独立完成，并且不能很直观的看出实验的状态和结果，不适合中学教学。

中国专利文献CN201004289公开了一种《逻辑电路实验器》，该逻辑电路实验器包括至少一个逻辑模块、信号输入模块、报警模块、连接线模块和电源，逻辑模块上设有输入口、输出口和电源插口，信号输入模块与逻辑模块的输入口连接，报警模块与逻辑模块的输出口连接，电源与逻辑模块的电源插口连接，连接线模块与逻辑模块连接。该逻辑电路实验器可根据逻辑模块的不同插接进行各种逻辑电路的实验，在教学中可单独使用或进行各种门电路的组合实验，通过同时配合相关模块，可直观地验证实验结果。

但是上述逻辑电路实验器没有将检测到的数据传输给计算机的功能，无法显示出高、低电平图线，不能直观地观察出实验状态和实验结果。

发明内容

针对现有逻辑电路实验器存在的不足，本实用新型提供一种能够显示出高、低电平图线、更加直观地观察出实验状态和实验结果的逻辑电路实验器。

本实用新型的逻辑电路实验器采用以下技术解决方案：

该逻辑电路实验器包括至少一个门电路模块、输入模块、输出模块、电源和信号采集器，门电路模块上设有输入口、输出口和电源插口，输入模块和门电路模块的输入口连接，输出模块与门电路模块的输出口连接，电源与门电路模块的电源插口连接，门电路模块通过输入模块和输出模块与信号采集器连接。信号采集器通过数据线与计算机连接。

门电路模块、输入模块和输出模块也可通过连接模块与信号采集器连接。

信号采集器由壳体、线路板、输出接口(采用USB接口插座)、发光二极管、输入接口(采用耳机插座)组成，输出接口、发光二极管、输入接口安装在线路板上，线路板安装在壳体内。信号采集器用于检测输入模块、输出模块或者是门电路模块的逻辑状态“0”或“1”，并将此数据传输给计算机，通过计算机内的程序软件对此数据进行处理并由计算机屏幕显示出实验状态和结果。

门电路模块与CN201004289(逻辑电路实验器)中逻辑模块的结构及工作原理一样，也包括与门模块、或门模块和非门模块，用逻辑“1”和“0”分别来表示电子电路中的高、低电平的逻辑赋值方式。在教学中可单独使用一种门电路模块，或进行各种门电路模块的组合实验。

输入模块至少是上开关模块、开关模块、下开关模块、声音传感器、光电门传感器、磁传感器、温度传感器和光照传感器中的一个。上开关模块和下开关模块与CN201004289中公开的上开关模块和下开关模块的结构及工作原理一样。温度传感器与CN201004289中公开的温控模块的结构及工作原理一样。光照传感器与CN201004289中公开的光控模块的结构及工作原理一样。

开关模块由壳体、线路板、拨动开关、耳机插座和输出接口(采用USB接口插头)组成，拨动开关、耳机插座和输出接口安装在线路板上，线路板安装在壳体内。开关模块所用的电源由门电路模块供给，在实验中配合门电路模块使用，并可通过信号线与信号采集器连接。其工作原理：通过拨动开关的闭合和断开控制电路的通断，当拨动开关拨向“断开”一端时，输出端的逻辑状态为“0”，此时信号采集器采集到此数据并传输给计算机，计算机对此数据进行处理并显示出低电平图线。当拨动开关拨向“闭合”一端时，输出端的逻辑状态为“1”，此时信号采集器采集到此数据并传输给计算机，计算机对此数据进行处理并显示出高电平图线。

声音传感器由壳体、线路板、驻极体话筒、声控模块、输出口(采用USB接口插头)、调节旋钮组成，驻极体话筒、声控模块、输出口、调节旋钮安装在线路板上，线路板安装在壳体内。声音传感器所用的电源由门电路模块供给，在实验中配合门电路模块使用。其工作原理：当传感器接收到声响时，逻辑状态为“1”；反之逻辑状态为“0”。

光电门传感器由壳体、线路板、信号发射器、信号接收器、输出接口(采用USB接口插头)组成，信号发射器、信号接收器和输出接口安装在线路板上，线路板安装在壳体内。光电门传感器所用的电源由门电路模块供给，在实验中配合门电路模块使用。其工作原理：当光电门传感器连接门电路模块以后，信号发射器一直发出连续的940nm波长的红外线，信号接收器在没有物体进行挡光时不输出信号，此时逻辑状态为“1”；当有物体通过光电门传感器时，将产生一个脉冲信号，并送入门电路模块输入接口，此时逻辑状态为“0”。

磁传感器由壳体、线路板、干簧管、输出接口(采用USB接口插头)组成，干簧管、输出接口安装在线路板上，线路板安装在壳体内。磁传感器所用的电源由门电路模块供给，在实验中配合门电路模块使用。其工作原理：当磁铁靠近磁传感器时，逻辑状态为“1”；磁铁远离磁传感器时，逻辑状态为“0”。

