逻辑电路实验器的制作方法

专利名称：逻辑电路实验器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及教学中用于与门、非门、或门等逻辑电路的实验仪器，属于教学仪器技 术领域。
背景技术：
以往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，中学学生在实际操作时难以独立完成，不适合高中教学。 发明内容
针对现有教学中用于逻辑电路实验技术的不足，本实用新型提供一种结构简单、使用方 便，可直观地演示与门、非门、或门等逻辑电路的逻辑电路实验器。 本实用新型采用以下技术解决方案
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。
逻辑模块包括与门模块、或门模块和非门模块，其电路工作原理用逻辑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，其中-
与门模块由壳体、USB接口插座、发光二极管、线路板、USB接口插头和电源插口组成， 线路板上安装有一个电源插口、两个USB接口插座、 一个USB接口插头和两个绿色发光二极 管，线路板安装在壳体内。其逻辑关系是0+0-0， 0+1=0， 1+0=0， 1+1=1;当某一输入口 (即 两个USB接口插座之一)的逻辑状态为"0"时，对应的发光二极管熄灭；反之，当输入口的
逻辑状态为"r'时，对应的发光二极管被点亮；当两个输入口的逻辑状态均为"r时，输
出口 (即USB接口插头)的逻辑状态为"1";否则输出口的逻辑状态为"0"。
或门模块的外型结构和与门模块一样，其逻辑关系是0+0=0， 0+1=1， 1+0=1, 1+1=1; 当某一输入口的逻辑状态为"0"时，对应的指示灯熄灭；反之，当输入口的逻辑状态为"1" 时，对应的指示灯被点亮；当两个输入口的逻辑状态均为"O"时，输出口的逻辑状态为"0"; 否则输出口的逻辑状态为"1"。
非门模块由壳体、电源插口、 USB接口插座、发光二极管、线路板和USB接口插头组成， 电源插口、USB接口插座、USB接口插头和发光二极管安装在线路板上，线路板安装在壳体内。 其逻辑关系是1=0, 0=1。当输入口 (即USB接口插座)的逻辑状态为"0"时，对应的发光 二极管熄灭，输出口 (即USB接口插头)的逻辑状态为"l";当输入口的逻辑状态为"l"时， 对应的发光二极管点亮，输出口的逻辑状态为"0"。
信号输入模块为开关模块、上开关模块、下开关模块、光控模块和温控模块之一 开关模块由壳体、线路板、开关和USB输出接口 (即USB接口插头)组成，开关和USB
接口安装在线路板上，线路板安装在壳体内。在实验中与逻辑模块的输入口连接，配合逻辑 模块使用。通过开关的闭合和打开控制电路的通断，当开关拨向"断开" 一端时，输出端的
逻辑状态为"o";当开关拨向"闭合" 一端时，输出端的逻辑状态为"r 。
上开关模块由壳体、线路板、开关和USB输出接口 (即USB接口插头)组成，幵关和USB 接口安装在线路板上，线路板安装在壳体内。在实验中与逻辑模块的输入口连接，配合逻辑 模块使用。通过开关的闭合和打开控制电路的通断，当开关拨向"断开" 一端时，输出端的 逻辑状态为"0";当开关拨向"闭合" 一端时，输出端的逻辑状态为"1"。
下开关模块由壳体、线路板、开关和USB输出接口 (即USB接口插头)组成，开关和USB 接口安装在线路板上，线路板安装在壳体内。在实验中与逻辑模块的输入口连接，配合逻辑 模块使用。通过开关的闭合和打开控制电路的通断，当开关拨向"断开" 一端时，输出端的 逻辑状态为"1";当开关拨向"闭合" 一端时，输出端的逻辑状态为"0"。
光控模块由壳体、光敏元件、调节旋钮、线路板和USB输出接口 (即USB接口插头)组 成，光敏元件、调节旋钮和USB接口插头安装在线路板上，线路板安装在壳体内。在实验中 与逻辑模块的输入口连接，配合逻辑模块使用。当照射光线变暗时，光控模块输出端逻辑状 态为"0"。反之，当当照射光线变亮时，光控模块输出端逻辑状态为"1"。用调节旋钮调节 照射光强度对光控模块的控制电平。
