基于产品质量检测仪的组合逻辑电路的设计

雷媛媛

摘  要：产品质量是产品使用安全的前提，进行产品质量检测是为了更有效地保障产品的安全性，确保人们在产品使用过程中的安全。该文从实际出发，采用不同的组合逻辑电路来实现产品质量检测仪的设计，不同的组合逻辑电路在实现原理上相似，但在具体的实现方法上截然不同，从而体现了数字电路应用的多样性和灵活性。

关鍵词：组合逻辑电路  产品质量检测仪  逻辑门  译码器  数据选择器

中图分类号：TN791   文献标识码：A            文章编号：1672-3791（2019）05（c）-0035-03

产品质量是产品使用安全的前提，进行产品质量检测是为了更有效地保障产品的安全性，确保人们在产品使用过程中的安全。因此，需要设计一款实用的产品质量检测仪，应用于生产的各个领域。如何设计一款可靠性高、稳定性好、电路结构简单的产品质量检测仪呢？该文从实际出发，采用不同的组合逻辑电路来实现产品质量检测仪的设计，不同的组合逻辑电路在实现原理上相似，但在具体的实现方法上截然不同，从而体现了数字电路应用的多样性和灵活性。

先了解一下组合逻辑电路，组合逻辑电路是一种电路的输出状态只与该时刻的输入状态有关，而与该时刻的输出状态无关，不具有记忆功能的逻辑电路。它的特点是电路中不包含记忆单元，输入端与输出端之间没有任何反馈网络。典型的组合逻辑电路有编码器、译码器、数值比较器、加法器、数据选择器等。

设计并制作组合逻辑电路的一般流程如下。

第一步，根据设计任务的功能要求建立输入变量和输出变量，列出真值表。

第二步，根据真值表写出逻辑表达式。

第三步，按实际选用电路芯片的类型用逻辑代数或卡诺图修改逻辑表达式。

第四步，根据修改后的逻辑表达式，画出逻辑图，用相应的芯片构成组合逻辑电路，并用仿真软件来验证设计的正确性。

第五步，选用实际元件制作出成品并进行调试。

具有相同功能的组合逻辑电路可以用不同的设计方案来实现，该文详细介绍了分别采用基本逻辑门电路、集成译码器和集成数据选择器来设计同一款产品质量检测仪的设计方法。

1  产品质量检测仪的设计

设计要求与逻辑描述如下。

（1）输入逻辑要求。

假设有3个质检员同时检测一个产品，若质检员认为产品合格，则不按按钮，我们的电路得到的输入信号是数字逻辑1，若质检员认为产品不合格，则按下按钮，我们的电路得到的输入信号是数字逻辑0。

（2）输出逻辑要求。

电路总共有3个发光二极管输出，表示产品的3种质量等级，3种质量等级分别是优质、合格和不合格。

①若3个质检员都认为产品合格，则产品质量为优质，优质对应的绿色发光二极管点亮，其余2个二级管为熄灭状态。

②若3个质检员中只有2人认为产品合格，则产品质量合格，合格对应的黄色发光二极管点亮，其余2个二级管为熄灭状态。

③若3个质检员中只有1人认为产品合格，或者3个质检员都认为产品不合格，则产品质量不合格，不合格对应的红色发光二极管点亮，其余2个二级管为熄灭状态。

1.1 用基本逻辑门电路设计

组合逻辑电路的基本设计步骤如下。

（1）定义输入输出变量：3个质检员分别用A、B、C三个输入变量表示，优质、合格、不合格分别用X、Y、Z三个输出变量表示。

输出变量与输入变量之间的逻辑功能如下。

①若A、B、C都为1，则产品质量为优质，3个输出变量为X=1，Y=0，Z=0。

②若A、B、C中同时有2个为1，则产品质量合格，对应的输出变量为X=0，Y=1，Z=0。

③若A、B、C中只有1个为1，或者全为0，则产品质量不合格，对应的输出变量为X=0，Y=0，Z=1。

（2）根据逻辑功能列出真值表（见表1）。

（3）由真值表写出输出逻辑函数表达式。

2  结语

对比该文介绍的组合逻辑电路的3种设计方法，不难发现，采用基本逻辑门设计组合逻辑电路简单明了，可以很快画出电路图，但设计的电路包含较多元件;采用译码器设计组合逻辑电路需另加基本逻辑门，但能方便地实现相同输入变量下的多输出变量;采用数据选择器设计组合逻辑电路，电路更简单，能同时添加两组输入变量，使用更灵活，但只能做成单一输出，要实现多路输出，则需选用多片芯片才能完成。总之，3种设计方法各有特点，应根据实际情况合理选择。

参考文献

[1] 邵利群.数字电子技术项目教程[M].北京：电子工业出版社，2017.

[2] 徐丽香.数字电子技术[M].3版.北京：电子工业出版社，2016.

[3] 王小娟.数字电子技术实践[M].北京：电子工业出版社，2015.