專利名稱：證明邏輯代數(shù)公式的演示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種證明邏輯代數(shù)公式的演示裝置，具體是指一種用于證明數(shù)字電路領(lǐng)域中的邏輯代數(shù)公式A+ AB =A +丑的電路演示裝置。
背景技術(shù)：
在數(shù)字電路的教學(xué)過程中，對(duì)于初學(xué)者而言，如果想要快速準(zhǔn)確的理解一些邏輯代數(shù)常用公式，例如^ + = it + B所要表達(dá)的邏輯關(guān)系的內(nèi)在含義，可能具有一定的難度。
因此，在實(shí)際教學(xué)過程中，非常有必要提供一種利用視覺化的圖形思維方式設(shè)計(jì)的演示裝置，通過實(shí)物操作和實(shí)驗(yàn)，徹底避免初學(xué)者在面對(duì)數(shù)字電路中的常用邏輯問題時(shí)在理解上的困難，極大的增強(qiáng)了學(xué)習(xí)者的思維效果，并且也有利于提高教學(xué)質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種證明邏輯代數(shù)公式的演示裝置，利用視覺化的圖形思維方式設(shè)計(jì)，能有效加強(qiáng)初學(xué)者在面對(duì)數(shù)字電路中的常用邏輯問題時(shí)的理解能力，從而有效加強(qiáng)教學(xué)質(zhì)量。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種證明邏輯代數(shù)公式的演示裝置，用于證明邏輯代數(shù)公式d +ils =A + β成立，即在一個(gè)與或表達(dá)式Λ+ Ifl中，若其中
一個(gè)乘積項(xiàng)A的非_是第二個(gè)乘積項(xiàng)的因子j，則該第二個(gè)乘積項(xiàng)所包含的因子I
是多余的；所述演示裝置包含通過并聯(lián)連接的第一演示電路和第二演示電路，以及與所述并聯(lián)后的第一演示電路和第二演示電路通過串聯(lián)連接的電源；所述第一演示電路表示需證明的邏輯代數(shù)公式a + Ib + B中的與或表達(dá)式it + is的邏輯組合;所述第二演示電路表示需證明的邏輯代數(shù)公式/I =4 + B中的與或表達(dá)式it + B的邏輯組合。所述第一演示電路包含第一開關(guān)；第二開關(guān)，其和所述第一開關(guān)通過串聯(lián)連接形成第一支路；第三開關(guān)，其作為第二支路與所述第一支路通過并聯(lián)連接，即第一開關(guān)和第二開關(guān)串聯(lián)連接后再并聯(lián)連接所述第三開關(guān)；以及第一發(fā)光二極管，其與所述并聯(lián)連接后的第一支路和第二支路通過串聯(lián)連接。所述第一演示電路還包含第一上拉電阻，其與所述第一發(fā)光二極管通過串聯(lián)連接。所述第二演示電路包含通過并聯(lián)連接的第四開關(guān)和第五開關(guān)；以及第二發(fā)光二極管，其與所述并聯(lián)后的第四開關(guān)和第五開關(guān)通過串聯(lián)連接。所述第二演示電路還包含第二上拉電阻，其與所述第二發(fā)光二極管通過串聯(lián)連接。所述第一開關(guān)、第三開關(guān)和第四開關(guān)為一組聯(lián)動(dòng)開關(guān)；其中，所述第三開關(guān)和第四開關(guān)保持通斷狀態(tài)一致,其連通和斷開狀態(tài)分別代表邏輯代數(shù)公式d + AB =A+丑中變量A的邏輯；所述第一開關(guān)與第三開關(guān)、第四開關(guān)保持通斷狀態(tài)相反，其連通和斷開狀態(tài)分別表示邏輯代數(shù)公式it + AB =A + B中變量■^的邏輯。