高二物理簡單的邏輯電路

1、第十節(jié) 簡單的邏輯電路課標(biāo)解讀1.初步了解簡單邏輯電路及表示符號.2.通過實驗理解“與”“或”和“非”門電路在邏輯電路中的結(jié)果與條件的邏輯關(guān)系,會用真值表表示一些簡單的邏輯關(guān)系.3.初步了解集成電路的作用和發(fā)展情況.4.通過簡單邏輯電路的設(shè)計,體會現(xiàn)實意義.課前自主學(xué)習(xí)一 數(shù)字電路中最基本的邏輯電路門電路1.數(shù)字信號變化的兩個狀態(tài):“有”或“沒有”.2.數(shù)字電路(1)概念:處理數(shù)字信號的電路.(2)功能:研究電路的邏輯功能.二二 “與與”門門1.邏輯關(guān)系邏輯關(guān)系:一個事件的幾個條件一個事件的幾個條件同時滿足同時滿足時事件才能發(fā)生時事件才能發(fā)生.2.符號符號:_其中其中“&”具有具有與與

2、的意思的意思,象征象征A B兩兩個輸入端都是個輸入端都是1時時,輸出才是輸出才是1.3.真值表,“有”用“1”表示,“沒有”用“0”表示輸入輸出ABY000010100111三 “或”門1.邏輯關(guān)系:某事件發(fā)生有幾個條件,但只要一個條件滿足事件就能發(fā)生.2.符號:_,“1”象征1個或多于1個輸入端為1時,輸出端就是1. 3.真值表輸入輸出ABY000011101111輸入輸出AY0110四四 “非非”門門1.邏輯關(guān)系邏輯關(guān)系:輸出狀態(tài)與輸入狀態(tài)輸出狀態(tài)與輸入狀態(tài)相反相反.2.符號符號_其中矩形右側(cè)小圓圈表示數(shù)字其中矩形右側(cè)小圓圈表示數(shù)字“0”,它與數(shù)字它與數(shù)字“1”象征著輸入端為象征著輸入端為

3、1時時,輸出端為輸出端為0.3.真值表真值表五 集成電路1.構(gòu)成:將組成電路的元件(如電阻 電容 晶體管等)和連線集成在一塊硅片上.2.優(yōu)點:體積小 方便 可靠,適用于系列化 標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn).知識梳理圖課堂互動探究一 對三種基本邏輯電路的理解門電路是用來實現(xiàn)基本邏輯功能的電子電路,可以由二極管三極管的元件構(gòu)成,也可制成集成電路,基本的門電路有三種類型,“與”門電路,“或”門電路和“非”門電路,較復(fù)雜的門電路由上述三種基本門電路混和而成.1.對“與”門的理解如果一個事件和幾個條件相聯(lián)系,當(dāng)這幾個條件都滿足后,該事件才能發(fā)生,這種關(guān)系叫“與”邏輯關(guān)系.具有這種邏輯關(guān)系的電路稱為“與”門電路,簡稱“與”

4、門.如上圖所示,如果把開關(guān)A閉合作為條件A滿足,把開關(guān)B閉合作為條件B滿足,把電燈L亮作為結(jié)果Y成立,則“與”邏輯關(guān)系可以示意為:AYB2.對“或”門的理解如果一個事件和幾個條件相聯(lián)系,當(dāng)這幾個條件中有一個滿足,事件就會發(fā)生,這種關(guān)系叫“或”邏輯關(guān)系.具有這種邏輯關(guān)系的電路稱為“或”門電路,簡稱“或”門.如上圖所示,如果把開關(guān)A閉合當(dāng)作條件A滿足.把開關(guān)B閉合當(dāng)作條件B滿足,把電燈L亮當(dāng)作結(jié)果Y成立,則“或”邏輯關(guān)系可以示意為:3.對“非”門的理解設(shè)正常邏輯關(guān)系為:當(dāng)條件A滿足時,結(jié)果Y發(fā)生;當(dāng)條件A不滿足時,結(jié)果Y不發(fā)生.與正常邏輯關(guān)系相反,如果條件A滿足時,結(jié)果Y不發(fā)生;條件A不滿足時,結(jié)

5、果Y卻發(fā)生,這種關(guān)系叫“非”邏輯關(guān)系.具有這種邏輯關(guān)系的電路叫“非”門電路,簡稱“非”門.如上圖所示,如果把開關(guān)A閉合當(dāng)作條件A滿足,把電燈L亮當(dāng)作結(jié)果Y成立,把電燈L滅當(dāng)作結(jié)果-Y成立,則“非”邏輯關(guān)系表現(xiàn)為A-Y.二 各種基本的門電路的符號與真值表1.“與”門的符號 “與”門的真值表輸入輸出ABY0000101001112.“或”門的符號 “或”門的真值表輸入輸出ABY0000111011113.“非”門的符號 “非”門的真值表輸入輸出AY0110三 “與非”門 “或非”門的真值表1.“與非”門一個“與”門電路和一個“非”門電路組合在一起,做成一個復(fù)合門電路,稱為“與非”門,如下圖所示.其

