82689

Переключательная схема

Конспект урока

Педагогика и дидактика

Переключательная схема это схематическое изображение некоторого устройства состоящего из переключателей и соединяющих их проводников а также из входов и выходов на которые подаётся и с которых снимается электрический сигнал.

Русский

2015-03-01

127 KB

4 чел.

Урок по информатике: Переключательная схема

Цели: познакомить учащихся с переключательными схемами.

Задачи:

  1.  Сформировать у учащихся представление об устройствах элементной базы компьютера;
  2.  Ознакомить  с применением аппарата алгебры логики в вычислительной технике в виде переключательных схем;
  3.  Способствовать формированию логического мышления, интереса к изучаемому материалу.

Ожидаемые результаты:

Учащиеся должны знать:

  •  основные базовые элементы логических схем;
  •  правила составления переключательных схем;
  •  определение понятия функция проводимости переключательной схемы;
  •  правило построения функции проводимости по заданной переключательной схеме.

Учащиеся должны уметь:

  •  составлять переключательные схемы по заданным функциям проводимости;
  •  по заданной переключательной схеме построить функцию проводимости ей соответствующую
  •  упростить функцию проводимости переключательной схемы.

Ход урока

I. Оргмомент.

II. Проверка домашнего задания.

III. Изложение нового материала.

В компьютерах и других автоматических устройствах широко применяются электрические схемы, содержащие сотни и тысячи переключательных элементов: реле, выключателей и т.п. Разработка таких схем весьма трудоёмкое дело. Оказалось, что здесь с успехом может быть использован аппарат алгебры логики.

Переключательная схема — это схематическое изображение некоторого устройства, состоящего из переключателей и соединяющих их проводников, а также из входов и выходов, на которые подаётся и с которых снимается электрический сигнал.

Каждый переключатель имеет только два состояния: замкнутое и разомкнутое. Переключателю Х поставим в соответствие логическую переменную х, которая принимает значение 1 в том и только в том случае, когда переключатель Х замкнут и схема проводит ток; если же переключатель разомкнут, то х равен нулю.

Будем считать, что два переключателя Х и  связаны таким образом, что когда Х замкнут, то  разомкнут, и наоборот. Следовательно, если переключателю Х поставлена в соответствие логическая переменная х, то переключателю должна соответствовать переменная .

Всей переключательной схеме также можно поставить в соответствие логическую переменную, равную единице, если схема проводит ток, и равную нулю — если не проводит. Эта переменная является функцией от переменных, соответствующих всем переключателям схемы, и называется функцией проводимости.

Упражнение.

Найдем функции проводимости F некоторых переключательных схем:

a) 

Схема не содержит переключателей и проводит ток всегда, следовательно ;

б) 

Схема содержит один постоянно разомкнутый контакт, следовательно ;

в) 

Схема проводит ток, когда переключатель х замкнут, и не проводит, когда х разомкнут, следовательно ;

г) 

Схема проводит ток, когда переключатель х разомкнут, и не проводит, когда х замкнут, следовательно ;

д) 

Схема проводит ток, когда оба переключателя замкнуты, следовательно ;

е) 

Схема проводит ток, когда хотя бы один из переключателей замкнут, следовательно ;

ж) 

Схема состоит из двух параллельных ветвей и описывается функцией ;

Две схемы называются равносильными, если через одну из них проходит ток тогда и только тогда, когда он проходит через другую (при одном и том же входном сигнале).

Из двух равносильных схем более простой считается та схема, функция проводимости которой содержит меньшее число логических операций или переключателей.

Задача нахождения среди равносильных схем наиболее простых является очень важной. Большой вклад в ее решение внесли российские учёные Ю.И. Журавлев, С.В. Яблонский и др.

При рассмотрении переключательных схем возникают две основные задачи: синтез и анализ схемы.

СИНТЕЗ СХЕМЫ по заданным условиям ее работы сводится к следующим трём этапам:

  1.  составлению функции проводимости по таблице истинности, отражающей эти условия;
  2.  упрощению этой функции;
  3.  построению соответствующей схемы.

АНАЛИЗ СХЕМЫ сводится к:

  1.  определению значений её функции проводимости при всех возможных наборах входящих в эту функцию переменных.
  2.  получению упрощённой формулы.

Пример.

