和非门设计开关报警控制电路.doc
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与非门设计开关报警控制电路
设计要求：
1.某设备有A,B,C三只开关，只有在开关A接通的情况下，开关B才能接通，而开关C只有在开关B接通的情况下才能接通，违反这一操作规程，则发出报警信号。
2.写出设计步骤并画出所设计的逻辑电路图。
3.安装电路并测试电路的逻辑功能。
4.观察与分析电路中的竞争冒险现象并采取措施消除之。
设计步骤：
1.根据题要求，用逻辑门来实现电路功能。首先规定：开关开用逻辑高电平1来表示，开关断用逻辑低电平0来表示。用Z来表示设备接通信号。当正确的把三个开关接通时Z=1，否则Z=0。用W来表示报警信号。当W=0时表示操作正确，若操作错误W=1即报警。根据以上我们可以得到如下的真值表：
A 0 0 0 0 1 1 1 1 B 0 1 1 0 0 0 1 1 C 0 0 1 1 0 1 0 1 Z 0 0 0 0 0 0 0 1 W 0 1 1 1 0 1 0 0 2.根据真值表列写卡诺图。
由真值表得到的A,B,C与W的逻辑关系：
卡诺图如下：
0 1 1 1 0 1 0 0
化简卡诺图可得：
3.连接电路图
用与非门将逻辑表达式表示出来，得到的逻辑电路图如下：
双掷开关用来接高低电平，红灯用来显示操作信号与报警信号。通过测试，该电路基本符合设计要求。
竞争冒险的分析与解决：
由以上的表达式
知道，表达式之中出现了互补信号，当其跳变时电路将会产生竞争冒险现象，其表现为一尖脉冲，如图
这就是我们平常所说的尖峰脉冲。这究竟是怎么一回事呢？实际上，信号通过连线及集成门都有一定的延迟时间，也可能有前后快慢的差异。由于从输入到输出的过程中，不同通路上门的级数不同，或者门电路平均延迟时间的差异，使信号从输入经不同通路传输到输出级的时间不同。
因此，，通常，叫做该表达式的隐藏项。一般可以用它来消除电路中的竞争冒险。
根据此逻辑表达式连接电路图，得到：
按照以上改进的电路图，通过测试，发现当B跳变时，尖峰脉冲不再出现，因此可以确定，竞争冒险消除了。其测试波形如下：
电路扩展：
用上面的电路来产生方波信号。对电路图进行改动，令A=1,B=0,在C输入端加一脉冲信号，则输出W的波形即为一方波。
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