6、真值表為輸入輸出ABY1000010100111輸入輸出A2Y2010101102.“或非”門一個“或”門電路和一個“非”門電路組合在一起,做成一個“或非”門,如下圖.其真值表為輸入輸出ABY1000011101111輸入輸出A2Y201101010四 邏輯電路的實際應(yīng)用1.邏輯電路在實際中有著廣泛的應(yīng)用,有些試題要求通過設(shè)計一些簡單的邏輯電路完成相關(guān)的邏輯功能,要對門電路的種類進(jìn)行準(zhǔn)確的選取,這就要求:(1)熟悉“與”“或”“非”三種門電路的邏輯關(guān)系.(2)準(zhǔn)確分析實例條件與結(jié)果之間的邏輯關(guān)系.(3)理解條件與結(jié)果之間的關(guān)系.2.門電路的問題分析中,門電路往往要和一些常用的電學(xué)元件(如電阻

7、電鍵 光敏電阻 熱敏電阻 二極管)一起構(gòu)成電路,通過電路中某一部分的變化(電鍵的通斷 電阻的變化等)實現(xiàn)輸入端的電壓變化,即電勢的高低變化,從而通過門電路的輸出端達(dá)到控制電路的目的 因此,在分析這類問題時,除熟練掌握各種門電路的作用外,還要熟練掌握電路動態(tài)變化規(guī)律的分析,準(zhǔn)確判斷出電路中尤其是門電路中部分電勢高低的變化,從而達(dá)到正確解決問題的目的.典例分析一 邏輯電路的理解例1:邏輯電路圖(如右圖所示)及其真值表,此邏輯電路為_門電路,在真值表中X處的邏輯值為_.輸入輸出ABZ00001110X111或或1 鞏固練習(xí)1.走廊里有一盞電燈,在走廊兩端各有一個開關(guān),我們希望不論哪一個開關(guān)接通都能使

8、電燈點亮,那么設(shè)計的電路為( )A.“與”門電路 B.“非”門電路C.“或”門電路 D.上述答案都有可能解析:不論用哪一個開關(guān)接通都能使電燈點亮,這體現(xiàn)了“或”邏輯關(guān)系,故C項正確,A B D三項不對.答案:C二 真值表例2:在舉重比賽中,有甲 乙 丙三名裁判,其中甲為主裁判,乙 丙為副裁判,當(dāng)主裁判和一名以上(包括一名)副裁判認(rèn)為運(yùn)動員上舉合格后,才可發(fā)出合格信號,試列出真值表.解析:設(shè)甲 乙 丙三名裁判的裁判意見為邏輯變量A B C,裁判結(jié)果為Y.并且對于A B C設(shè):上舉合格為邏輯“1”,不合格為邏輯“0”.對于Y設(shè):上舉合格為邏輯“1”,不合格為邏輯“0”.根據(jù)題意綜合上述假設(shè)列出真值

9、表如下表所示:ABCY00000010011001001000101111011111答案答案:見解析見解析名師點撥:要判斷是何種電路,應(yīng)先根據(jù)條件寫出真值表,再根據(jù)真值表判斷是哪種門電路,故三種門電路的真值表要記清,根據(jù)題目要求寫出真值表,這樣就可以判斷是哪種邏輯門電路了. 鞏固練習(xí)2.如下圖所示,試判斷這是一個什么邏輯門電路.A B C閉合時記“1”,斷開時記“0”,P燈亮?xí)r記“1”,不亮?xí)r記“0”,試完成真值表.ABCP000001010011100101101111解析:由上圖可知,開關(guān)A B C只要有一個閉合時,燈泡便亮.所以這個電路滿足“或”門電路邏輯.即當(dāng)幾個條件中只要有一個或一

10、個以上具備就能出現(xiàn)某一結(jié)果.所以這是一個“或”門電路.其真值表(見下表).輸入輸出ABCP00000011010101111001101111011111答案答案:或或 真值表見解析真值表見解析三 邏輯電路的應(yīng)用例3:如下圖是一個應(yīng)用某邏輯電路制作的簡單車門報警電路圖.圖中的兩個按鈕開關(guān)S1 S2分別裝在汽車的兩道門上.只要其中任何一個開關(guān)處于開路狀態(tài),發(fā)光二極管(報警燈)就發(fā)光.請你根據(jù)報警裝置的要求,分析開關(guān)狀態(tài)與發(fā)光二極管的發(fā)光狀態(tài),并指出是何種門電路,在圖中畫出這種門電路的符號.解析:駕駛員離開汽車時,兩個車門均處于關(guān)閉狀態(tài),跟兩個車門對應(yīng)的開關(guān)S1和 S2均閉合,這時發(fā)光二極管不會發(fā)

