高二物理邏輯電路與自動控制

1、第四章第四節(jié)邏輯電路與自動控制【教學目的】1、認識與、或、非門電路的邏輯符號，知道它們的邏輯真值關(guān)系；2、能對與門、或門、非門電路進行簡單的應用由這三種基本門電路組成的復合門電路廣泛應用于自動控制、數(shù)控車床、全自動洗衣機的程序控制等方面【教學重點】三種門電路的邏輯功能【教學難點】理解邏輯關(guān)系的涵義以及動手操作驗證基本門電路的邏輯功能【教學媒體】【教學安排】【新課導入】新課引入 : 讓學生列舉我們家庭生活中有哪些數(shù)字設(shè)備? 提出問題 : 這些數(shù)字設(shè)備是如何工作的?它們是如何記錄信號和傳輸信號的? 我們就像生活在數(shù)字化技術(shù)的“ 海洋 ” 里，越來越多的數(shù)字電子設(shè)備正在走進我們的千家萬戶，那么什么是

2、數(shù)字化技術(shù)？有什么優(yōu)點？讓我們一起走進數(shù)字信號技術(shù)的基礎(chǔ)電路 門電路。首先說明：在計算機中用二進制數(shù)“0”和“ 1”表示假和真可以使計算速度加快。而在門電路中也用0和1表示條件不成立或成立?！拘抡n內(nèi)容】1.與門電路實物投影課本實驗一如右圖: 請同學們觀察與思考下列問題 : (1)只有 s1閉合，燈泡亮嗎？ (2)只有 s2閉合，燈泡亮嗎？ (3)什么時候燈泡才亮？ (4)假設(shè)開關(guān)閉合，邏輯“真”，用“1”表示，反之“假”用“ 0”表示；同理燈泡亮，用“ 1”，燈泡滅，用“ 0”，完成課本的真值表. 如右圖所示。教師 : 與門的輸出輸入看起來象數(shù)學的什么運算？乘法教師：對，與門的“與”在邏輯上就

3、是共同的意思，即當全部條件共同具備時，才能產(chǎn)生一定的結(jié)果。與門符號如右。論書本利用二極管實現(xiàn)與門功能的電路圖。體會二極管的單向?qū)щ娦栽谶@里所起的作用。2.或門電路實物投影課本實驗二右圖: 請同學們觀察與思考下列問題: (1)只有 s1閉合，燈泡亮嗎？(2) 只有 s2閉合，燈泡亮嗎？ (3)s1、s2同時閉合 , 燈泡亮嗎 ? (4)開關(guān)閉合，邏輯“真”，用“1”表示，反之“假”用“0”表示；同理燈泡亮，用“1”，燈泡滅，用“ 0”，請同學們完成課本上或邏輯真值表. （如右圖）或門符號 : （如右圖）3.非門電路實物投影課本實驗三右圖: 請同學們觀察與思考下列問題 : (1)燈泡什么時候亮 ?

4、 (2)燈泡什么時候熄滅 ? (3) 開關(guān)閉合，邏輯“真”，用“1”表示，反之“假”用“ 0”表示；同理燈泡亮，用“ 1”，燈泡滅，用“ 0”，請同學們完成課本上非邏輯真值表 . 輸入輸出a（s1）b（s2）z（q）0 0 0 1 1 0 1 1 輸入輸出a（s1）b（s2）z（q ）0 0 0 1 1 0 1 1 輸入輸出s q 1 0 非門符號如右圖。4.門電路的應用三種基本的門電路在實踐中更多的是以組合的形式出 現(xiàn) 復 合門電路 , 這此復合的門電路可以制成各種編碼器, 譯碼器 ,計數(shù)器 , 觸發(fā)器 , 存儲器等 , 廣泛應用于社會生產(chǎn)和人們生活中, 如本 節(jié) 課 開頭我們列舉的數(shù)字設(shè)備

5、等.下面通過實驗來探究門電路的邏輯功能. （1）非門電路的應用實例: 簡易火警報警器請同學們看書本p85，右下角的圖。討論其電路結(jié)構(gòu)。請大家畫成常見的電路圖形式。（如右圖所示）可以看出，該電路圖是一個應用非門構(gòu)成的電路圖中r 是可變電阻， r是一個熱敏電阻， l 是一個蜂鳴器， g是一個非門。請大家回顧上一節(jié)課的分組實驗中，老師請你們測過熱敏電阻，它有什么特點？（溫度升高時阻值降低）對，這是一種負溫度系數(shù)的熱敏電阻，當溫度較低時，熱敏電阻的電阻值非常大，而在電路中是由r 和 r串聯(lián)分壓。 r遠大于 r;使 a 點表現(xiàn)為高電勢1，輸出為 0，蜂鳴器兩端無電勢差，不發(fā)聲。而當火警發(fā)生時，熱敏電阻的

6、阻值就會降低，從而遠小于電阻r 的阻值從而使輸入端a 點的電勢接近0，非門輸出端為高電勢，這樣蜂鳴器兩端獲得一個能發(fā)聲的工作電壓，蜂鳴器就會發(fā)出聲音報警 拓展 由于電阻r 和 r之間存在一個分配電壓的問題，因此，調(diào)節(jié)可變電阻尺，可以改變報警器的靈敏度想一想，為了使報警器更靈敏，r應取得大一些，還是小一些? （2）與門電路的應用實例：溫度和水位自動控制電路（如書p85）在鍋爐、冰箱、空調(diào)和熱水器等用電器上都需要溫度控制。比如熱水器，我們希望設(shè)定溫度為80oc 的話，要是水溫經(jīng)散熱后一低于該設(shè)定，就能自動加熱。但是又要防止一個危險，如果水位低于某處，加熱器是不能啟動的，因為這時內(nèi)部空氣多，加熱容易

7、使容器爆裂。請大家思考一下，這里的條件和加熱器啟動的結(jié)果之間有什么邏輯關(guān)系？可以用什么門電路來實現(xiàn)？學生討論把溫度低于設(shè)定值做為一個條件；把水位高于臨界線做為一個條件，只有當兩個條件都是真1 的情況，加熱器才能啟動1；這是與的關(guān)系。教師：很好。我們來看看書上的電路圖，請大家具體討論一下，a 的電勢高低是怎樣表達了溫度高時為0，溫度低時為1 的條件的？（類似于火警報警器，可用y 與 rt串聯(lián)分壓來解釋） b的電勢為什么又和水位能聯(lián)系起來？（當水位低時，r所在線斷路， r為等勢體，其電勢為零，水位高與接觸器時，r電路接通， b電勢為 +5v輸入為 1）而 j 為繼電器，教師簡單畫出電磁鐵和銜鐵，略述繼電器的構(gòu)造和原理。但ab 條件同時成立時輸出的z 為高電勢1，所以j 兩端有電勢差，將有電流產(chǎn)生磁性，吸引銜鐵，接同加熱電路。使水溫升高。5.鞏固練習： 手冊例 3要求學生用兩個門電路實現(xiàn)三人表決的功能（先一或門再一與門）小結(jié)門電路可以看作是一種條件開關(guān)。它有一個或多個輸入端和