数字电路-交通灯故障检测电路强化训练.doc

数字电路交通灯故障检测电路1.设计题目的理论分析1.1电路的理论分析交通灯故障监测逻辑电路的设计，红灯R，黄灯Y，绿灯G。其中，灯单独亮正常，黄绿同时亮正常，其他情况不正常。设灯亮为“1”，不亮为“0”，正常为“0”，不正常为“1”。用与非门实现该逻辑电路。使用Simulink进行简单的仿真。从题目上看，这是一个基本逻辑门电路在实际生活中的应用问题。根据我们本学期已经学过的数字电路方面的知识，首先要分析一下该题目中的逻辑命题，再根据命题确定我们要设定的输入和输出变量分别是什么。在这个设计实验中，很明显，输入变量是红，黄，绿三种灯的显示状态，而输出变量是检测电路的结果，即交通灯是否有故障。然后用二值逻辑的0和1两种状态，分别对输入输出变量进行赋值。题目中灯亮用“1”表示，灯不亮则用“0”表示，电路有故障用用“1”表示，不亮用“0”表示。再根据题目的意思，我们很容易写出该题目所要求实现的逻辑门电路的真值表，如下所示。表1 电路实现的逻辑功能表RYGZ00010010010001101000101111011111要设计出所需的逻辑电路，我们得先知道真值表所对应的的函数表达式。而要根据真值表得到逻辑函数表达式，我们可以用画卡诺图的方法。如下图所示，为输入输出变量的卡诺图表示。R YG000111100100010111图1 真值表对应的卡诺图最后根据已经列写好的卡诺图，我们可以运用数字电路中学过的知识化简出输出变量Z的最终表达式，即： （1）但是题目要求我们用与非门实现该逻辑功能，所以我们还要将式（1）化成只由与非门构成的基本逻辑函数表达式，即： （2）1.2电路原理图的绘制 根据式（2），我们可以利用Altium designer软件绘制出相应的原理电路图，在原理图中，三个开关分别控制三个指示灯的亮或暗，元件“NAND”则表示相应的二输入端与非门74LS00，或者三输入与非门，其中三输入端的与非门可以由四输入端的与非门74LS20改变，只要让四输入端与非门的一个输入端接入高电平即可，最后的Z则表示监测信号的输出端。下面是绘制好的原理图形。图2 实验原理图2.MATLAB软件的使用2.1 MATLAB软件的简要介绍 MATLAB是美国Mathworks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。 其中，MATLAB是matrix和laboratory两个词的组合，意为矩阵工厂（矩阵实验室），它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。MATLAB的主要功能有数值分析、数值和符号计算、工程与科学绘图、控制系统的设计与仿真、数字图像处理、数字信号处理、通讯系统设计与仿真、财务与金融工程等。Simulink则是基于MATLAB的框图设计环境，可以用来对各种动态系统进行建模、分析和仿真，它的建模范围广泛，可以针对任何能够用数学来描述的系统进行建模，例如航空航天动力学系统、卫星控制制导系统、通信系统、船舶及汽车等，其中还包括了连续、离散条件执行，事件驱动，单速率、多速率和混杂系统等。它提供了利用鼠标拖放的方法建立系统框图模型的图形界面，而且Simulink还提供了丰富的功能块以及不同的专业模块集合，利用Simulink几乎可以做到不书写一行代码就完成整个动态系统的建模工作。2.2 利用Simulink软件绘制模型及对模型的仿真 根据上一节中我们对设计题目的理论分析，在得到了最后的逻辑函数表达式后，我们就可以打开MATLAB，并运用其中自带的系统仿真软件SIMULINK连接我们所需要的基本逻辑门电路。