物理人教版選修3-1學(xué)案第二章第11節(jié)簡(jiǎn)單的邏輯電路

第11節(jié)簡(jiǎn)單的邏輯電路1.處理數(shù)字信號(hào)的電路稱為數(shù)字電路。2．邏輯電路是指具有邏輯功能的數(shù)字電路，基本的邏輯電路有“與”、“或”、“非”三種門電路。3．在邏輯運(yùn)算中，可用真值表表示各種控制條件和控制結(jié)果；在真值表中，用邏輯值“1”表示滿足條件(或有信號(hào)輸入)，用邏輯值“0”表示條件不滿足(或沒(méi)有信號(hào)輸入)，對(duì)于輸出，用“1”表示產(chǎn)生結(jié)果(或有信號(hào)輸出)，用“0”表示沒(méi)有產(chǎn)生結(jié)果(或沒(méi)有信號(hào)輸出)。一、門電路1．?dāng)?shù)字信號(hào)變化的兩個(gè)狀態(tài)“有”或者“沒(méi)有”。2．?dāng)?shù)字電路(1)概念：處理數(shù)字信號(hào)的電路。(2)功能：研究電路的邏輯功能。3．“門”就是一種開(kāi)關(guān)，在一定條件下它允許信號(hào)通過(guò)；如果條件不滿足，信號(hào)就被阻擋在“門”外。二、“與”門1．“與”邏輯關(guān)系一個(gè)事件的幾個(gè)條件都滿足后該事件才能發(fā)生。2．符號(hào)，其中“&”具有“與”的意思，象征A與B兩個(gè)輸入端都是1時(shí)，輸出端Y才是1。“1”、“0”是邏輯關(guān)系中的兩種取值，不表示具體數(shù)字。3．真值表輸入輸出ABY000010100111三、“或”門1．邏輯關(guān)系某事件的發(fā)生有幾個(gè)條件，但只要有一個(gè)條件滿足，事件就能發(fā)生。2．符號(hào)，“≥1”象征當(dāng)1個(gè)或多于1個(gè)輸入端為1時(shí)，輸出端就是1。3．真值表輸入輸出ABY000011101111四、“非”門和集成電路1．“非”門(1)邏輯關(guān)系：輸出狀態(tài)和輸入狀態(tài)相反。(2)符號(hào)：，其中矩形右側(cè)小圓表示數(shù)字“0”，它與數(shù)字“1”象征著輸入端為1時(shí)，輸出端是0。(3)真值表輸入輸出AY01102．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)和連線集成在一塊基片上。(2)優(yōu)點(diǎn)：體積小、方便、可靠，適于系列化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)等。1．自主思考——判一判(1)“與”門電路中，只有A、B兩個(gè)輸入端都是“0”時(shí)，輸出端才是“1”。(×)(2)“與”門電路中，A、B兩個(gè)輸入端中只要有其中一個(gè)為“1”，輸出端就為“1”。(×)(3)輸入端為“1”時(shí)輸出端是“0”的門電路就是“或”門。(×)(4)兩個(gè)輸入端都為“1”時(shí)，輸出端為“1”的門電路就是“與”門。(×)2．合作探究——議一議(1)如圖，為了方便及節(jié)約用電，宿舍樓樓道里安裝有聲光控?zé)?，這種燈在有光或沒(méi)有聲音時(shí)，不亮；而在無(wú)光又有聲音時(shí)，燈就會(huì)自動(dòng)點(diǎn)亮。燈的控制里面有什么邏輯關(guān)系呢？提示：說(shuō)明燈的控制里面有“與”邏輯關(guān)系。(2)馬路兩旁的路燈，天黑了，路燈自動(dòng)接通，天亮了，路燈又自動(dòng)熄滅，它體現(xiàn)了什么邏輯關(guān)系？提示：“非”邏輯關(guān)系。三種門電路的類比類型“與”門“或”門“非”門類比1．邏輯電路的信號(hào)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(shuō)法中正確的是()A．“1”表示電壓為1V，“0”表示電壓為0VB．“1”表示電壓為大于或等于1V，“0”表示電壓一定為0VC．“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(diǎn)與電源正極相連，“0”表示該點(diǎn)與電源負(fù)極相連解析：選C門電路是用來(lái)控制信號(hào)的“通過(guò)”或“截?cái)唷钡囊环N開(kāi)關(guān)電路。根據(jù)指定條件，門電路對(duì)輸入、輸出的因果關(guān)系作出判斷。門電路的輸入、輸出信號(hào)都以電位高低來(lái)表示。若把高電位看做有信號(hào)，表示某個(gè)條件存在或信號(hào)能通過(guò)，且用符號(hào)“1”表示；把低電位看做無(wú)信號(hào)，表示某個(gè)條件不存在或信號(hào)不能通過(guò)，用符號(hào)“0”表示，這種邏輯關(guān)系稱為正邏輯。