输出模块至少是小灯模块、蜂鸣器模块和电动机模块中的一个。蜂鸣器模块与CN201004289中公开的蜂鸣器模块的结构及工作原理一样。

小灯模块由壳体、线路板、指示灯、输出接口(采用耳机插座)、输入接口(采用USB接口插座)组成，指示灯、输出接口耳机插座、USB接口插座安装在线路板上，线路板安装在壳体内。小灯模块所用的电源由门电路模块供给，在实验中配合门电路模块使用，也可同时连接信号采集器使用。小灯模块的工作原理：当小灯模块输入端的逻辑状态为“1”时，小灯被点亮，此时信号采集器采集到此数据并传输给计算机，计算机对此数据进行处理并显示出高电平图线；反之，当输入端的逻辑状态为“0”时，小灯熄灭，此时信号采集器采集到此数据并传输给计算机，计算机对此数据进行处理并显示出低电平图线。

电动机模块由壳体、线路板、电动机、挡光扇、挡光片和输入接口(采用USB接口插座)组成，输入接口安装在线路板上，电动机和线路板安装在壳体内，挡光扇或挡光片套在电动机的转轴上。电动机模块所用的电源由门电路模块供给，在实验中配合门电路模块使用。其工作原理：当电动机模块输入端的逻辑状态为“1”时，转轴转动；当电动机模块输入端的逻辑状态为“0”时，转轴不转动。

连接模块是π形连接器、连接线模块、十字形连接器之一，功能是连接各模块。

π形连接器由壳体、线路板、连线、耳机插座、输出接口(采用USB接口插头)、输入接口(采用USB接口插座)组成，线路板上安装有一个输入接口，一个输出接口和两个耳机插座，线路板安装在壳体内。π形连接器专门用于复合门电路(与非门电路、或非门电路、与或门电路)实验，它可连接各模块并通过信号线将数据同时送入信号采集器，信号采集器将检测到的数据传输给计算机，由计算机进行处理，并在计算机屏幕上显示出高、低电平图线。

连接线模块与CN201004289中公开的连接线模块的结构及工作原理一样。

十字形连接器由壳体、线路板、输出接口(采用USB接口插头)、输入接口(采用USB接口插座)组成，线路板上安装有一个输入接口，三个输出接口，线路板安装在壳体内。

电源采用电池组供电；电池组安装在壳体内，壳体上设有连接插头。

本实用新型可根据门电路模块的不同插接进行各种逻辑电路的实验。门电路模块的数据由信号采集器进行检测，并将数据传输给计算机，通过计算机内的程序对数据进行处理，在计算机屏幕显示出高、低电平图线，从而可直观地观察出实验状态和实验结果。