11、光報警.為什么這時發(fā)光二極管不發(fā)光呢?原來S1和S2閉合后,電流不通過發(fā)光二極管.當(dāng)有其他人打開了某一個門時,S1或S2就處于斷開狀態(tài),這時就有電流通過發(fā)光二極管,使其發(fā)光報警.可見,這一裝置實際上是一個“或”門電路.符號為答案答案:見解析見解析名師點撥:要準(zhǔn)確地對生活實例分析條件與結(jié)果之間的邏輯關(guān)系,就要熟記“與”“或”“非”三種邏輯關(guān)系意義,理解條件與結(jié)果之間的關(guān)系,以及對應(yīng)的真值表,關(guān)于如何實現(xiàn)這些邏輯關(guān)系,則不需要掌握.鞏固練習(xí)3.如圖為包含某邏輯電路的一個簡單電路圖,L為小燈泡,光照射電阻R時,其阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于R,該邏輯電路是_(填“與”“或”“非”)門電路,當(dāng)電阻R受到光照時,小燈泡

12、L將_(填“發(fā)光”或“不發(fā)光”).非非發(fā)光發(fā)光解析:由圖可知該邏輯電路是“非”門電路,當(dāng)光照R時,R遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于R,“非”門電路輸入端電勢降低,輸出電勢升高,燈泡L兩端電壓升高,燈泡L發(fā)光.課后鞏固提升鞏固基礎(chǔ)1.關(guān)于下列門電路的符號,下列說法中正確的是( )A.甲為“非”門 乙為“與”門 丙為“或”門B.甲為“與”門 乙為“或”門 丙為“非”門C.甲為“非”門 乙為“或”門 丙為“與”門D.甲為“或”門 乙為“與”門 丙為“非”門答案:C2.在基本邏輯電路中,何種邏輯門當(dāng)所有輸入均為0時,輸出不是1( )A.“與”門電路 B.“或”門電路C.“非”門電路 D.都不可能解析:據(jù)“與”門電路和“或”

13、門電路的真值表可知A B兩項正確C D兩項不正確.答案:AB3.邏輯電路的信號有兩種狀態(tài):一是高電位狀態(tài),用“1”表示;另一種是低電位狀態(tài),用“0”表示.關(guān)于這里的“1”和“0”下列說法中正確的是 ( )A.“1”表示電壓為1 V,“0”表示電壓為0 VB.“1”表示電壓為大于或等于1 V,“0”表示電壓一定為0 VC.“1”和“0”是邏輯關(guān)系的兩種可能的取值,不表示具體的數(shù)字D.“1”表示該點與電源正極相連,“0”表示該點與電源負(fù)極相連答案:C4.我國高等院校在對藝體生招生工作中,一般都要求“專業(yè)成績和文化課成績都過關(guān)才能被錄取”.試分析其中的邏輯關(guān)系,并指出條件和事件.解析:專業(yè)成績 文化

14、課成績都過關(guān)是條件,藝體生被錄取是事件,只有上述兩個條件都具備,事件才能發(fā)生,故其中為“與”邏輯關(guān)系.答案:與 專業(yè)成績 文化課成績都過關(guān)是條件,藝體生被錄取是事件5.試完成下列“與”門真值表.輸入輸出ABY000110101010提升能力6.下圖表示輸入端A B電勢隨時間變化的關(guān)系,如果它是“與”門的輸入端,請在下圖所示的坐標(biāo)系中畫出輸出端的電勢隨時間變化的關(guān)系.答案:7.如下圖所示為兩個“非”門和一個“或”門組成的復(fù)合門電路,請在下表中填寫該門電路的真值表.輸入輸出ABY答案:輸入輸出ABY0010111011108.一個機(jī)要倉庫有一扇很大的電動倉庫門,門上裝有三把電動鎖,三個機(jī)要員各有一把鎖的鑰匙,只有三人同時轉(zhuǎn)動自己的鑰匙(閉合自己的開關(guān)),才能通過一個繼電器把門打開,下圖中的S1 S2 S3是三個鎖內(nèi)的開關(guān),J為繼電器(圖中未畫電動機(jī)的電路),請在方框內(nèi)畫出符合要求的可輸入的門電路符號.答案:如下圖所示9.給你干電池兩節(jié),小燈泡一只,開關(guān)三個,滑動變阻器一只,導(dǎo)線若干,試分別設(shè)計一個具有“與”邏輯和“或”邏輯功能的電路.答案:下圖為具有“與”邏輯功能的電路.下圖為具有“或”邏輯功能的電路.10.如圖所示,是一個邏輯電路和按鈕開關(guān),光敏電阻,蜂鳴器等元件組成的一個簡單防盜報警器的電路圖,該報警器的功能是:當(dāng)放在保險箱前