Построим схему, содержащую 4 переключателя x, y, z и t, такую, чтобы она проводила ток тогда и только тогда, когда замкнут контакт переключателя t и какой-нибудь из остальных трёх контактов.

Решение. В этом случае можно обойтись без построения таблицы истинности. Очевидно, что функция проводимости имеет вид , а схема выглядит так:

IV. Закрепление изученного материала.

Упражнение 1.

  1.  Построим схему с пятью переключателями, которая проводит ток в том и только в том случае, когда замкнуты ровно четыре из этих переключателей.

Решение.

Схема имеет вид:

  1.  Найдем функцию проводимости схемы:

Решение. Имеется четыре возможных пути прохождения тока при замкнутых переключателях a, b, c, d, e : через переключатели a, b; через переключатели a, e, d; через переключатели c, d и через переключатели c, e, b. Функция проводимости:

.

Упражнение 2.

Упростим переключательные схемы:

а)

Решение:   .

Упрощенная схема:

б)

Решение: 

Первое логическое слагаемое  является отрицанием второго логического слагаемого. Дизъюнкция переменной с ее инверсией равна 1.

Упрощенная схема:

в)

Решение: Упрощенная схема:

г)

Решение:

Упрощенная схема:

V. Итог урока.

Обобщить пройденный материал, оценить работу активных учеников.

VI. Домашнее задание.

Упростить переключательные схемы:

  1.  

Решение: (по закону склеивания)

Упрощенная схема:

  1.  

Решение: 

Упрощенная схема: 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

41618. Автоматизация кодирования графа переходов 145 KB
  В результате выполнения данной лабораторной работы я приобрёл навыки по автоматизации соседнего кодирования графа переходов автомата Мили. Соседнее кодирование реализовано по алгоритму, описаному выше...
41619. Текстовий редактор 122.58 KB
  Лістинг програми fn=String::Empty; textChnged=flse; } prgm endregion privte: System::Void копіюватиToolStripMenuItem_ClickSystem::Object^ sender System::Eventrgs^ e { textBox1 Copy; } privte: System::Void копіюватиToolStripMenuItem1_ClickSystem::Object^ sender System::Eventrgs^ e { textBox1 Copy; } privte: System::Void вирізатиToolStripMenuItem_ClickSystem::Object^ sender System::Eventrgs^ e { textBox1 Cut; } privte: System::Void...
41620. Решение задачи Дирихле для уравнения Пуассона методом Чебышева 103.07 KB
  Разностную задачу 5 будем решать явным итерационным методом с чебышевским набором параметров который выражается следующей формулой: 10 где заданное число итераций . 11 Результаты: В вычислениях использовался следующий алгоритм: Задаём количество итераций полагаем тогда шаг сетки =01. Полученный ответ с точностью до...
41621. Генерация таблицы переходов и функций возбуждения тригеров 141.5 KB
  В результате выполнения данной лабораторной работы я приобрёл навыки анализа графовых структур и автоматизации процедуры построения таблицы переходов. Мной был разработан класс для генерации таблицы переходов.
41622. Решение первой начальной краевой задачи для уравнения теплопроводности по схеме Кранка-Николсона 102.29 KB
  Задача: Используя метод простых итераций метод Чебышева и метод наискорейшего спуска найти по схеме КранкаНиколсона приближенное решение задачи: 1 2...
41623. Дослідження структури поля в металевих хвилеводах і резонаторах 179.46 KB
  Київ 2010 Мета роботи – дослідити розподіл електромагнітного поля в призматичних та циліндричних хвилеводах та резонаторах методом електричного зонду. Структура поля досліджується за допомогою електричного зонду з детекторною голівкою.
41624. Робота з операторами INSERT, UPDATE, DELETE 47.12 KB
  VLUES із списком з декількох значень підтримується у версії MySQL 3. Синтаксис виразу col_nme=expression підтримується у версії MySQL 3. У MySQL завжди передбачено значення за умовчанням для кожного поля. Ця вимога нав'язана MySQL щоб забезпечити можливість роботи як з таблицями які підтримують транзакції так і з таблицями що не підтримують їх.
41625. Створення резервної копії та відновлення даних з неї 218.34 KB
  Вибрати базу даних. У вікні Загрузка файла вибрати Сохранить та вказати місце на диску для збереження дампу бази даних. Відновлення бази даних за допомогою програми phpMydmin Щоб виконати відновлення бази даних потрібно: Вилучити існуючу базу даних.