附图说明

图1是本实用新型的第一个实施例的结构示意图。

图2是本实用新型中信号采集器的结构分解示意图。

图3是信号采集器的电路原理图。

图4是本实用新型中与门模块的结构分解示意图。

图5是与门模块的电路原理图。

图6是本实用新型中或门模块的结构分解示意图。

图7是或门模块的电路原理图。

图8是本实用新型中非门模块的结构分解示意图。

图9是非门模块的电路原理图。

图10是本实用新型中上开关模块的结构分解示意图。

图11是上开关模块的电路原理图。

图12是本实用新型中开关模块的结构分解示意图。

图13是开关模块的电路原理图。

图14是本实用新型中下开关模块的结构分解示意图。

图15是下开关模块的电路原理图。

图16是本实用新型中声音传感器的结构分解示意图。

图17是声音传感器的电路原理图。

图18是本实用新型中光电门传感器的结构分解示意图。

图19是光电门传感器的电路原理图。

图20是本实用新型中磁传感器的结构分解示意图。

图21是磁传感器电路的原理图。

图22是本实用新型中温度传感器的结构分解示意图。

图23是温度传感器的电路原理图。

图24是本实用新型中光照传感器的结构分解示意图。

图25是光照传感器的电路原理图。

图26是本实用新型中小灯模块的结构分解示意图。

图27是小灯模块的电路原理图。

图28是本实用新型中蜂鸣器模块的结构分解示意图。

图29是蜂鸣器模块的电路原理图。

图30是本实用新型中电动机模块的结构分解示意图。

图31是电动机模块的电路原理图。

图32是本实用新型中π形连接器的结构分解示意图。

图33是π形连接器的电路原理图。

图34是本实用新型中连接线模块的结构分解示意图。

图35是连接线模块的电路原理图。

图36是本实用新型中十字形连接器的结构分解示意图。

图37是十字形连接器的电路原理图。

图38是本实用新型的第二个实施例的结构示意图。

图39是本实用新型的第三个实施例的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

本实施例完成与非门实验。如图1所示，本实施例中的输入模块是开关模块1和上开关模块3，输出模块是小灯模块4和电动机模块5，该逻辑电路实验器包括与门模块2、非门模块6、开关模块1、上开关模块3、小灯模块4、电动机模块5、十字形连接器模块10、信号线8、信号采集器7和计算机9。非门模块6的输入端和与门模块2的输入端均与十字形连接器模块10连接，开关模块1与上开关模块3均与与门模块2连接，控制与门模块2的输入信号，与门模块2的输出信号即为非门模块6的输入信号，并同时为电动机模块5和小灯模块4的输入信号，开关模块1与小灯模块4通过信号线8与信号采集器7连接，信号采集器7通过USB数据线连接计算机9。通过关闭开关模块1和上开关模块3控制与门模块2的输入信号，通过小灯模块4的亮灭和电动机模块5的转停来显示实验结果，开关模块1和小灯模块4的逻辑状态均送入信号采集器7进行处理，信号采集器7检测此逻辑状态“0”或“1”，将此数据传输给计算机9，通过计算机9内的程序对此数据进行处理并由计算机9的屏幕显示出实验状态和结果。

信号采集器7的结构如图2所示，由上壳11、下壳12、线路板16、USB输出接口(即USB接口插座14)、耳机插座(即输入接口13)、发光二级管15等组成，一个USB接口插座14、六个耳机插座13安装在线路板16上，线路板16安装在下壳12，上壳11卡扣在下壳12上。图3给出了信号采集器7的电路原理图，J1是信号采集器接口USB接口插座14，U1是USB串行通讯器，U2是CPU，采用PIC24FJ64做CPU，J2是CPU编程插座，LED2为发光二极管15，JZ1和JZ2为晶振，提供振荡电路；C2、C3、C4提供滤波电路；CH0、CH1、CH2、CH3、CH4、CH5为输入模块，提供输入接口耳机插座；U3、U4组成电源调整模块，U3的第1脚输出作为电路的VCC电源。从CH0、CH1、CH2、CH3、CH4、CH5输入接口送来的信号经过U2对输入信号处理后传入U1 USB串行通讯器，然后送入计算机。信号采集器7检测输入模块、输出模块和门电路模块的逻辑状态“0”或“1”，将此数据传输给计算机，通过计算机内的程序对此数据进行处理并由计算机屏幕显示出实验状态和结果。

与门模块2的结构如图4所示，由下壳17、上壳18、USB接口插座20、发光二极管19、主线路板21、USB接口插头22、副线路板23和电源插口24组成，主线路板21上安装有一个电源插口24、两个USB接口插座20、两个发光二极管19，副线路板23上安装有一个USB接口插头22。发光二极管19为绿色，起指示灯作用。主线路板21和副线路板23安装在下壳17内，上壳18卡扣在下壳17上。图5给出了与门模块2的电路原理图，集成电路U1第2、3脚相连，第5、6脚相连，第1、8脚相连，第4、9脚相连，USB接口插座J1和J4的第1脚与USB接口插头22的第4脚均接电源V33，USB接口插座J1和J4的第4脚与USB接口插头22的第1脚均接地，USB接口插座J4的第2脚接集成电路U1的第2脚，USB接口插座J1的第2脚接集成电路U1的第5脚，集成电路U1的第1脚串接发光二极管LED1和电阻R4后接电源V33，集成电路U1的第4脚串接发光二极管LED2和电阻R1后接电源V33，集成电路U1的第7脚接USB接口插头22的第3脚，集成电路U1的第6脚接电阻R5后接地，集成电路U1的第3脚接电阻R6后接地，电源插座24第1脚接电源V30，第2脚接地，集成电路U2的第1脚连接电阻R3后接地，电容C1连接电阻R3后接电源V33，电容C3与电阻R2并联后一端接电源V33，另一端接连接集成电路U2的第1脚，集成电路U2的第5脚连接MOS管的G极，MOS管的D极串接二极管D1后接电源V33，电感L1一端接MOS管的D极，另一端接集成电路U2的第2脚，电容C2连接集成电路U2的第2脚，另一端接地，集成电路U2的第4脚连接MOS管的S极后接地，以上未提到的引脚均悬空不接。与门模块工作原理是当输入口(即USB接口插座20)的逻辑状态均为“0”时，对应的绿色发光二极管19熄灭；反之，当输入口(即USB接口插座20)的逻辑状态均为“1”时，对应的绿色发光二极管19被点亮；当两个输入口(即USB接口插座20)的逻辑状态有一个为“0”时，一个为“1”时，输出口(即USB接口插头22)的逻辑状态为“0”。

