《组合逻辑电路的设计》教案
授课学时：1课时
授课地点：阶梯教室
课 题：组合逻辑电路的设计
知识目标：(1)掌握组合逻辑电路的设计步骤
（2）理解组合逻辑电路的设计思路和方法
（3）使学生掌握用实验的方法去验证解题方法的正确性
技能目标：能够设计简单的组合逻辑电路，实现要求的逻辑功能
能够安装简单的逻辑电路
情感目标：培养学生自信、勤奋、乐于动脑、严谨治学的学习态度和精神
加强师生间的交流与互动，让学生在学习过程中有成功的欲望和获得 知识后的喜悦
教学重点：组合逻辑电路的设计思路和步骤
教学难点：用逻辑变量之间的关系来分析实际问题
教学方法：讲授法与虚拟实验演示法
教具与学具：多媒体、黑板、粉笔
教学过程：
一、引题
超级女生海选活动，由三位评委操作表决器对选手进行评判，至少两位评委同意，该选手才能成功。那么这个判决能否用逻辑关系来实现呢？实际上就是一个组合逻辑电路的设计问题。
二、新课讲授
组合逻辑电路的设计是指根据给定的逻辑功能要求，设计出能实现这个功能要求的逻辑电路。一般要求实现的电路最简单，即所用的器件品种最少，数量最少，连线最少。
组合逻辑电路的设计一般按以下步骤进行：
（1）根据设计要求进行逻辑规定，并写出真值表。也就是用逻辑语言来描述实际问题，首先对设计的要求进行分析，明确因果关系，确定输入输出变量；然后规定变量的赋值规则，即变量何时取1，何时取0；最后根据这些逻辑关系写出真值表，真值表列写的是否完整、正确将直接影响到设计的最终结果。
（2）由真值表写出逻辑函数表达式并化简。写出逻辑表达式后，需要根据实际要求来选择化简或变换方式。如果使用小规模器件设计，可以将逻辑函数化为最简形式，以使电路中所使用的门的个数最少。如果使用中规模器件设计，则可以将逻辑函数变换成与所选用器件函数类似的形式，以使电路中所使用的芯片个数最少。
问：同学们学过的有些什么化简和变换的方法？
答：对于逻辑函数的化简，主要采用消去法、并项法、吸收法等；变换主要采用摩根定律、交换律等方法。
（3）选用合适的器件画出逻辑图。
问：同学们学过的有哪些逻辑器件?
答：这里主要是针对逻辑门而言，基本逻辑门电路有三种：与门、或门、非门；
复合逻辑门种类就很多了，比如有与非门、或非门等。
三、例题讲解
例题7-2 用与非门设计一个三变量多数表决电路。当变量A、B、C中有2个或2个以上为1时，输出为1，其他状态时输出为0。
分析：首先题目中已经给出赋值规则，帮我们完成了实际问题到抽象理论的转变，因此我们直接开始列出真值表，其次题目中要求用与非门实现，因此需要把由真值表直接得到的逻辑表达式化简并变换成与非式，最终作出用与非门实现的逻辑图。
解：（1）根据题意可以列出真值表，如下表所示
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A
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B
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C
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F
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问：如何保证列真值表时输入的变量既不重复，也不遗漏？
答：不重复，按二进制的代码值的顺序排列，比如从0值开始或者从最大值开始，习惯上从0值开始列表。此题中，一次从0到7（共8个值）所对应的二进制码列表。不遗漏，先确定所有可能出现的情况有多少种，然后一一列出，若有N个变量，则有2N种组合状态。此题中有3个输入变量，应该有8种组合状态。
（2）由真值表列出逻辑函数表达式并化解。
将输出取值为1的输入变量组合相加可得逻辑表达式为：
化简并变换成与非式得
问：化简变换的目的是什么？
答：减少芯片种类和个数，使电路结构简单，接线减少。
（3）用与非门实现的逻辑图如图7-3所示。
四、仿真实验
通过EWB仿真实验验证所设计的逻辑电路的正确性。（见附录）
五、随堂练习
练一练：举重比赛中，一个主裁判和两个副裁判，其表决生效方式如下表所示：
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主裁判
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副裁判
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副裁判
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判决结果
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×
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√
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分析：首先我们需要进行逻辑规定，然后按照例题所做的三个步骤完成此题。
解：（1）进行逻辑规定，主裁判、两个副裁判3人分别用变量A、B、C表示，通过为1，不通过为0，输出用变量Y表示，举重成功为1，失败为0，故根据题意得真值表如下：
（2）表达式如下：
（3）画出逻辑图如下：
六、归纳总结
组合逻辑电路设计的一般步骤
七、拓展练习
1、设计一个电话机信号控制电路。电路有I（火警）、II（盗警）、III(日常业务）三种输入信号，通过排队电路分别从L1、L2、L3输出，在同一时间只能有一个信号通过。如果同时有两个以上信号出现时，应首先接通火警信号，其次为盗警信号，最后为日常业务信号。试按照上述轻重缓急设计该信号控制电路。要求用集成门电路7400（每片4个2输入与非门)实现。
- 将P161复习思考题第四题写到作业本上。
附1：板书设计
附2:仿真实验
通过EWB仿真实验验证所设计的逻辑电路的正确性
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