任务引领的组合逻辑电路应用教学设计

赵　媛

(杨凌职业技术学院，陕西 杨凌　712100)



任务引领的组合逻辑电路应用教学设计

赵媛

(杨凌职业技术学院，陕西 杨凌712100)

摘要：把完成实际工作任务贯穿整个教学过程，采用任务引领法进行教学。通过层层深入的电路设计任务，引导学生完成从单输出到多输出的设计。设计多个符合认知规律，由浅入深的问题，通过对问题的不断深化，提高了学生学习兴趣，培养学生的创新意识。

关键词：组合逻辑电路；真值表；逻辑电路图

为使教学内容和时代发展的步伐保持一致，在教学过程中必须紧密关注和课程相关的专业领域的新技术、新设备和新应用实例。要以实际发展需要的工程实际问题作为主要教学内容，开阔学生眼界，使学生更贴近工程实际和时代要求。本文主要选用工程典型案例做为组合逻辑电路设计的项目来进行讲解，让学生在独立思考和设计的过程中，熟悉组合逻辑电路的设计方法，学会分解项目，设计最佳逻辑电路。

一、组合逻辑电路的基本概念

组合逻辑电路从逻辑的角度来讲是在每一个时刻的输出状态只取决于这个时刻的输入信号，而与电路的原始状态没有任何关系。从结构上讲，组合逻辑电路都是由单纯的逻辑门电路组成的，且输出端不存在反馈路径(不包含存储单元)。

二、组合逻辑电路的设计方法

组合逻辑电路设计方法，主要以解决工程实际问题为目的。在讲解的过程中，为提高教学效果，以工作任务引入，激发学生的学习兴趣，提高他们在实践应用中分析问题、解决问题的能力，使学生贴近工程实际和时代要求，开阔学生眼界。

(一)设计步骤

组合逻辑电路的设计方法是从实际逻辑问题出发，经过分析，进行逻辑抽象并赋值，最终以最少的逻辑门电路来实现其逻辑功能，并画出最终逻辑电路图。具体设计步骤如表1。

表1　组合逻辑电路设计步骤

(二)单输出组合逻辑电路的设计(设计一个产品合格检验电路)

1.创建任务，导入新知识

设产品有3项质量技术指标，一个主要技术指标和两个基本技术指标。只有当两个或两个以上指标合格且含有主要技术指标合格时，为产品合格。

2.案例分析，传授新知识

分析任务要求：设输入输出变量并逻辑赋值。

设输入变量：主要技术指标为A，两个基本技术指标分别为B和C，合格为1，不合格为0。设产品检验合格与否为输出变量，用变量Y表示，产品合格为1，不合格为0。

列真值表：把逻辑关系转换成数字表示形式，见表2。

表2　产品合格检验电路设计真值表

由真值表写出逻辑表达式并画出相应的逻辑电路图，如图1。

图1　产品合格检验逻辑电路图

3.总结任务，提高认识

工程上的最佳设计，通常需要用多个指标去衡量，主要考虑的问题有：所用的逻辑器件数目最少，种类最少，且器件之间的连线最少；满足速度要求，应使级数最少，以减少门电路的延迟；功耗小，工作稳定可靠。

经过分析发现方案一中用了3个门电路，分别是“与门”、“或门”和“与非门”，方案二中用了3个相同的门电路，都是“与非门”。虽然方案一中所用的逻辑器件数目和方案二中的数目一样多，但是种类却用到了两种，按照工程设计要求，方案二电路设计更好些。

(三)多输出组合逻辑电路的设计(设计一个水箱水位控制电路)

1.创建任务，导入新知识

有一大水箱由YS、YL两台水泵供水，水箱中设置了三个水位检测元件A、B、C，如图2所示。水面低于检测元件时，检测元件输出高电平；水面高于检测元件时，检测元件输出低电平。现要求水位超过C点时，YS、YL停止工作；水位低于C点但高于B点时，YS单独工作；水位低于B点但高于A点时，YL单独工作；水位低于A点时，YS、YL同时工作。试设计此控制电路。

图2　水位示意图

2.案例分析，传授新知识

分析任务要求：设输入输出变量并逻辑赋值。

设水位检测元件以A、B、C表示，低于检测元件为1，高于为0；设水泵以YS、YL表示，水泵工作为1，不工作为0。

列真值表：把逻辑关系转换成数字表示形式，见表3。

表3　水箱水位控制电路设计真值表

由真值表写逻辑表达式并画出相应的逻辑电路图，如图3。

图3　水箱水位控制逻辑电路图

三、结束语

以工作任务为引领的教学方法，能够使学生在循序渐进的学习过程中，更好地把理论知识和实际应用结合起来，本教学方法在提高学生学习兴趣和培养学生创新能力等方面有着积极的作用。

参考文献

[1]杨志忠.数字电子技术[M].北京:高等教育出版社,2003.

[2]孙丽霞.数字电子技术[M].北京:高等教育出版社,2004.

[3]康华光.电子技术基础数字部分，5版[M].北京:高等教育出版社,2006.

[4]姜春玲,封百涛.任务驱动法在“数字电子技术”教学改革中的应用[J].中国电子教育,2009(04):56-59.

[5]陈莉平,王红.电子技术课程设计数字部分的一次实践[J].电气电子教学学报,2008,30(2):75-76.

[责任编辑：赵伟]

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

中图分类号:TN79+1

文献标志码:A

文章编号：1008-6811(2016)01-0066-03

作者简介：赵媛(1979—)，女，陕西长安人，杨凌职业技术学院讲师。

收稿日期：2015-12-10