非门模块6的结构如图8所示，由下壳33、上壳40、电源插口34、USB接口插座35、发光二极管36、主线路板37、副线路板38、USB接口插头39组成，电源插口34、USB接口插座35和发光二极管36安装在主线路板37上，USB接口插头39安装在副线路板38上，主线路板37和副线路板38安装在下壳33内，上壳40卡扣在下壳33上。图9给出了非门模块6的电路原理图，USB接口插座35的第1脚和USB接口插头39的第4脚接电源V33，USB接口插座35的第4脚和USB接口插头39的第1脚接地，集成电路U1的第1脚连第2脚，第3、4、5脚互连，集成电路U1的第2脚连接USB接口插座35的第2脚，电阻R5串接集成电路U1的的第2脚后接地，集成电路U1的第3脚连接USB接口插头39的第3脚，集成电路U1的第6脚串接一电阻R1和发光二极管36后接地。电源插座34的第1脚和集成电路U2的第4脚均接地，电源插座34的第2脚接电源V30，电阻R3接集成电路U2的第1脚，另一端接地，电容C1的阴极接地，阳极接电源V33，电阻R2和电容C3并联后一端接电源V33，另一端接集成电路U2的第1脚，集成电路U2的第5脚连接MOS管Q1的G极，MOS管Q1的S极接地，MOS管Q1的D极连接二极管D1后接电源V33，电感L1一端接MOS管的D极，另一端接集成电路U2的第2脚，电容C2阴极接地，阳极连接集成电路U2的第2脚，以上未提到的引脚均接地。其工作原理是当输入口(即USB接口插座35)的逻辑状态为“0”时，对应的绿色发光二极管36熄灭，输出口(即USB接口插头39)的逻辑状态为“1”；当输入口(即USB接口插座35)的逻辑状态为“1”时，对应的绿色发光二极管36点亮，输出口(即USB接口插头39)的逻辑状态为“0”。

开关模块1的结构如图12所述，由上壳51、下壳50、线路板46、拨动开关47、耳机插座48和USB输出接口(即USB接口插头49)等组成，拨动开关47、耳机插座48和USB接口插头49安装在线路板46上，线路板46安装在下壳50内，上壳51卡扣在下壳50上。图13给出了开关模块1的电路原理图，USB接口插头49的第1脚和耳机插座48的第2、3脚均接地，USB接口插头49的第4脚接电源V33，USB接口插头49的第3脚和耳机插座48的第1脚相连并接开关47的中间端脚，拨动开关47的两端脚一端接电源V33，另一端接地。以上未提到的引脚均悬空不接。开关模块工作原理：通过拨动开关47的闭合和断开控制电路的通断，当拨动开关47拨向“断开”一端时，输出端(即USB接口插头49)的逻辑状态为“0”；当拨动开关47拨向“闭合”一端时，输出端(即USB接口插头49)的逻辑状态为“1”。

上开关模块3的结构如图10所示，由上壳41、下壳42、线路板43、拨动开关44、USB接口插头45组成，拨动开关44和USB接口插头45安装在下壳42上，上壳41卡扣在下壳42上。图11给出了上开关模块3的电路原理图，USB接口插头45的第4脚接电源V33，第1脚接地，拨动开关44的两端脚一端接电源V33，另一端接地；拨动开关44的中间端脚接USB接口插头45的第3脚，以上未提到的引脚均悬空不接。上开关模块工作原理是当拨动开关44拨向“断开”一端时，输出端(USB接口插头45)的逻辑状态为“0”，当拨动开关44拨向“闭合”一端时，输出端(USB接口插头45)的逻辑状态为“1”。

小灯模块4的结构如图26所示，由上壳89、下壳88、线路板90、指示灯91、输出插口(即耳机插座93)、USB输入接口(即USB接口插座92)等组成，指示灯91、输出插口耳机插座93、USB接口插座92安装在线路板90上，线路板90安装在下壳88内，上壳89卡扣在下壳88内。小灯模块所用的电源由门电路模块供给，在实验中配合门电路模块使用，也可同时连接信号采集器使用。图27给出了小灯模块4的电路原理图，USB接口插座92的第1脚接电源V33，第4脚接地，第2脚串接电阻R1并接三极管Q1的基极，三极管的发射极接地，三极管的集电极接发光二极管91并串接电阻R2后接电源V33，耳机插座93的第2脚接USB插座92的第2脚，耳机插座93的第3脚接地，以上未提到的引脚均悬空不接。小灯模块工作原理：当小灯模块输入端(即USB接口插座92)的逻辑状态为“1”时，小灯被点亮，此时信号采集器采集到此数据并传输给计算机，通过计算机软件对此数据进行处理并在计算机屏幕上显示出高电平图线；反之，当输入端(即USB接口插座92)的逻辑状态为“0”时，小灯熄灭，此时信号采集器采集到此数据并传输给计算机，通过计算机软件对此数据进行处理并在计算机屏幕上显示出低电平图线。