所述第二開關(guān)和第五開關(guān)為一組聯(lián)動(dòng)開關(guān)；其中，所述第二開關(guān)和第五開關(guān)保持通斷狀態(tài)一致，其連通和斷開狀態(tài)分別表示邏輯代數(shù)公式d + AB =A + B中變量B的邏輯。所述第一發(fā)光二極管的點(diǎn)亮或熄滅表示所述第一演示電路的導(dǎo)通或斷開狀態(tài)，SP代表邏輯代數(shù)公式4 + AB =A + B中表達(dá)式it + 的邏輯。所述第二發(fā)光二極管的點(diǎn)亮或熄滅表示所述第二演示電路的導(dǎo)通或斷開狀態(tài)，即 代表邏輯代數(shù)公式4 +ifi =A + B中表達(dá)式it + S的邏輯。本發(fā)明所提供的證明邏輯代數(shù)公式+ Ib = it + B的演示裝置，利用視覺化的圖形思維方式設(shè)計(jì)，通過實(shí)物操作和實(shí)驗(yàn)，徹底避免初學(xué)者在面對(duì)數(shù)字電路中的常用邏輯問題時(shí)在理解上的困難，極大的增強(qiáng)了學(xué)習(xí)者的思維效果，并且也有利于提高教學(xué)質(zhì)量。


圖I為本發(fā)明提供的證明邏輯代數(shù)公式il+iB的演示裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合圖1，詳細(xì)說明本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例。如圖I所示，其為本發(fā)明所提供的證明邏輯代數(shù)公式j(luò)= it +B的演示裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖。該需要證明的邏輯代數(shù)公式可文字?jǐn)⑹龀稍谝粋€(gè)與或表達(dá)式中，即
公式左邊乘積項(xiàng)^4 + ifl ,若其中一個(gè)乘積項(xiàng)J的“非”I是第二個(gè)乘積項(xiàng)is的因子i!,則該第二個(gè)乘積項(xiàng)ifl所包含的因子i是多余的。所述演示裝置包含通過并聯(lián)連接的第一演示電路和第二演示電路，以及與所述并聯(lián)后的第一演示電路和第二演示電路通過串聯(lián)連接的電源。本實(shí)施例中，所述電源采用5V直流電。所述第一演示電路用于實(shí)現(xiàn)需證明的邏輯代數(shù)公式4+3忍=i4 +B中等號(hào)左邊的與或表達(dá)式it + 的邏輯組合，其包含第一開關(guān)A-1-2 ;第二開關(guān)B-1-1，其和所述第一開關(guān)A-1-2通過串聯(lián)連接形成第一支路；第三開關(guān)A-1-1，其作為第二支路與所述第一支路通過并聯(lián)連接，即第一開關(guān)A-1-2和第二開關(guān)B-1-1串聯(lián)連接后再并聯(lián)連接所述第三開關(guān)A-1-1 ；以及第一發(fā)光二極管P-1，其與所述并聯(lián)連接后的第一支路和第二支路通過串聯(lián)連接。所述第一演示電路還包含第一上拉電阻R-1，其與所述第一發(fā)光二極管P-I通過串聯(lián)連接。本實(shí)施例中，所述第一上拉電阻R-I采用150Q阻值的電阻實(shí)現(xiàn)。所述第二演示電路用于實(shí)現(xiàn)需證明的邏輯代數(shù)公式4+ifi = ^ +B中等號(hào)右邊的與或表達(dá)式il + B的邏輯組合，其包含通過并聯(lián)連接的第四開關(guān)A-2-1和第五開關(guān)B-2-1 ;以及第二發(fā)光二極管P-2，其與所述并聯(lián)后的第四開關(guān)A-2-1和第五開關(guān)B-2-1通過串聯(lián)連接。所述第二演示電路還包含第二上拉電阻R-2，其與所述第二發(fā)光二極管P-2通過串聯(lián)連接。本實(shí)施例中，所述第二上拉電阻R-2采用150Q阻值的電阻實(shí)現(xiàn)。