温控模块由壳体、感温元件、USB输出接口 (即USB接口插头)、线路板、调节旋钮和插 件组成，USB接口插头和调节旋钮安装在线路板上，线路板安装在壳体内，插件插接在壳体 中，感温元件插入插件中。在实验中与逻辑模块的输入口连接，配合逻辑模块使用。其工作 原理是当温度升高时，温控模块输出端逻辑状态为"0";反之，当温度降低时，温控模块输 出端逻辑状态为"1"。用调节旋钮调节温度对温控模块的控制电平。
报警模块为显示模块和蜂鸣器模块之一
显示模块由壳体、线路板、指示灯和USB输入接口 (即USB接口插座)组成，指示灯和 USB接口插座安装在线路板上，线路板安装在壳体内。在实验中与逻辑模块的输出口连接， 配合逻辑模块使用。其工作原理是若电路是通路即报警模块输入端的逻辑状态为"1"时指示 灯被点亮，反之，当报警模块输入端的逻辑状态为"0"则指示灯灭。
蜂鸣器模块由壳体、线路板、发光二极管、喇叭和USB输入接口 (即USB接口插座)组 成，发光二极管、喇叭和USB接口插座安装在线路板上，线路板安装在壳体内。在实验中与 逻辑模块的输出口连接，配合逻辑模块使用。其工作原理是若电路是通路即蜂鸣器输入端的 逻辑状态为"1"时发光二极管亮，喇叭发出声音；反之，当蜂鸣器输入端的逻辑状态为"0" 时发光二极管熄灭，喇叭不会发声。
连接线模块由大壳体和小壳体组成，大壳体内安装有用导线连接的USB输入接口 (即USB 接口插座)和USB输出接口 (即USB接口插头)，小壳体内安装有USB输出接口 (即USB接口 插头)，并与大壳体内的导线连接。主要起连接各逻辑模块的作用。
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。
本实用新型结构简单、使用方便，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。

图l是本实用新型的第一个实施例与门、非门、或门连接实验组合示意图。 图2是第一个实施例实现的逻辑关系示意图。
图3是本实用新型的第二个实施例与非门实验组合示意图。 图4是本实用新型的第三个实施例或门实验组合示意图。 图5是本实用新型中的非门模块结构分解示意图。 图6是非门模块的电路原理图。
图7是本实用新型中的与门模块和或门模块的结构分解示意图。
图8是或门模块的电路原理图。
图9是本实用新型中的开关模块结构分解示意图。
图10是开关模块的电路原理图。
图11是本实用新型中的光控模块结构分解示意图。
图12是光控模块的电路原理图。
图13是本实用新型中的温控模块结构分解示意图。
图14是温控模块的电路原理图。
图15是本实用新型中的显示模块结构分解示意图。
图16是显示模块的电路原理图。
图17是本实用新型中的蜂鸣器模块结构分解示意图。
图18是蜂鸣器模块的电路原理图。
图19是本实用新型中的连接线模块结构分解示意图。
图20是连接线模块的电路原理图。
图21是本实用新型中的上开关模块结构分解示意图。
图22是上开关模块的电路原理图。
图23是本实用新型中的下开关模块结构分解示意图。
图24是下开关模块的电路原理图。
图25是与门模块的电路原理图。
图中1、连接线模块，2、非门模块，3、显示模块，4、与门模块，5、开关模块，6、 或门模块，7、垫柱，8、下壳，9、电源插口， 10、 USB接口插座，11、发光二极管，12、主 线路板，13、副线路板，14、 USB接口插头，15、上壳，16、下壳，17、上壳，18、 USB接 口插座，19、发光二极管，20、主线路板，21、 USB接口插头，22、副线路板，23、电源插 口， 24、下壳，25、上壳，26、线路板，27、开关，28、 USB接口插头，29、下壳，30、上 壳，31、光敏元件，32、调节旋钮，33、线路板，34、 USB接口插头，35、下壳，36、感温 元件，37、上壳，38、 USB接口插头，39、线路板，40、调节旋钮，41、插件上壳，42、插 件下壳，43、下壳，44、上壳，45、线路板，46、指示灯，47、 USB接口插座，48、下壳， 49、上壳，50、线路板，51、发光二极管，52、喇叭，53、 IJSB接口插座，54、大壳体，55、 小壳体，56、 USB接口插头，57、 USB接口插座，58、 USB接口插头，59、上壳，60、下壳， 61、线路板，62、开关，63、 USB接口插头，64、下壳，65、上壳，66、线路板，67、开关， 68、 USB接口插头。