电动机模块5的结构如图30所示，由上壳100、下壳101、线路板103、电动机104、挡光扇、挡光片和USB输入接口(即USB接口插座102)等组成，USB接口插座102安装在线路板103上，电动机104和线路板103安装在下壳101内，上壳100卡扣在下壳101内。图31给出了电动机模块5的电路原理图，USB接口插座102的第1脚和电动机的一端均接电源V33，三极管Q1的发射极与USB接口插座102的第4脚均接地，USB接口插座102的第3脚悬空，USB接口插座102的第2脚串接一电阻R1接三极管Q1的基极，电动机104一端接电源V33，另一端接三极管Q1的集电极。其工作原理：当电动机模块输入端的逻辑状态为“1”时，转轴转动；当电动机模块输入端的逻辑状态为“0”时，转轴不转动。

十字形连接器10的结构如图36所示，由上壳121、下壳122、线路板123、USB输出接口(即USB接口插头124)、USB输入接口(即USB接口插座125)等组成，线路板上安装有一个USB接口插座125，三个USB接口插头124，线路板123安装在下壳122内，上壳121卡扣在下壳122内。图37给出了十字形连接器10的电路原理图，USB接口插座125的第1脚，USB接口插头J2、J3、J4的第4脚均接电源V33，USB接口插座125的第4脚，USB接口插头J2、J3、J4的第1脚均接地，USB接口插座125的第2脚接集成电路U1的第1脚，集成电路U1的第2脚与第5、9、13脚互连，集成电路U1的第6脚接USB接口插头J4的第3脚，集成电路U1的第8脚接USB接口插头J3的第3脚，集成电路U1的第12脚接USB接口插头J2的第3脚，以上未提到的引脚均悬空不接。

输入模块也可以采用以下所述的下开关模块、声音传感器、光电门传感器、磁传感器、光照传感器等其它类型的模块：

下开关模块的结构如图14所示，由上壳53、下壳52、线路板54和USB输出接口(即USB接口插头56)、拨动开关55等组成，拨动开关55和USB接口插头56安装在线路板54上，线路板54安装在下壳52内，上壳53卡扣在下壳52内。图15给出了下开关模块电路原理图，USB接口插头56的第4脚接电源V33，第1脚接地，拨动开关55的两端脚一端接电源V33.另一端接地；拨动开关55的中间端脚接USB接口插头56的第3脚，以上未提到的引脚均悬空不接。其工作原理：拨动开关55拨向“断开”一端时，输出端的逻辑状态为“1”；拨动开关55拨向“闭合”一端时，输出端的逻辑状态为“0”。

声音传感器的结构如图16所示，由上壳57、下壳58、线路板60、驻极体话筒59、USB输出接口(即USB接口插头62)、调节旋钮61等组成，驻极体话筒59、USB接口插头62、调节旋钮61安装在线路板60上，线路板60安装在下壳58内，上壳57卡扣在下壳58内。图17给出了声音传感器的电路原理图，声控模块U1的第1脚串接电阻R6后连接三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极、USB接口插头62的第1脚、声控模块U1的第4脚均接电源V33，三极管Q1的集电极与声控模块U1的第6脚连接并串接一电阻R5后也接电源V33，驻极体话筒59一端串接电阻R2并串接旋钮Rt1然后串接电阻R1后接电源V33，三极管Q1的基极串接电阻R3后也接电源V33，三极管Q1的基极通过电容C1连接驻极体话筒59，三极管Q1的基极串接电阻R4与驻极体话筒59的另一端后均接地，USB接口插头62的第4脚、声控模块U1的第16脚、三极管Q2的集电极连接USB接口插头62的第2脚后串接电阻R7后均接地，声控模块U1的第9脚与其第10脚相连。以上所有未提及的引脚均悬空不接。其工作原理：当传感器接收到声响时，逻辑状态为“1”；反之逻辑状态为“0”。声音传感器内设有延时电路(保持高电平2秒左右后自动恢复低电平)，以便显示声响的效果。声音传感器设有调节旋钮61，用以调节灵敏度。

光电门传感器的结构如图18所示，由上壳63、下壳64、线路板66、信号发射器68、信号接收器67、USB输出接口(即USB接口插头65)等组成，信号发射器68、信号接收器67和USB接口插头65安装在线路板66上，线路板66安装在下壳64内，上壳63卡扣在下壳64内。信号发射器68和信号接收器67分别位于光电门传感器U型伸出部两端，信号发射器68和信号接收器67分别位于光电门传感器U型底部的距离相等。图19给出了光电门传感器的电路原理图，USB接口插头65的第4脚接电源V33，第1脚接地，电阻R1与红外发射管68串联、电阻R2与红外接收管67串联并与电阻R1和红外发射管68并联后，其一端接地，一端接电源V33，USB接口插头65的第3脚接电阻R2和红外接收管67的节点。以上未提到的引脚均悬空不接。光电门传感器的工作原理：当光电门传感器连接门电路模块以后，信号发射器68一直发出连续的940nm波长的红外线，信号接收器67在没有物体进行挡光时不输出信号，此时逻辑状态为“1”；当有物体通过光电门传感器时，将产生一个脉冲信号，并送入门电路模块输入接口，此时逻辑状态为“0”。