在上述所描述的演示裝置中，所述第一開關(guān)A-1-2、第三開關(guān)A-1-1和第四開關(guān)A-2-1為一組聯(lián)動(dòng)開關(guān)；其中，所述第三開關(guān)A-1-1和第四開關(guān)A-2-1保持通斷狀態(tài)一致，即兩者要么同時(shí)連通，要么同時(shí)斷開；而所述第一開關(guān)A-1-2則與第三開關(guān)A-1-1和第四開關(guān)A-2-1保持通斷狀態(tài)相反，即當(dāng)?shù)谌_關(guān)A-1-1和第四開關(guān)A-2-1連通時(shí)，第一開關(guān)A-1-2斷開，而第三開關(guān)A-1-1和第四開關(guān)A-2-1斷開時(shí)，第一開關(guān)A-1-2斷開連通。在上述所描述的演示裝置中，所述第二開關(guān)B-1-1和第五開關(guān)B-2-1為一組聯(lián)動(dòng)開關(guān)，兩者保持通斷狀態(tài)一致，即兩者要么同時(shí)連通，要么同時(shí)斷開。本發(fā)明所提供的證明邏輯代數(shù)公式J=A+ B的演示裝置，其利用五個(gè)單 向開關(guān)分別代表需證明的邏輯代數(shù)公式中的每一個(gè)變量，通過采用開關(guān)的連通與斷開分別表示數(shù)字電路中的邏輯值“I”和“O”。其中，始終保持連通狀態(tài)一致的第三開關(guān)A-1-1和第四開關(guān)A-2-1表示公式中的變量A的邏輯，而與第三開關(guān)A-1-1和第四開關(guān)A-2-1始終保持連通狀態(tài)相反的第一開關(guān)A-1-2則表示公式中的變量邏輯。而始終保持連通狀態(tài)一致的第二開關(guān)B-1-1和第五開關(guān)B-2-1則表示公式中的變量B的邏輯。進(jìn)一步，在本發(fā)明所提供的證明邏輯代數(shù)公式if+iS = J +B的演示裝置中，通過串聯(lián)連接電路實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路中的“與”操作，即在串聯(lián)電路中的單向開關(guān)必須全部導(dǎo)通時(shí)，該串聯(lián)電路才能實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通；同時(shí)通過并聯(lián)連接電路實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路中的“或”操作，即在并聯(lián)電路中，只需其中一條并聯(lián)支路上的單向開關(guān)全部導(dǎo)通，則該并聯(lián)電路即可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通。其中，第一演示電路中由第一開關(guān)A-1-2和第二開關(guān)B-1-1通過串聯(lián)連接形成的第一支路代表需證明的邏輯代數(shù)公式中的乘積項(xiàng)的邏輯，該第一支路與作為第二支路的第三開關(guān)A-1-1進(jìn)一步的并聯(lián)連接則代表需證明的邏輯代數(shù)公式中左邊的與或表達(dá)式it+ iB的邏輯，而第一發(fā)光二極管P-I的點(diǎn)亮或熄滅則代表所述第一演示電路的導(dǎo)通或斷開狀態(tài)，即代表邏輯代數(shù)表達(dá)式il + 的邏輯值為“ I ”或“O”。而第二演示電路中并聯(lián)連接的第四開關(guān)A-2-1和第五開關(guān)B-2-1則代表需證明的邏輯代數(shù)公式中右邊的與或表達(dá)式4 +忍的邏輯，而第二發(fā)光二極管P-2的點(diǎn)亮或熄滅則代表所述第二演示電路的導(dǎo)通或斷開狀態(tài)，即代表邏輯代數(shù)表達(dá)式it + B的邏輯值為“I”或 “O，，。將上述演示裝置的電路連接完畢之后，無需進(jìn)行任何調(diào)試，即可直接進(jìn)行演示來證明邏輯代數(shù)公式d+=il+B的成立與否。