具体实施方式

实施例1
图l给出了包含与门模块4、非门模块2和或门模块6等逻辑模块的实验组合示意图。
非门模块2、与门模块4和或门模块6通过其上的USB接口插头和USB接口插座依次插接在 一起，在任何一个逻辑模块的电源插口 (参见图4和图6)上插有由电池组组成的电源，电 路将同时接通。非门模块2的输入口和或门模块6的输入口之间通过连接线模块1连接起来。 与门模块4上插接有显示模块3，以显示实验结果。或门模块6上插接有开关模块5，连接 线模块1的大壳体(参见图18)上也插接有一个开关模块，该开关模块通过连接线模块1 同时给或门模块6和非门模块2。实验中，开关模块5同时向非门模块2和或门模块6输入 相同的信号。该组合实现的逻辑关系如图2所示。开关模块5的功能可以用图11所示的光 控模块和图13所示的温控模块来替代，通过光亮和温度产生的信号变化实现逻辑关系。显 示模块3也可用图17所示的蜂鸣器模块的来替代，通过发声报警显示实验结果。 以下对各模块的结构进行说明
非门模块2的结构如图5所示，由下壳8、电源插口 9、 USB接口插座10、发光二极管 11、主线路板12、副线路板13、 USB接口插头14和上壳15组成，电源插口9、 USB接口插 座10、和发光二极管11安装在主线路板12上，USB接口插头14安装在副线路板13上。发 光二极管ll为绿色，起指示灯的作用。主线路板12和副线路板13安装在下壳8内的垫柱7 上。上壳15卡在下壳8上。非门模块的电路原理如图6所示。当输入口 (即USB接口插座 10)的逻辑状态为"0"时，对应的绿色发光二极管ll熄灭，输出口 (即USB接口插头14) 的逻辑状态为"1";当输入口的逻辑状态为"1"时，对应的绿色发光二极管11点亮，输出 口的逻辑状态为"0"。
与门模块4的结构如图7所示，由下壳16、上壳17、 USB接口插座18、发光二极管19、 主线路板20、 USB接口插头21、副线路板22和电源插口 23组成，主线路板20上安装有一 个电源插口23、两个USB接口插座18和两个绿色发光二极管19,副线路板22上安装有一个 USB接口插头21。发光二极管ll为绿色，起指示灯的作用。主线路板20和副线路板22安装 在下壳16内。上壳17卡在下壳16上。与门模块的电路原理如图25所示。当输入口 (即两 个USB接口插座18)的逻辑状态为"0"时，对应的绿色发光二极管19熄灭；反之，当输入 口的逻辑状态为"1"时，对应的绿色发光二极管19被点亮；当两个输入口的逻辑状态均为 "1"时，输出口 (即USB接口插头21)的逻辑状态为"1";否则输出口的逻辑状态为"0"。 或门模块6的外形结构和与门模块一样。其电路原理如图8所示。当输入口的逻辑状态 为"0"时，对应的绿色指示灯熄灭；反之，当输入口的逻辑状态为"1"时，对应的绿色指 示灯点亮；当两个输入口的逻辑状态均为"0"时，输出口的逻辑状态为"0";否则输出口的 逻辑状态均为"1"。
开关模块5的结构如图9所示，由下壳24、上壳25、线路板26、开关27和USB接口插 头28组成，幵关27和USB接口插头28安装在线路板26上，线路板26安装在下壳24内， 上壳25卡在下壳24上。开关模块的电路原理如图10所示。开关27拨向"断开" 一端时， 输出端(即USB接口插头28)的逻辑状态为"0";开关拨向"闭合" 一端时，输出端的逻 辑状态为"1"。