下面是我在本次的设计实验中使用MATLAB软件的具体操作步骤。图3 打开MATLAB软件图4 打开MATLAB的系统仿真软件Simulink图5 打开新建模型窗口及新建模型 在“Simulink Library Browser”窗口中将“Simulink”节点展开，并选中“Logical and bit operations”模板库中的“Logical operator”模块，如图6所示，鼠标右击，在弹出的快捷菜单中选择“Add to Untitled”菜单项，就可以将“Logical operator”模块添加到“Untitled”模型中。也可以直接将“Logical operator”模块拖拽到模型编辑窗口中，完成模块的添加操作。图6 模块的添加 添加元件的模型完成后，就可以开始按照原理图连接线路。完成连线，首先应该改一下电路中元件模型的名称，以方便我们看清各个模型。同时，还要对一些模型的参数加以更改，例如，模型图里的与非门都是由基本的与门通过设计相关参数来确定它的类型，输入管脚数。最后的Display则是用来观察输入和输出信号的状态。这样，我们就能在一次仿真的结果中同时看到输入和输出的高低电平状态。如下图7就是连接好的模型图。图7 模型线路连接图连接好模型线路图后，就可以开始进行模型的仿真了。该电路的输入共有八种不同的状态，为了证明该电路模型的正确性，我们需要将每一种状态都进行仿真。在仿真的过程中，我们可以通过改变开关的状态来控制各个信号灯的亮或暗，再通过Display来观察电路的每一次仿真的输入和输出的状态。所有的状态仿真完成后，再将仿真结果与理论值进行比较。下面是八次仿真的结果图。图8 八种状态的仿真结果图 3.实验结果及分析由上面对模型电路的仿真结果，将八次结果列成一张仿真表，如下表所示。根据上面的理论表和仿真结果表相比较可以看出，仿真和理论值是一样的。即：当三个灯单独亮，或当黄绿灯同时亮时，模型电路输出信号“0”，说明信号灯工作正常；其他情况下，模型电路输出信号“1”，说明指示灯工作处于不正常的状态。由两个表格分析结果可以看出，本次实验里所绘制的逻辑原理电路图完全正确，它能够检测出交通灯的工作是否正常，完全实现了实验任务书中所要求的实验内容。当用Simulink进行电路的仿真时，其结果与我们用理论得到的结果是一样的。而这个题目本身并没有太大的难度，但是当我们用仿真软件将模型电路进行仿真时，可以更加清楚直观的看到信号的输入和输出的变化，加深了我对理论的理解。表2 八次仿真结果整理表R0Y0G0Z0000100100100011010001011110111114. 心得体会通过本次基础强化训练，一方面，在完成本次实验课题的过程中，我对于MATLAB这个高级的计算软件有了初步的了解，也学会了使用一种新的仿真软件Simulink。应该说，在这次的基础强化训练中，我的收获还是很大的。首先，我最大的体会还是关于这个软件强大的功能。在此之前，因为我所学习的专业，对这个软件听说过，但没有学习使用这个软件。在做本次的实验课题前，我先去网上和图书馆找了一下关于这个软件的介绍和使用方法，才发现原来这个软件的功能非常强大，应用也很广泛。当然，因为它所涉及到的东西太多，所以要真正地掌握这个软件的使用，对我们新手来讲，是基本不可能的。我认为，对现在的我来说，能够使用MATLAB中的基本功能，如矩阵的相关运算，简单程序的编写，系统仿真软件Simulink的使用，也要花不少的时间去学透他们。再者，其实这次的课题设计我做的有点匆忙，所以关于MATLAB软件的使用，我也只是为了省时间而仅仅先学会了怎么使用Simulink系统仿真软件对基本的逻辑门电路进行模型的建立和仿真，但是对于MATLAB真正的强大功能，矩阵和程序这两方面，我却还没有来得及去认真地学习。