反之，則稱為負(fù)邏輯。在通常情況下不加說(shuō)明的都指正邏輯。所以“1”和“0”只是兩個(gè)符號(hào)，是兩種變量的兩種可能的取值。C選項(xiàng)正確。2．在登錄你的微信(或QQ)的過(guò)程中，要有兩個(gè)條件，一個(gè)是用戶名，一個(gè)是與用戶名對(duì)應(yīng)的密碼，要完成這個(gè)事件(登錄成功)，它們所體現(xiàn)的邏輯關(guān)系為()A．“與”關(guān)系 B．“或”關(guān)系C．“非”關(guān)系 D．不存在邏輯關(guān)系解析：選A當(dāng)幾個(gè)條件同時(shí)具備才能出現(xiàn)某一結(jié)果時(shí)，這些條件與結(jié)果之間的關(guān)系稱為“與”邏輯關(guān)系。在登錄微信時(shí)，只有用戶名和對(duì)應(yīng)的密碼同時(shí)正確才能成功，反映的邏輯關(guān)系是Y＝A×B，所以為“與”邏輯關(guān)系。故選A。3．如圖所示為三個(gè)基本邏輯電路的符號(hào)，A輸入端全為“1”，B輸入端全為“0”。以下判斷正確的是()A．甲為“非”邏輯電路符號(hào)，輸出為“1”B．乙為“或”邏輯電路符號(hào)，輸出為“1”C．乙為“與”邏輯電路符號(hào)，輸出為“0”D．丙為“與”邏輯電路符號(hào)，輸出為“1”解析：選B根據(jù)門電路的符號(hào)特點(diǎn)可知，甲為“非”邏輯電路符號(hào)，A輸入端為1時(shí)，輸出為“0”，A錯(cuò)；乙為“或”邏輯電路符號(hào)，A輸入端為“1”，B輸入端為“0”時(shí)，輸出為“1”，B對(duì)，C錯(cuò)；丙為“與”邏輯電路符號(hào)，A輸入端為“1”，B輸入端為“0”時(shí)，輸出為“0”，D錯(cuò)。簡(jiǎn)單的復(fù)合門電路1．“與非”門一個(gè)“與”門電路和一個(gè)“非”門電路組合在一起，組成一個(gè)復(fù)合門電路，稱為“與非”門，如圖所示。其真值表為輸入輸出輸入輸出A1B1Y1A2Y2000010100110001111102．“或非”門一個(gè)“或”門電路和一個(gè)“非”門電路組合在一起，組成一個(gè)“或非”門，如圖所示。其真值表為輸入輸出輸入輸出A1B1Y1A2Y200001011101011011110[典例]如圖所示，低電位報(bào)警器由兩個(gè)基本門電路與蜂鳴器組成，該報(bào)警器只有當(dāng)輸入電壓過(guò)低時(shí)蜂鳴器才會(huì)發(fā)出警報(bào)。其中()A．甲是“與門”，乙是“非門”B．甲是“或門”，乙是“非門”C．甲是“與門”，乙是“或門”D．甲是“或門”，乙是“與門”[解析]由“與門”和“非門”的真值表可知選項(xiàng)A錯(cuò)。由“或門”和“非門”的真值表可判斷，選項(xiàng)B正確。由“與門”和“或門”的真值表可以判斷，選項(xiàng)C錯(cuò)。由“或門”和“與門”的真值表可判斷，選項(xiàng)D錯(cuò)。[答案]B復(fù)合門電路真值表的確定方法1．如果A、B輸入分別經(jīng)過(guò)一個(gè)“非”門電路，它們各自的輸出Y1、Y2又組成一個(gè)“與”門電路或“或”門電路，最后輸出Y，則Y的值直接取決于Y1、Y2。2．判斷復(fù)合門電路的最終輸出結(jié)果時(shí)，分析思路一般是“從前向后”，先分析第一個(gè)門電路的輸出結(jié)果，再判斷第二個(gè)，依此類推。1．如圖是一個(gè)三輸入端復(fù)合門電路，當(dāng)C端輸入“1”時(shí)，A、B端輸入為何值時(shí)輸出端Y輸出“1”()A．00 B．01C．10 D.11解析：選D此復(fù)合門電路由兩個(gè)“與門”組成，故A、B輸入都是“1”時(shí)，Y輸出“1”，故D正確。2．如圖所示為兩個(gè)“非”門和一個(gè)“或”門組成的復(fù)合門電路，請(qǐng)?jiān)诒碇刑顚懺撻T電路的真值表。輸入輸出ABY解析：由“非”門電路和“或”門電路的真值表可以確定此復(fù)合門電路的真值表如表所示：輸入輸出ABY001101011110答案：見(jiàn)解析1．[多選]在基本邏輯電路中，何種邏輯門電路，當(dāng)所有輸入均為“0”時(shí)，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：選AB當(dāng)所有輸入都為“0”時(shí)，“與”門電路輸出為“0”，“或”門電路輸出為“0”，“非”門電路輸出為“1”，A、B對(duì)，C、D錯(cuò)。2．