磁传感器的结构如图20所示，由上壳69、下壳70、线路板71、干簧管72、USB输出接口(即USB接口插头73)等组成，干簧管72、USB接口插头73安装在线路板71上，线路板71安装在下壳70内，上壳69卡扣在下壳70内。图21给出了磁传感器的电路原理图，USB接口插头73的第1脚接地，第4脚接电源V33，第2脚悬空不接，干簧管72的一端串接电阻R1后接地，USB接口插头73的第3脚连接干簧管72与电阻R1的节点，干簧管72的另一端接电源V33。磁传感器所用的电源由门电路模块供给，在实验中配合门电路模块使用。其工作原理：当磁铁靠近磁传感器时，逻辑状态为“1”；磁铁远离磁传感器时，逻辑状态为“0”。

光照传感器的结构如图24所示，由上壳83、下壳82、线路板86、感应元件84、USB输出接口(即USB接口插头87)、调节旋钮85等组成，感应元件84、USB接口插头87、调节旋钮85安装在线路板86上，线路板86安装在下壳82内，上壳83卡扣在下壳82内。图25给出了光照传感器电路原理图，发光二极管84一端接电源V33，另一端串接电阻R1后连接调节旋钮85的第1脚，调节旋钮85第2脚与第1脚相连后接集成电路U1的第3脚，旋钮85第3脚与集成电路U1的第11脚连接并接地，集成电路U1的第4脚接电源V33，电阻R3与R4串联后一端接电源V33，另一端接地，集成电路U1的第2脚连接电阻R3和R4的节点，集成电路U1的第1脚连接USB接口插头87的第2脚，USB接口插头87的第1脚接电源V33，第4脚接地，以上未提到的引脚均悬空不接。光照传感器工作原理：在白天室内，用手遮挡，无光照时逻辑状态为“0”，有光照时逻辑状态为“1”。光照传感器设有调节旋钮85，可根据室内光照情况进行调节。

输出模块也可以是以下所述的蜂鸣器模块：

蜂鸣器模块的结构如图28所示，由上壳95、下壳94、线路板96、发光二极管97、喇叭98和USB输入接口(即USB接口插座99)等组成，发光二极管97、喇叭98和USB接口插座99安装在线路板96上，线路板96安装在下壳94内，上壳95卡扣在下壳94内。图29给出了蜂鸣器模块的电路原理图，USB接口插座99的第1脚接电源V33，第4脚接地，第3脚串接电阻R2后连接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接地，其集电极串接一电阻R1和发光二极管D1后接电源V33，喇叭98一端接电源V33，另一端接地。以上未提及的引脚均悬空不接。蜂鸣器模块工作原理：当蜂鸣器模块输入端的逻辑状态为“1”时，喇叭98发出声音，反之，当蜂鸣器模块输入端的逻辑状态为“0”，则喇叭98不会发声。

实施例2

本实施例完成或非门实验。如图38所示，本实施例中的输入模块是开关模块1，输出模块是小灯模块4，该逻辑电路实验器包括非门模块6、或门模块127、开关模块1、小灯模块4、连接线模块126、信号线8、信号采集器7和计算机9。开关模块1通过连接线模块126与非门模块6连接，非门模块6与或门模块127连接。连接线模块126连接非门模块6和或门模块127的输入信号，开关模块1提供连接线模块126的信号，即连接线模块126同时向非门模块6和或门模块127送入相同的输入信号，开关模块1和小灯模块4通过信号线8连接信号采集器7，信号采集器7通过USB数据线连接计算机9。通过开闭开关模块1控制与门模块2的输入信号，小灯模块4的亮灭来显示实验结果，开关模块1和小灯模块4的逻辑状态均送入信号采集器7进行处理，信号采集器7检测此逻辑状态“0”或“1”，将此数据传输给计算机9，通过计算机9内的程序对此数据进行处理并由计算机9的屏幕显示出实验状态和结果。

连接线模块126的结构如图34所示，由大壳体和小壳体组成、大壳体由上壳115、下壳116、主线路板119、副线路板117、USB输入接口(即USB接口插座120)和USB输出接口(即USB接口插头118)组成；小壳体由上壳111、下壳112、线路板113、USB输出接口(即USB接口插头114)组成；大壳体和小壳体通过导线连接。图35给出了连接线模块的电路原理图，USB接口插座120的第1脚、USB接口插头118和114的第4脚均接电源V33，USB插座120的第4脚、USB接口插头118和114的第1脚均接地，USB插座120的第2脚接USB接口插头118和114的第2脚，USB插座120的第3脚接USB接口插头118和114的第3脚。

