一种逻辑运算教学演示电路的制作方法

本实用新型涉及电学教学演示电路，特别是一种逻辑运算教学演示电路。

背景技术：

现有的逻辑门电路功能转换教学方式，一般都是通过逻辑表达式变换的演示和讲解进行的，抽象、枯燥无味，不能调动学生的学习积极性，不能提高学生的严谨逻辑思维能力和动手能力。为了提高学生的动手能力，现有的教学方式改为演示箱教学，即让学生自己动手接线，并可实现实验要求设定的逻辑转换功能，从而大大提高学生学习的积极性。然而现有的逻辑电路较为简单，且逻辑转换功能少，例如现有大多通过六个拨码开关组合五个2输入与非门的连接，使得学生只能对与非门进行学习，单一枯燥，趣味性不高，不能培养学生的严谨思维能力。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种逻辑转换功能多的逻辑运算教学演示电路，能够大大调动学生的学习积极性。

本实用新型的技术方案是：一种逻辑运算教学演示电路，包括反相器INV1~ INV9、与门单元AND1~ AND16、或门单元OR1~ OR5、第一拨码开关和第二拨码开关；

所述反相器INV1的输入端用于输入信号A，反相器INV1的输出端连接与门单元AND7的一输入端，与门单元AND7的另一输入端用于输入信号B；与门单元AND7的输出端连接与门单元AND12的一输入端，与门单元AND12的另一输入端连接反相器INV5的输出端，反相器INV5的输入端连接第一拨码开关；与门单元AND12的输出端连接与门单元AND8的一输入端，与门单元AND8的另一输入端连接第二拨码开关，与门单元AND8的输出端连接或门单元OR3的一输入端；

反相器INV2的输入端用于输入信号B，反相器INV2的输出端连接与门单元AND10的一输入端，与门单元AND10的另一输入端用于输入信号A，与门单元AND10的输出端连接与门单元AND4的一输入端，与门单元AND4的另一输入端连接反相器INV7的输出端，反相器INV7的输入端连接第一拨码开关；与门单元AND4的输出端连接与门单元AND5的一输入端，与门单元AND5的另一输入端连接第二拨码开关，与门单元AND5的输出端连接或门单元OR5的一输入端；

第一拨码开关连接与门单元AND11的一输入端，与门单元AND11的另一输入端用于输入信号A；与门单元AND11的输出端连接与门单元AND13的一输入端，AND13的另一输入端连接反相器INV8的输出端，反相器INV8的输入端连接第二拨码开关；AND13的输出端连接或门单元OR4的一输入端；第二拨码开关还连接反相器INV9的输入端，反相器INV9的输出端连接与门单元AND15的一输入端；第一拨码开关还连接与门单元AND14的一输入端，与门单元AND14的另一输入端用于输入信号B；与门单元AND14的输出端连接与门单元AND15的另一输入端；与门单元AND15的输出端连接或门单元OR4的另一输入端；或门单元OR4的输出端连接或门单元OR3的另一输入端；或门单元OR3的输出端连接或门单元OR5的另一输入端；

反相器INV3的输入端用于输入信号A，反相器INV3的输出端连接与门单元AND1的一输入端；反相器INV6的输入端用于输入信号B，反相器INV6的输出端连接与门单元AND1的另一输入端；与门单元AND1的输出端连接与门单元AND2的一输入端，与门单元AND2的另一输入端连接第一拨码开关，与门单元AND2的输出端连接与门单元AND9的一输入端，与门单元AND9的另一输入端连接第二拨码开关；与门单元AND9的输出端连接或门单元OR2的一输入端，或门单元OR2的另一输入端连接或门单元OR5的输出端；或门单元OR2的输出端连接或门单元OR1的一输入端；

反相器INV4的输入端连接第二拨码开关，反相器INV4的输出端连接与门单元AND3的一输入端；与门单元AND6的一输入端用于输入信号A，与门单元AND6的另一输入端用于输入信号B，与门单元AND6的输出端连接与门单元AND3的另一输入端；与门单元AND3的输出端连接与门单元AND16的一输入端，与门单元AND16的另一输入端连接反相器INV5的输出端，与门单元AND16的输出端连接或门单元OR1的另一输入端，或门单元OR1的输出端输出信号。