上开关模块的结构如图21所示，由下壳60、上壳59、线路板61、开关62和USB接口 插头63组成，开关62和USB接口插头63安装在线路板61上，线路板61安装在下壳60内， 上壳59卡在下壳60上。上开关模块的电路原理如图22所示。通过开关62的闭合和打开控
制电路的通断，当开关62拨向"断开" 一端时，输出端(即USB接口插头63)的逻辑状态 为"0";当开关62拨向"闭合" 一端时，输出端的逻辑状态为"1"。
下开关模块的结构如图23所示，由下壳64、上壳65、线路板66、开关67和USB接口 插头68组成，开关67和USB接口插头68安装在线路板66上，线路板66安装在下壳64内， 上壳65卡在下壳64上。下开关模块的电路原理如图24所示。通过开关67的闭合和打开控 制电路的通断，当开关拨向"断开" 一端时，输出端(即USB接口插头68)的逻辑状态为 "1";当开关拨向"闭合" 一端时，输出端的逻辑状态为"0"。
光控模块的结构如图ll所示，由下壳29、上壳30、光敏元件31、调节旋钮32、线路板 33和USB接口插头34组成，光敏元件31、调节旋钮32和USB接口插头34安装在线路板33 上，线路板33安装在下壳29内，上壳30卡在下壳29上。光控模块的电路原理图如图12所 示。当转动调节旋钮32使光线变暗时输入端(即USB接口插头34)逻辑状态为"1"，显示 模块3的指示灯被点亮或蜂鸣器模块发声报警；反之，当光线变亮时，输入端逻辑状态为"O"， 显示模块的指示灯被点亮或蜂鸣器模块不会报警。
温控模块的结构如图13所示，由下壳35、感温元件36、上壳37、 USB接口插头38、线 路板39、调节旋钮40、插件上壳41和插件下壳42组成，USB接口插头38和调节旋钮40安 装在线路板39上，线路板39安装在下壳35内，上壳37卡在下壳35上。插件上壳41卡在 插件下壳42上后整体插入上壳37的空槽中。感温元件36插入插件下壳42的槽中。温控模 块的电路原理图如图14所示。当转动调节旋钮40使温度升高时输入端(即USB接口插头38) 逻辑状态为"l"，显示模块3的指示灯被点亮或蜂鸣器模块发声报警；当温度降低时使输入 端逻辑状态为"0"，显示模块3的指示灯被点亮或蜂鸣器模块不会报警。
显示模块3的结构如图15所示，由下壳43、上壳44、线路板45、指示灯46和USB接 口插座47组成，指示灯46和USB接口插座47安装在线路板45上，线路板45安装在下壳 43内，上壳44卡在下壳43上。显示模块的电路原理图如图16所示，当输入端(即USB接 口插座47)的逻辑状态为"0"时，指示灯46熄灭；当输入端的逻辑状态为"1"时，指示 灯46点亮。
蜂鸣器模块的结构如图17所示，由下壳48、上壳49、线路板50、发光二极管51、喇叭 52和USB接口插座53组成。发光二极管51、喇叭52和USB接口插座53安装在线路板50上， 线路板50安装在下壳48内。上壳49卡在下壳48上。发光二极管51为绿色，起指示灯的作 用。蜂鸣器模块的电路原理如图18所示。当输入端(即USB接口插座53)的逻辑状态为"0" 时，蜂鸣器模块没有声音；当输入端的逻辑状态为"1"时，蜂鸣器模块发声报警。
连接线模块的结构如图19所示，由大壳体54和小壳体55组成，大壳体54内安装有用 导线连接的USB接口插头56和USB接口插座57,小壳体55内安装有USB接口插头58,并用 导线与大壳体54内的导线连接，如图20给出的电路原理所示。连接线模块主要起连接各逻
辑模块的作用。 实施例2
如图3所示，给出了进行与非门电路实验时各模块的连接组合示意图。包括与门模块4、 非门模块2、两个开关模块5和显示模块3。在与门模块4的两个输入口各插接一个开关模块 5，在输出口插入非门模块2，在非门模块2的输出口插入显示模块3。将电池组插入与门模
块4或非门模块2的电源插口中，电路将同时接通。两个开关模块有四种组合状态，只有两 个开关模块同时拨向"0"时(输入为O，)，显示模块3的指示灯才会发光(输出为l)，从而 说明与非门的逻辑关系。此时与门的两只发光二极管不亮，而非门的发光二极管点亮。 实施例3