或门模块127的结构如图6所示，与与门模块2的结构类似。由下壳25、上壳26、USB接口插座28、发光二极管27、主线路板29、USB接口插头30、副线路板31和电源插口32组成，主线路板29上安装有一个电源插口32、两个USB接口插座28、两个发光二极管27，副线路板31上安装有一个USB接口插头30。发光二极管27为绿色，起指示灯作用。主线路板29和副线路板31安装在下壳25内，上壳26卡扣在下壳25上。图7给出了或门模块的电路原理图，集成电路U1第2、3、8脚互连，第5、6、9脚互联、第7、11、12脚互连，USB接口插座J1和J4的第1脚与USB接口插头30的第4脚均接电源V33，USB接口插座J1和J4的第4脚与USB接口插头30的第1脚均接地，USB接口插座J4的第2脚接集成电路U1的第2脚，集成电路U1的第3脚串接电阻R6后接地，USB接口插座J1的第2脚接集成电路U1的第5脚，集成电路U1的第6脚串接电阻R5后接地，集成电路U1的第1脚串接发光二极管LED2和电阻R4后接电源V33，集成电路U1的第4脚串接发光二极管LED1和电阻R1后接电源V33，集成电路U1的第10脚接USB接口插头30的第3脚，电源插座32第1脚和集成电路U2的第2脚均接电源V30，电源插座32第2脚接地，集成电路U2的第1脚连接电阻R3后接地，电容C1连接电阻R3后接电源V33，电容C3与电阻R2并联后一端接电源V33，另一端接连接集成电路U2的第1脚，集成电路U2的第5脚连接MOS管的G极，MOS管的D极串接二极管D1后接电源V33，电感L1一端接MOS管的D极，另一端接集成电路U2的第2脚，电容C2连接集成电路U2的第2脚，另一端接地，集成电路U2的第4脚连接MOS管的S极后接地，以上未提到的引脚均悬空不接。或门模块工作原理是当输入口(即USB接口插座28)的逻辑状态均为“0”时，对应的绿色发光二极管27熄灭；输出口(即USB接口插头30)的逻辑状态为“0”。反之，当输入口(即USB接口插座28)的逻辑状态均为“1”时，对应的绿色发光二极管27被点亮，输出口(即USB接口插头30)的逻辑状态为“1”；当两个输入口(即USB接口插座28)的逻辑状态有一个为“0”时，一个为“1”时，输出口(即USB接口插头30)的逻辑状态为“1”。

实施例3

本实施例完成与门和或门的组合实验。如图39所示，本实施例中的输入模块是开关模块1、上开关模块3和温度传感器模块128，输出模块为电动机模块5，该逻辑电路实验器包括开关模块1、与门模块2、或门模块127、上开关模块3、温度传感器模块128、电动机模块5、π形连接器模块129、信号线8、信号采集器7和计算机9。与门模块2与或门模块127通过π形连接器模块129相连接，π形连接器129连接信号采集器7，开关模块1和上开关模块3控制与门模块2的输入信号，电动机模块5连接或门模块127的输出端，温度传感器模块128连接或门模块127的另一个输入端，开关模块1通过信号线8连接信号采集器7，信号采集器7通过USB数据线连接计算机9。信号采集器7检测逻辑状态，将数据传输给计算机9，通过计算机9内的程序对此数据进行处理并由计算机9的屏幕显示出实验状态和结果。

π形连接器模块129的结构如图32所示，由上壳105、下壳106、线路板110、耳机插座108、USB输出接口(即USB接口插头107)、USB输入接口(即USB接口插座109)等组成，线路板110上安装有一个USB接口插座109，一个USB接口插头107和两个耳机插座108，线路板110安装在下壳106内，上壳105卡扣在下壳106内。图33给出了π形连接器129的电路原理图，USB接口插头107的第4脚、耳机插座J1的第3脚、耳机插座J2的第3脚、USB接口插座109的第1脚均接地，USB接口插头107的第1脚和USB接口插座109的第4脚均接电源V33，USB接口插头107的第2脚连接集成电路U1的第1脚，集成电路U1的第2脚与其第3脚、第13脚、第11脚相连，集成电路U1的第4脚连接耳机插座J1的第2脚，集成电路U1的第12脚连接耳机插座J2的第2脚，集成电路U1的第10脚连接USB接口插座109的第3脚，以上未提到的引脚均悬空不接。π形连接器专门用于复合门电路(与非门电路、或非门电路、与或门电路)实验，它可连接各模块并通过信号线将数据同时送入信号采集器，此时信号采集器检测到此数据并传输给计算机，通过计算机软件对此数据进行处理，计算机屏幕显示出高、低电平图线。