但是经过这次的实验，我想既然这个软件这么强大，特别是在数学建模方面，我想，应该不能少了这个软件，这样就更激发了我以后学习这个软件的兴趣。课题设计实验一般都是这样，虽然不难，一般情况下，大家都能完成。但是重要的是我们在完成这个课题的过程中，所学习到的平常我们忽视的，或者是学不到的知识。就像在这次的课题设计中，我还是掌握到了很多的知识，是一次收、收获很大的基础强化训练。参考文献1 伍时和 主编 数字电子技术基础. 北京：清华大学出版社，20092 徐惠民 安德宁 延明 主编. 数字电路域逻辑设计. 北京：人民邮电出版社，20093 周建兴 岂兴明 等主编. MATLAB从入门到精通. 北京：人民邮电出版社，20094 曹岩 主编. MATLAB R2006a 基础篇. 北京：化学工业出版社，20085 李学明 主编. 数字电子技术仿真. 北京：清华出版社，20102012年安徽省普通高校对口招收中等职业学校毕业考试语 文 试 题 (本卷满分150分,时间120分钟)一. 语言文学知识与语言表达(共11小题,每小题3分,计33分)1.下列句子中加点字的注音,正确的一项是()A.殷(yn)红的鲜血滴落在泥土上。B.她梦想到盛（shng）在名贵盘碟里的佳肴。C.第二步工作叫掐丝，就是拿扁铜丝粘（nin）在铜胎表面上。D.仿佛远处高楼上渺茫的歌声似（s）的。2.下列句子没有错别字的一项是()A.得知我还必需回渡假村，她楞住了。B.住宅的寒伧，墙壁的暗淡，家俱的破旧，衣料的粗陋，都使她苦恼。C.归来时带着几份鹊跃的心情，一跳一跳就跳过了那些山坡。D.丈夫从实验室回来时，孩子们已经做完功课睡觉了。3.对下列词语中加点字的解释，不正确的一项是()A.累世（累：连续）勤能补拙（拙：笨）B.睿智（睿：锋利）越俎代庖（庖：厨房）C.绵亘（亘：延续不断）扪心自问（扪：摸）D.自诩（诩：夸耀）自惭形秽（秽：丑陋）4.下列句子成语使用恰当的一项是()A.贵族老爸们养尊处优的生活场所已消失得杳无音信。B.过去有些园名，可以望文生义，如梅园，它的特色是梅。C.在孩子们的眼神里，我看到了他们的心悦诚服。D.赚钱是每一个生意人众望所归的事。5.下列句子没有语病的一项是()A.人脑是一部最奇妙的机器，但它能和平结合，使人成为万物之灵。B.好的立意，来源于作者对社会生活的用心提炼、体验、思考和观察。C.母亲在非解释一下不足以平服别人的时候才这样说。D.人物的塑造，要经过摊牌打磨的过程，才能创造出鲜活的形象。6.将下列句子组成语意连贯的一段文字，排序正确的一项是()当时我很年轻，而且正是不动扳机就感到手痒的时期。我察觉到，在这双眼睛里有某种新的东西，某种只有它和这座山才了解的东西。我总是认为，狼越少，鹿就越多，因此，没有狼的地方就意味着是猎人的天堂。当我们到达那只老狼的所在时，正好看见在它眼中闪烁的、令人难受的，要死时的绿光。但是，在看到这垂死的绿光时，我感到，无论是狼，或是山，都不会同意这种观点。A. B. C. D. 7.下列句子标点符号使用正确的一项是()A.“出淤泥而不染，濯清涟而不妖。”（爱莲说），是对荷花君子品格的赞美。B.朋友告诉他，下一个节目是配乐诗朗诵“相信未来”。C.我要提醒两点。第一、遵守纪律；第二、注意安全。D.胡班长：“能坚持住吗？你？”8.下列关于中国作家作品常识的表述，正确的一项是()A.风、雅、颂是诗经普遍运用的艺术表现手法。B.林冲是水浒传中的主要人物形象。C.四幕话剧雷雨是老舍的代表作之一。D.致橡树表达了诗人舒婷对母爱的赞美。9.