进一步，所述反相器INV1~ INV9、与门单元AND1~ AND16、或门单元OR1~ OR5、第一拨码开关和第二拨码开关安装于演示箱体或演示板上。

进一步，所述演示箱体或演示板上设有为各元器件供电的蓄电池。

进一步，所述反相器为六非门的74LS04芯片，74LS04芯片的数量为两个。

进一步，所述与门单元为两输入四与门的74LS08芯片，74LS08芯片的数量为四个。

进一步，所述或门单元为两输入四或门的7432芯片，7432芯片的数量为两个。

进一步，所述反相器INV1~ INV9、与门单元AND1~ AND16、或门单元OR1~ OR5、第一拨码开关和第二拨码开关中，在每个元器件的周边设有与其管脚数量相同且于管脚位置相对应的插孔，所述插孔用于连线。

进一步，所述蓄电池的两侧设有便于连线的电源插孔。

本实用新型的有益效果：

（1）本实施例仅通过两个拨码开关，就能实现逻辑与、逻辑或、逻辑异或和逻辑与非四种运算功能，集成度高；

（2）通过学习四种逻辑转换功能，使得学生能够在不同的逻辑转换功能中培养严谨思维能力、实际应用能力和动手能力，大大提高学习的积极性；

（3）由于元器件较多，接线较为复杂，在接线的过程中，能够大大提高学生的动手能力和分析问题、解决问题的能力。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图；

图2是本实用新型实施例信号A与信号B做逻辑与运算的结构示意图；

图3是本实用新型实施例信号A与信号B做逻辑异或运算的结构示意图；

图4是本实用新型实施例信号A与信号B做逻辑或运算的结构示意图；

图5是本实用新型实施例信号A与信号B做逻辑与非运算的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

如图1所示：一种逻辑运算教学演示电路，包括反相器INV1~ INV9、与门单元AND1~ AND16、或门单元OR1~ OR5、第一拨码开关S1和第二拨码开关S2；

反相器INV1的输入端用于输入信号A，反相器INV1的输出端连接与门单元AND7的一输入端，与门单元AND7的另一输入端用于输入信号B；与门单元AND7的输出端连接与门单元AND12的一输入端，与门单元AND12的另一输入端连接反相器INV5的输出端，反相器INV5的输入端连接第一拨码开关S1；与门单元AND12的输出端连接与门单元AND8的一输入端，与门单元AND8的另一输入端连接第二拨码开关S2，与门单元AND8的输出端连接或门单元OR3的一输入端；

反相器INV2的输入端用于输入信号B，反相器INV2的输出端连接与门单元AND10的一输入端，与门单元AND10的另一输入端用于输入信号A，与门单元AND10的输出端连接与门单元AND4的一输入端，与门单元AND4的另一输入端连接反相器INV7的输出端，反相器INV7的输入端连接第一拨码开关S1；与门单元AND4的输出端连接与门单元AND5的一输入端，与门单元AND5的另一输入端连接第二拨码开关S2，与门单元AND5的输出端连接或门单元OR5的一输入端；

第一拨码开关S1连接与门单元AND11的一输入端，与门单元AND11的另一输入端用于输入信号A；与门单元AND11的输出端连接与门单元AND13的一输入端，AND13的另一输入端连接反相器INV8的输出端，反相器INV8的输入端连接第二拨码开关S2；AND13的输出端连接或门单元OR4的一输入端；第二拨码开关S2还连接反相器INV9的输入端，反相器INV9的输出端连接与门单元AND15的一输入端；第一拨码开关S1还连接与门单元AND14的一输入端，与门单元AND14的另一输入端用于输入信号B；与门单元AND14的输出端连接与门单元AND15的另一输入端；与门单元AND15的输出端连接或门单元OR4的另一输入端；或门单元OR4的输出端连接或门单元OR3的另一输入端；或门单元OR3的输出端连接或门单元OR5的另一输入端；

反相器INV3的输入端用于输入信号A，反相器INV3的输出端连接与门单元AND1的一输入端；反相器INV6的输入端用于输入信号B，反相器INV6的输出端连接与门单元AND1的另一输入端；与门单元AND1的输出端连接与门单元AND2的一输入端，与门单元AND2的另一输入端连接第一拨码开关S1，与门单元AND2的输出端连接与门单元AND9的一输入端，与门单元AND9的另一输入端连接第二拨码开关S2；与门单元AND9的输出端连接或门单元OR2的一输入端，或门单元OR2的另一输入端连接或门单元OR5的输出端；或门单元OR2的输出端连接或门单元OR1的一输入端；