温度传感器模块128的结构如图22所示，由上壳76、下壳74、线路板78、感应元件75、USB输出接口(即USB接口插头77)、调节旋钮79、插件上壳80、插件下壳81等组成，USB接口插头77、调节旋钮79安装在线路板78上，线路板78安装在下壳74内，上壳76卡扣在下壳74内。感应元件75放在插件下壳81内，插件上壳80卡扣在插件下壳81内然后整体插入上壳76插槽中。图23给出了温度传感器128的电路原理图，USB接口插头77的第4脚、集成电路U1的第2脚、集成电路U2的第2脚均接地，热敏电阻R3和电阻R1串接的一端接地，另一端接电源V33，集成电路U1的第3脚接电阻R1和热敏电阻R3的节点上，集成电路U2的第5脚串接一电阻R4与其第4脚相连接，其一端接电源V33，另一端串接电阻R5后接地，集成电路U2的第3脚连接旋钮79的第3脚，旋钮79的第1脚串接电阻R6后接地，旋钮79的第2脚串接电阻R2与集成电路U1的第4脚和第1脚相连，集成电路U1的第5脚接电源V33，以上所有未提及的引脚均悬空不接。其工作原理：使用负温度系数元件，温度升高时，逻辑状态为“0”；温度降低时，逻辑状态为“1”。可通过调节旋钮79的电阻值，来改变温度的设定值。

Claims (14)

1.一种逻辑电路实验器，包括至少一个门电路模块、输入模块、输出模块、连接模块、电源和信号采集器，其特征是：门电路模块上设有输入口、输出口和电源插口，输入模块和门电路模块的输入口连接，输出模块与门电路模块的输出口连接，电源与门电路模块的电源插口连接，门电路模块通过输入模块和输出模块与信号采集器连接，信号采集器通过数据线与计算机连接。

2.根据权利要求1所述的逻辑电路实验器，其特征是：所述门电路模块、输入模块和输出模块通过连接模块与信号采集器连接。

3.根据权利要求1所述的逻辑电路实验器，其特征是：所述信号采集器由壳体、线路板、输出接口、发光二极管、输入接口组成，输出接口、发光二极管、输入接口安装在线路板上，线路板安装在壳体内。

4.根据权利要求1所述的逻辑电路实验器，其特征是：所述输入模块至少是上开关模块、开关模块、下开关模块、声音传感器、光电门传感器、磁传感器、温度传感器和光照传感器中的一个。

5.根据权利要求4所述的逻辑电路实验器，其特征是：所述开关模块由壳体、线路板、拨动开关、耳机插座和输出接口组成，拨动开关、耳机插座和输出接口安装在线路板上，线路板安装在壳体内。

6.根据权利要求4所述的逻辑电路实验器，其特征是：所述声音传感器由壳体、线路板、驻极体话筒、声控模块、输出口、调节旋钮组成，驻极体话筒、声控模块、输出口、调节旋钮安装在线路板上，线路板安装在壳体内。

7.根据权利要求4所述的逻辑电路实验器，其特征是：所述光电门传感器由壳体、线路板、信号发射器、信号接收器、输出接口组成，信号发射器、信号接收器和输出接口安装在线路板上，线路板安装在壳体内。

8.根据权利要求4所述的逻辑电路实验器，其特征是：所述磁传感器由壳体、线路板、干簧管、输出接口组成，干簧管、输出接口安装在线路板上，线路板安装在壳体内。

9.根据权利要求1所述的逻辑电路实验器，其特征是：所述输出模块至少是小灯模块、蜂鸣器模块和电动机模块中的一个。

10.根据权利要求9所述的逻辑电路实验器，其特征是：所述小灯模块由壳体、线路板、指示灯、输出接口、输入接口组成，指示灯、输出接口、输入接口安装在线路板上，线路板安装在壳体内。

11.根据权利要求9所述的逻辑电路实验器，其特征是：所述电动机模块由壳体、线路板、电动机、挡光扇、挡光片和输入接口组成，输入接口安装在线路板上，电动机和线路板安装在壳体内，挡光扇或挡光片套在电动机的转轴上。

12.根据权利要求2所述的逻辑电路实验器，其特征是：所述连接模块至少是π形连接器、连接线模块、十字形连接器中的一个。

13.根据权利要求12所述的逻辑电路实验器，其特征是：所述π形连接器由壳体、线路板、连线、耳机插座、输出接口、输入接口组成，线路板上安装有一个输入接口，一个输出接口和两个耳机插座，线路板安装在壳体内。

14.根据权利要求12所述的逻辑电路实验器，其特征是：所述十字形连接器由壳体、线路板、输出接口、输入接口组成，线路板上安装有一个输入接口，三个输出接口，线路板安装在壳体内。

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