只需將代表變量A和B邏輯的五個(gè)單向開關(guān)按照二進(jìn)制編碼取值的所有不同組合撥動(dòng)一遍，同時(shí)觀察兩個(gè)演示電路中的兩個(gè)發(fā)光二極管P-I和P-2的點(diǎn)亮與熄滅的狀態(tài)是否保持一致，如果始終一致，則證明邏輯代數(shù)公式A + AB = A ~b 成立。即當(dāng)變量A和B均取值“ I ”時(shí)，將代表變量A邏輯的第三開關(guān)A-1-1和第四開關(guān)A-2-1均撥至導(dǎo)通狀態(tài)，將代表變量i邏輯的第一開關(guān)A-1-2撥至斷開狀態(tài)，將代表變量B邏輯的第二開關(guān)B-1-1和第五開關(guān)B-2-1均撥至導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)發(fā)現(xiàn)第一和第二演示電路中的兩個(gè)發(fā)光二極管P-I和P-2均點(diǎn)亮。隨后再依次驗(yàn)證變量A和B的其他各種取值情況，會(huì)發(fā)現(xiàn)發(fā)光二極管P-ι和P-2的點(diǎn)亮或熄滅狀態(tài)自始自終保持一致，從而即可證明得到邏輯代數(shù)公式it +AB =A + β成立。本發(fā)明所提供的證明邏輯代數(shù)公式it + IB = it + β的演示裝置，其所具有的潛在的強(qiáng)有力的內(nèi)涵功能在于直接在電路圖中就可以很容易看出，在與第二演示電路進(jìn)行比較時(shí)，第一演示電路中的第一開關(guān)A-1-2是完全多余的，從而能夠通過在電路圖結(jié)構(gòu)上的直觀感受就能明顯得到邏輯代數(shù)常用公式d + AB =J + B是成立的。本發(fā)明所提供的證明邏輯代數(shù)公式it=/1+ β的演示裝置，利用視覺化的圖形思維方式設(shè)計(jì)，通過實(shí)物操作和實(shí)驗(yàn)，徹底避免初學(xué)者在面對(duì)數(shù)字電路中的常用邏輯問題時(shí)在理解上的困難，極大的增強(qiáng)了學(xué)習(xí)者的思維效果，并且也有利于提高教學(xué)質(zhì)量。盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的 描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本發(fā)明的 多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種證明邏輯代數(shù)公式的演示裝置，用于證明邏輯代數(shù)公式 A + AB =A + fi成立，即在一個(gè)與或表達(dá)式j(luò) + 中，若其中一個(gè)乘積項(xiàng)A的非A是第二個(gè)乘積項(xiàng)Ib的因子I，則該第二個(gè)乘積項(xiàng)is所包含的因子i是多余的；其特征在于，所述演示裝置包含通過并聯(lián)連接的第一演示電路和第二演示電路，以及與所述并聯(lián)后的第一演示電路和第二演示電路通過串聯(lián)連接的電源；所述第一演示電路表示需證明的邏輯代數(shù)公式it+ is =^t +β中的與或表達(dá)式 A + iS的邏輯組合；所述第二演示電路表示需證明的邏輯代數(shù)公式it + iB = A+ fl中的與或表達(dá)式 it+ β的邏輯組合。
2.如權(quán)利要求I所述的證明邏輯代數(shù)公式的演示裝置，其特征在于，所述第一演示電路包含第一開關(guān)(Α-1-2)；第二開關(guān)(Β-1-1 )，其和所述第一開關(guān)(Α-1-2)通過串聯(lián)連接形成第一支路；第三開關(guān)(Α-1-1)，其作為第二支路與所述第一支路通過并聯(lián)連接，即第一開關(guān) (Α-1-2)和第二開關(guān)(Β-1-1)串聯(lián)連接后再并聯(lián)連接所述第三開關(guān)(Α-1-1);以及第一發(fā)光二極管(Ρ-1)，其與所述并聯(lián)連接后的第一支路和第二支路通過串聯(lián)連接。