下列关于外国作家作品的表述，正确的一项是 ()A.老人与海是美国作家海明威的代表作。B.列夫托尔斯泰是18世纪俄国伟大的浪漫主义作家。C.一碗清汤荞麦面的作者是日本作家川端康成。D.罗密欧与朱丽叶是法国作家巴尔扎克笔下的人物形象。10.下列名句与作者对应关系正确的一项是()A.锲而不舍，金石可镂。孔子B.师者，所以传道受业解惑也。柳宗元C.同是天涯沦落人，相逢何必曾相识。白居易D.我劝天公重抖擞，不拘一格降人村。林则徐11.在火车上，如果甲误坐了乙的座位，下列乙对甲的表述最得体的一项是()A.你怎么坐我的位子？B.起来，这座位是我的。C.同志，你坐错位子了。D.对不起，你看看我的票，是不是这个座位？二. 现代文阅读理解(共14小题,每小题3分,计42分)材料1“二战”期间，日本广岛遭遇了原子弹袭击。核爆之后，生命绝迹。然而，几棵银杏树却在核瀑区域存活了下来。科学家研究发现，其实，还有一些树种也能够抵挡原子弹的巨大杀伤力。这些树木到底有什么法宝呢？原子弹具有冲击波、光辐射、早期核辐射以及放射性污染四种威力巨大的杀伤手段，前三种是主要的。面对这三大威胁，树木确实有些“独门功夫”。原子弹爆炸会产生摧毁力巨大的冲击波。对树木而言，自然界中风灾的威胁与冲击波有几分相似。与可以选择躲避的人类和动物不同，没有移动能力的树木只能正面对抗风灾所带来的冲击，从而赋予自己独特的抗风能力，那就是依靠地下庞大的根系固定躯干。因此，当冲击波撞来时，减小了被掀翻的概率。此外，树木本身的优良弹性，对冲击和震动的吸收能力，也是对抗冲击波的重要助力。与冲击波相比，光辐射对树木的杀伤力要致使得多。由核爆产生的超强辐射光，可以将中心周围数公里内的可燃物迅速点燃，剧烈的燃烧甚至能产生上千摄氏度的高温。而树木的燃点通常只有250左右，因此很容易被点燃烧毁。燃烧所造成的破坏还会波及树木的地下部分在原子弹爆炸中心周围约7千米的范围内，人们没能发现任何树木重生的奇迹。那些在光辐射下存活的树木，除了距离中心相对远一些外，更多是依赖于某种程度的幸运。残垣断壁对强光的遮挡、特殊地理环境对燃烧的隔断，都能为树木从光辐射中“逃生”增加一丝侥幸。与冲击波和光辐射相比，在空间上几乎没有杀伤死角的早期核辐射，反而是树木最不畏惧的威胁。早期核辐射在原子弹爆炸的最初几十秒内产生，会大量杀死人体细胞。相比之下，植物对核辐射的耐受能力就要强不少，不仅植物体有再生能力，植物细胞的再生能力也非常强。通过快速的细胞分裂，被杀死的植物细胞可以迅速得到补充。在正常环境中，这种快速补充也是植物生存所必需的。例如，植物柔软的须根需要在泥土中生长，新细胞生长的速度必须超过被泥土磨损的速度，才能使根系得以伸展，植物才能及时获得足够的水、营养物质以及牢牢的固定。人类对于这种能力早就有所认识，那脍炙人口的诗句“无心插柳柳成荫”，描述的就是植物的再生现象。除了复制得快，植物细胞还有另外一个“绝活”每一个细胞都携带了植物的全套遗传信息。完整的信息使得植物细胞除了能复制自己以外，还有能力制造出其它类型的细胞。所以，某种类型的细胞全部被核辐射杀死，其它细胞也可以填补上损失，而在人体内，只有少数干细胞才具备这种“全能性”。由于拥有高超的智慧，人类总是有意无意地将自己定位为这个星的主宰者。相比那些“低等”的草木，人类在自己制造出来的灾难面前竟是如此脆弱。面对这样的反差，我们应该有所感悟，对自然多一份尊重，对和平多一份珍惜。（摘自新发现2011年7月号，作者 山要，有删改） 12.依次填入段里的词语，恰当的一项是（）A.所以即使B.所以尽管C.因为即使D.因为尽管 13.下列对段说明顺序的判断，正确的一项是（）A.逻辑B.工序C.时间D.空间 14.