有一邏輯門電路的真值表如右表所示，試判斷這是一個(gè)什么類型的邏輯門電路()M01N10A.“與”門 B．“非”門C．“或”門 D．“與非”門解析：選B由該邏輯門電路的真值表可以看出輸出端與輸入端是相反的關(guān)系，故選B。3．[多選]“或”門電路的邏輯關(guān)系可表示為Y＝A＋B，則下列關(guān)于“或”門的邏輯關(guān)系中結(jié)果正確的是()A．0＋0＝0 B．0＋1＝1C．1＋0＝1 D．1＋1＝0解析：選ABC根據(jù)“或”門的邏輯關(guān)系可知，選項(xiàng)A、B、C均正確。4．為了保障行駛安全，一種新型雙門電動(dòng)公交車安裝了如下控制裝置：只要有一扇門沒(méi)有關(guān)緊，汽車就不能啟動(dòng)。如果規(guī)定：車門關(guān)緊時(shí)為“1”，未關(guān)緊時(shí)為“0”；當(dāng)輸出信號(hào)為“1”時(shí)，汽車可以正常啟動(dòng)行駛，當(dāng)輸出信號(hào)為“0”時(shí)，汽車不能啟動(dòng)。能正確表示該控制裝置工作原理的邏輯門是()A．“與”門 B．“或”門C．“非”門 D．“與非”門解析：選A由題意知只要有一扇門沒(méi)有關(guān)緊，汽車就不能啟動(dòng)，也就是說(shuō)只有兩扇門都關(guān)緊，汽車才能正常啟動(dòng)，所以該控制裝置工作原理的邏輯門是“與”門，故A正確。5．下表是某邏輯電路的真值表，該電路是()輸入輸出001011101110解析：選D根據(jù)該邏輯電路的真值表可以判斷，該門電路是一個(gè)“與”門電路和一個(gè)“非”門電路的組合，選項(xiàng)D正確。6.在如圖所示的邏輯電路中，當(dāng)A端輸入電信號(hào)“1”、B端輸入電信號(hào)“0”時(shí)，則在C和D端輸出的電信號(hào)分別為()A．1和0 B．0和1C．1和1 D．0和0解析：選CB、D間是“非”門，當(dāng)輸入信號(hào)為“0”時(shí)D端輸出為“1”，故A、D錯(cuò)誤；D、A共為“與”門的輸入端，由“與”門的真值表可知輸出端C為“1”，故B錯(cuò)誤，C正確。7．請(qǐng)根據(jù)下面所列的真值表，從四幅圖中選出與之相對(duì)應(yīng)的一個(gè)門電路()輸入輸出ABY001010100110解析：選C從真值表可看出不是單一的“與”“或”關(guān)系，更不是單一的“非”關(guān)系，一定對(duì)應(yīng)一個(gè)復(fù)合門電路，從真值表分析可得應(yīng)為“或非”復(fù)合門電路，C選項(xiàng)正確。8.如圖所示由門電路組成的電路，輸出端為“1”，指示燈L亮，輸出端為“0”，指示燈L不亮，現(xiàn)要使燈L亮，則A、B兩輸入端分別是()A．“1”、“1” B．“0”、“0”C．“1”、“0” D．“0”、“1”解析：選B要使燈L亮，“非”門的輸出應(yīng)該為“1”，故“非”門的輸入應(yīng)為“0”；故“或”門的兩個(gè)輸入端都應(yīng)該為“0”。9．如圖所示的電路圖是一個(gè)應(yīng)用“非”門構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)易火警報(bào)警電路，則圖中X框、Y框中應(yīng)是()A．X為熱敏電阻，Y為可變電阻B．X為熱敏電阻，Y為開(kāi)關(guān)C．X為可變電阻，Y為熱敏電阻D．X、Y均為熱敏電阻解析：選C熱敏電阻受熱后，電阻減小，A端出現(xiàn)低電位，經(jīng)過(guò)“非”門后使L兩端出現(xiàn)高電位，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。10.如圖所示為包含某邏輯電路的一個(gè)簡(jiǎn)單電路圖，L為小燈泡。光照射電阻R′時(shí)，其阻值將變得遠(yuǎn)小于R。該邏輯電路是______(選填“與”“或”或“非”)門電路。當(dāng)電阻R′受到光照時(shí)，小燈泡L將________(選填“發(fā)光”或“不發(fā)光”)。解析：由門電路簡(jiǎn)化圖可知該邏輯電路是“非”門電路，電阻R′受到光照時(shí)，R′遠(yuǎn)小于R，“非”門電路輸入電勢(shì)降低，輸出電勢(shì)升高，燈泡L兩端電壓升高，燈泡L發(fā)光。答案：非發(fā)光11．圖甲、乙表示輸入端A、B的電勢(shì)隨時(shí)間的變化關(guān)系。甲乙丙求：圖丙中輸出Y隨時(shí)間變化的關(guān)系。解析：由題圖可以看出，輸出Y是A、B的“與”邏輯關(guān)系的輸出信號(hào)，因此，首先作出A、B、Y的真值表，然后再確定輸出Y與時(shí)間的變