反相器INV4的输入端连接第二拨码开关，反相器INV4的输出端连接与门单元AND3的一输入端；与门单元AND6的一输入端用于输入信号A，与门单元AND6的另一输入端用于输入信号B，与门单元AND6的输出端连接与门单元AND3的另一输入端；与门单元AND3的输出端连接与门单元AND16的一输入端，与门单元AND16的另一输入端连接反相器INV5的输出端，与门单元AND16的输出端连接或门单元OR1的另一输入端，或门单元OR1的输出端输出信号。

本实施例中，反相器INV1~ INV9、与门单元AND1~ AND16、或门单元OR1~ OR5、第一拨码开关S1和第二拨码开关S2安装于演示箱上。演示箱体上还设有为各元器件供电的蓄电池。

本实施例中，反相器为六非门的74LS04芯片，74LS04芯片的数量为两个；例如第一片74LS04芯片上集成有反相器INV1~ INV6，第二片74LS04芯片上集成有反相器INV7~ INV9。与门单元为两输入四与门的74LS08芯片，74LS08芯片的数量为四个；例如第一片74LS08芯片上集成有与门单元AND1~ AND4，第二片74LS08芯片上集成有与门单元AND5~ AND8，第三片74LS08芯片上集成有与门单元AND9~ AND12，第四片74LS08芯片上集成有与门单元AND13~ AND16。或门单元为两输入四或门的7432芯片，7432芯片的数量为两个；例如第一片7432芯片上集成有或门单元OR1~ OR4，第二片7432芯片上集成有或门单元OR5。

74LS04芯片、74LS08芯片、7432芯片、第一拨码开关S1、第二拨码开关S2、蓄电池中，在他们的周边分别设有与其管脚数量相同且于管脚位置相对应的插孔，插孔用于连线，接线方式按照前述的连接关系进行接线即可。蓄电池的两侧也设有便于连线的电源插孔，电源插孔与每个管脚的电源端接线。由于演示箱体是电学教学常用的演示装置，此处不再赘述。

本实施例的工作原理为：

（1）当第一拨码开关S1拨至低电平0，第二拨码开关S2拨至低电平0时，信号A与信号B做逻辑与运算结果。

如图2所示：此时与门单元AND1、 AND2、AND4、AND5~ AND15的至少一个输入端为低电平0，使得上述的各与门单元均关闭，不起作用；或门单元OR2~OR5的两个输入端均输入为低电平0，使得上述的各或门单元均关闭，也不起作用，因此起作用的是与门单元AND3、与门单元AND6、与门单元AND16和或门单元OR1，即信号A与信号B经与门单元AND6后输出AB，由于与门单元AND3的一输入端输入高电平1，另一输入端输入AB，依次经与门单元AND3、与门单元AND16后仍输出AB，经或门单元OR1后输出AB，即信号A与信号B最终做逻辑与运算结果。

（2）当第一拨码开关S1拨至低电平0，第二拨码开关S2拨至高电平1时，信号A与信号B做逻辑异或运算结果。

如图3所示：此时与门单元只有AND4、AND5、AND7、AND8、AND10、AND12起作用；或门单元只有OR1、OR2、OR3、OR5起作用；或门单元OR5的一输入端输入 ，另一输入端输入，再依次经或门单元OR2、或门单元OR1后输出 ，即A异或B。

（3）当第一拨码开关S1拨至高电平1，第二拨码开关S2拨至低电平0时，信号A与信号B做逻辑或运算结果。

如图4所示：此时与门单元只有AND11、AND14、AND13、AND15起作用，或门单元只有OR4、OR3、OR5、OR2和OR1起作用，最终输出A+B，即A或B。

（4）当第一拨码开关S1拨至高电平，第二拨码开关S2拨至高电平时，信号A与信号B做逻辑与非运算结果。

如图5所示：此时与门单元只有AND1、AND2、AND9起作用，或门单元只有OR2和OR1起作用，最终输出 ，即A、B作先与后非的运算。

本实施例的运算电路具有以下优点：

（1）本实施例仅通过两个拨码开关，就能实现逻辑与、逻辑或、逻辑异或和逻辑与非四种运算功能，集成度高；

（2）通过学习四种逻辑转换功能，使得学生能够在不同的逻辑转换功能中培养严谨思维能力、实际应用能力和动手能力，大大提高学习的积极性；

（3）由于元器件较多，接线较为复杂，在接线的过程中，能够大大提高学生的动手能力和分析问题、解决问题的能力。