下列对段说明中心的概括，最恰当的一项是（ ）A.核爆光辐射比核炒菜冲击波的摧毁力大。B.核爆光辐射对树木的杀伤力是致命的。C.地下的树根会被核爆光辐射造成的剧烈燃烧所摧毁。D.树木可以从核爆光辐射中“逃生”。 15.下列不属于段所采用的说明方法的一项是（）A.下定义B.比较C.举例子D.引用 16.下列对文章整体结构的分析，正确的一项是（）A.并列B.总分C.总分总D.分总 17.下列给这篇文章所拟的标题，恰当的一项是（）A.银杏的生命力B.核爆炸的威力C.树木的灾难D.坚强的树木 18.下列表述不符合文意的一项是（）A.银杏具有抵抗核爆冲击波的“独门功夫”。B.早期核辐射对树木的威胁比核爆冲击波更大。C.每一个植物细胞都携带了全套的遗传信息。D.人类在某些方面的能力是不如草木的。材料2一个人的阅兵式陈绍龙进山时天响睛，到了山里觉得天阴了下来。树高，草深，藤多，我仿佛置身迷宫，分不清南北。那天，我进山去采访“护山老人”。老人是退伍军人，在山上种树看树，且一待就是二十年。林场让他退休，他却不愿下山。是什么魔力让他一人守着一座山？山脚杨树多，高外是水杉，山顶外多是马尾松。看我点烟，同行的向导赶紧让我把烟掐了。山里不能有火，老人能闻到烟味的，要是那样，老人会把我们轰下山。真的不知道老人在哪。向导说老人在山上有三个“家”，“家”也只是石头垒的房子，白天老人不会待在“家”里。我担心这次采访会扑空，向导要我们留意周边。老人随时都会出现，却又有“云深不知处”的神秘。山路崎岖，荆藤“好客”，每走一步，我们都得十分小心。果然不顺，我们去老人的两个“家”都扑了空：向导说，我们在山腰处歇一会儿吧。十多里的山路让我大累，喝点水，我靠着一棵树昏昏欲睡。忽然，一阵清晰的解放军进行曲飘进了我的耳里，以为是梦。是真的。“快看！快看！”向导眼尖，发现了坡地开阔处的老人。老人离我们并不远，十多米的样子，只是隔着浓密的树，我一时没有发现。老人穿的黄军装已经发白。让我的是，老人双手紧握一根木棍，随着一旁地上收音机里的音乐在正步走！抬头。挺胸。踢腿。前行。天哪，老人一个人跟着音乐举行“阅兵式”！我偷偷架起了摄像机，没有惊扰老人。我的“偷拍”很顺利，“一个人的阅兵式”成了最出彩的镜头。采访结束，我问老人：“你在不停地喊口号，谁听呀？”“解闷。”老人理了理衣角，“一营、二营、三营，都听我的！”老人笑呵呵的，纯真得像个孩子。风响，沙沙沙的叶子也像是跟着他在乐。我这才想起路边树上木牌上的“一营、二营”的字来。原来，他栽的树都是他“营”里的战士，他是“营长”。难怪老人这么这片山林。我心里一震。那天是国庆。一晃十年过去了。这些日，每每看到国庆阅兵的新闻，我便想起护山老人来，想起他一个人的阅兵式。那个心系祖国的老兵，在今年国庆大阅兵的时候，应该还在随着收音机的音乐正步走吧？他那“营”里的“战士”也一定个个精神抖擞，更加葱绿吧？19.依次填入段里的词语，恰当的一项是（） A.惊讶怀恋B.惊讶依恋C.震惊依恋D.震惊怀恋20.对下列句子所用修辞格的判断，不正确的一项是（） A.树高，草深，藤多。（夸张）B.我仿佛转向迷宫。（比喻）C.快看！快看！（反复）D.沙沙沙的叶子也像是跟着他在乐。（拟人）21.下列关于段艺术表现作用的分析，不正确的一项是（） A.表现老人生活、工作环境的艰苦。B.暗示老人二十年护林工作的精心。C.为下文写老人“解闷”作铺垫。D.强调“我”采访老人的艰辛。22.下列不属于“护山老人”形象特征的一项是（） A.忠于职守B.纯真乐观C.坚强勇猛D.心系祖国23.下列有关分析与理解不正确的一项是（） A.段中“那天”指的是十年前的国庆节。B.段中写“老人是退伍军人”是为下文写老人“阅兵”埋伏笔。C.段中“抬头。