如图4所示，给出了进行或门电路实验时各模块的连接组合示意图。包括或门模块6、 两个开关模块5和显示模块3。或门模块的两个输入口各插接一个开关模块，在输出口插入 显示模块3，将电池组插入或门模块6。拨动开关模块，当拨向"1"时，或门模块6上对应 的绿色发光二极管发光。两个开关模块有四种组合状态，只有两个开关同时拨向"1"时(输 入为l)，显示模块3的指示灯才会发光(输出为1)，从而说明或门的逻辑关系。与门电路及 非门电路实验与上述步骤一样。
权利要求1.一种逻辑电路实验器，其特征在于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。
2. 根据权利要求1所述的逻辑电路实验器，其特征在于所述逻辑模块为与门模块、或门模 块和非门模块。
3. 根据权利要求2所述的逻辑电路实验器，其特征在于所述与门模块由壳体、USB接口插 座、发光二极管、线路板、USB接口插头和电源插口组成，线路板上安装有一个电源插口、 两个USB接口插座、 一个USB接口插头和两个绿色发光二极管，线路板安装在壳体内。
4. 根据权利要求2所述的逻辑电路实验器，其特征在于所述非门模块由壳体、电源插口、 USB接口插座、发光二极管、线路板和USB接口插头组成，电源插口、 USB接口插座、USB接 口插头和发光二极管安装在线路板上，线路板安装在壳体内。
5. 根据权利要求1所述的逻辑电路实验器，其特征在于所述信号输入模块为开关模块，开 关模块由壳体、线路板、开关和USB输出接口组成，开关和USB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1所述的逻辑电路实验器，其特征在于所述信号输入模块为上开关模块， 上开关模块由壳体、线路板、开关和USB输出接口组成，开关和USB输出接口安装在线路板 上，线路板安装在壳体内。
7. 根据权利要求1所述的逻辑电路实验器，其特征在于所述信号输入模块为下开关模块， 下开关模块由壳体、线路板、开关和USB输出接口组成，开关和USB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1所述的逻辑电路实验器，其特征在于所述信号输入模块为光控模块，光 控模块由壳体、光敏元件、调节旋钮、线路板和USB接口插头组成，光敏元件、调节旋钮和 USB接口插头安装在线路板上，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，其特征在于所述信号输入模块为温控模块，温 控模块由壳体、感温元件、USB接口插头、线路板、调节旋钮和插件组成，USB接口插头和调 节旋钮安装在线路板上，线路板安装在壳体内，插件插接在壳体中，感温元件插入插件中。
10. 根据权利要求1所述的逻辑电路实验器，其特征在于所述报警模块为显示模块，显示 模块由壳体、线路板、指示灯和USB接口插座组成，指示灯和USB接口插座安装在线路板上， 线路板安装在壳体内。
11. 根据权利要求1所述的逻辑电路实验器，其特征在于所述报警模块为蜂鸣器模块，蜂 鸣器模块由壳体、线路板、发光二极管、喇叭和USB接口插座组成，发光二极管、喇叭和USB 接口插座安装在线路板上，线路板安装在壳体内。
12. 根据权利要求1所述的逻辑电路实验器，其特征在于所述连接线模块由大壳体和小壳 体组成，大壳体内安装有用导线连接的USB接口插头和USB接口插座，小壳体内安装有USB接口插头，并与大壳体内的导线连接。
专利摘要本实用新型提供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。本实用新型结构简单、使用方便，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。
文档编号G09B25/00GK201004289SQ200720017880
公开日2008年1月9日 申请日期2007年2月13日 优先权日2007年2月13日
发明者冯容士, 鼎 李, 陈开云 申请人:山东省远大网络多媒体有限责任公司