3.如權(quán)利要求2所述的證明邏輯代數(shù)公式的演示裝置，其特征在于，所述第一演示電路還包含第一上拉電阻(R-1)，其與所述第一發(fā)光二極管(P-I)通過串聯(lián)連接。
4.如權(quán)利要求2所述的證明邏輯代數(shù)公式的演示裝置，其特征在于，所述第二演示電路包含通過并聯(lián)連接的第四開關(guān)(Α-2-1)和第五開關(guān)(Β-2-1)；以及第二發(fā)光二極管(Ρ-2)，其與所述并聯(lián)后的第四開關(guān)(Α-2-1)和第五開關(guān)(Β-2-1)通過串聯(lián)連接。
5.如權(quán)利要求4所述的證明邏輯代數(shù)公式的演示裝置，其特征在于，所述第二演示電路還包含第二上拉電阻(R-2 )，其與所述第二發(fā)光二極管(Ρ-2 )通過串聯(lián)連接。
6.如權(quán)利要求4所述的證明邏輯代數(shù)公式的演示裝置，其特征在于，所述第一開關(guān) (Α-1-2)、第三開關(guān)(Α-1-1)和第四開關(guān)(Α-2-1)為一組聯(lián)動(dòng)開關(guān)；所述第三開關(guān)(Α-1-1)和第四開關(guān)(Α-2-1)保持通斷狀態(tài)一致，其連通和斷開狀態(tài)分別代表邏輯代數(shù)公式溢+AB=A+#中變量A的邏輯；所述第一開關(guān)(Α-1-2)與第三開關(guān)(Α-1-1)、第四開關(guān)(Α-2-1)保持通斷狀態(tài)相反，其連通和斷開狀態(tài)分別表示邏輯代數(shù)公式it +ifi =i4+ 5中變量i的邏輯。
7.如權(quán)利要求4所述的證明邏輯代數(shù)公式的演示裝置，其特征在于，所述第二開關(guān) (B-1-1)和第五開關(guān)(B-2-1)為一組聯(lián)動(dòng)開關(guān)；所述第二開關(guān)(B-1-1)和第五開關(guān)(B-2-1)保持通斷狀態(tài)一致，其連通和斷開狀態(tài)分別表示邏輯代數(shù)公式it +AB =A+ β中變量B的邏輯。
8.如權(quán)利要求4所述的證明邏輯代數(shù)公式的演示裝置，其特征在于，所述第一發(fā)光二極管(P-I)的點(diǎn)亮或熄滅表示所述第一演示電路的導(dǎo)通或斷開狀態(tài)，即代表邏輯代數(shù)公式 A+AB =A + B中表達(dá)式4 + 的邏輯。
9.如權(quán)利要求4所述的證明邏輯代數(shù)公式的演示裝置，其特征在于，所述第二發(fā)光二極管(P-2)的點(diǎn)亮或熄滅表示所述第二演示電路的導(dǎo)通或斷開狀態(tài)，即代表邏輯代數(shù)公式 A+ AB =A + fi中表達(dá)式J + β的邏輯。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種證明邏輯代數(shù)公式的演示裝置，即在一個(gè)與或表達(dá)式中，若其中一個(gè)乘積項(xiàng)A的非是第二個(gè)乘積項(xiàng)的因子，則該第二個(gè)乘積項(xiàng)所包含的因子是多余的；演示裝置包含并聯(lián)連接的第一演示電路和第二演示電路，以及與所述并聯(lián)后的第一演示電路和第二演示電路通過串聯(lián)連接的電源；第一演示電路表示需證明的邏輯代數(shù)公式中的與或表達(dá)式的邏輯組合；第二演示電路表示需證明的邏輯代數(shù)公式中的與或表達(dá)式的邏輯組合。本發(fā)明利用視覺化的圖形思維方式設(shè)計(jì)，能有效加強(qiáng)初學(xué)者在面對(duì)數(shù)字電路中的常用邏輯問題時(shí)的理解能力，從而有效加強(qiáng)教學(xué)質(zhì)量。
文檔編號(hào)G09B23/18GK102708739SQ201210193599
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月13日
發(fā)明者談進(jìn) 申請(qǐng)人:上海第二工業(yè)大學(xué)