挺胸。踢腿。前行。”使用四个句号是为突出四个刚劲有力的动作。D.文章先写采访不遇是为强调老人难以接近。24.用文中的原句回答段中的疑问“是什么魔力让他一人守着一座山？” _25.文章用“一个人的阅兵式”作题目，有何妙处？（答对一点即可）_三.文言文阅读理解（共4小题，计15分）鸿门宴（节选）沛公军霸上，未得与项羽相见。沛公左司马曹无伤使人言于项羽曰：“沛公欲王关中，使子婴为相，珍宝尽有之。”项羽大怒，曰：“旦日飨士率，为击破沛公军！”当是时，项羽兵四十万，在新丰鸿门；沛公兵十万，在霸上。范增说项羽曰：“沛公居山东时，贪于财货，好笑姬。今入关，财物无所取，妇女无所幸，此其志不在小。吾令人望其气，皆为龙虎，成五采，此天子气也。急击勿失！”楚左尹项伯者，项羽季父也，素善留侯张良。张良是时从沛公，项伯乃夜驰之沛公军，私见张良，具告以事，欲呼张良与俱去，曰：“毋从俱死也。”张良曰：“臣为韩王送沛公，沛公今事有急，亡去不义，不可不语。”良乃入，具告沛公。沛公大惊，曰：“为之奈何？”张良曰：“谁为大王为此计者？”曰：“鲰生说我曰：距关，毋内诸侯，秦地可尽王也。故听之。”良曰：“料大王士卒足以当项王乎？”沛公默然，曰：“因不如也。且为之奈何？”张良曰：“请往谓项羽，言公不敢背项王也。”沛公曰：“君安与项伯有故？”张良曰：“秦时与臣游，项伯杀人，臣活之；今事有急，故幸来告良。”沛公曰：“孰与君少长？”良曰：“长于臣。”沛公曰：“君为我呼入，吾得兄事之。”张良出，要项伯。项伯即入见沛公。沛公卮奉酒为寿，约为婚姻，曰：“吾入关，秋毫不敢有所近，籍吏民，封府库，面待将军。所以遣将守关者，备他盗之出入与非常也。日夜望将军至，岂敢反乎！愿伯具言臣之不敢倍德也。”项伯许诺，谓沛公曰：“旦日不可不蚤自来谢项王。”沛公曰：“诺。”于是项伯复夜去，至军中，具以沛公言报项王，因言曰：“沛公不先破关中，公岂敢入乎？今人有大功而击之，不义也。不如因善遇之。”项王许诺。26.下列语句中通假字的判断，不正确的一项是（3分）（）A.距关,毋内诸侯。(“内”通“纳”)B.张良出，要项伯。（“要”通“邀”）C.愿伯具言臣之不敢倍德也。（“倍”通“背”）D.旦日不可不蚤自来谢项王。（“蚤”通“搔”） 27.下列语句中加点词活用的判断，不正确的一项是（3分）（）A.沛公军霸上。（军：名词的使动用法）B.沛公欲王关中。（王：名词活用作动词）C.项伯鈢人，臣活之。（活，动词的使动用法）D.吾得兄事之。（兄：名词作状语） 28.下列句子的句式，不同于其它三项的一项是（3分）（） A.此天子气也。B.楚左尹项伯者，项羽季父也。C.毋从俱死也。D.今人有大功而击之，不义也。 29.把下列句子翻译成现代汉语。（6分）项伯乃夜驰之沛公军。 译文：_君安与项伯有故？ 译文：_四.写作（共2小题，计60分） 30.按照下面要求，拟写一则通知。（10分）为办好为期两天（2012年10月8日至9日）的英才职业中学第八届学生趣味运动会，该校学生会定一2012年9月21日（星期五）16：3017：30，在新教学楼118教育召开由各班班长和体育委委员参加的筹备会。请你代英才职业中学学生会拟写一则内容合理、格式规范的通知。31.根据下面材料，按要求作文。（50分）鞋，各式各样，有大有小，或名贵，或廉价无论选择什么样的鞋,只有合脚才能舒适,才能行走自如。人生何尝不是如此？喝什么样的饮料，读什么样的书，用什么样的学习方法，交什么样的朋友，买什么样的房子，选择什么样的生活方式，学什么样的专业，从事什么样的职业只有适合自己，生活才会惬意，人生才会幸福。请以“选好人生路上的鞋”为题目，写一篇文章。除诗歌以外，文体不限；不少于700字。题目：_