2024-2025學(xué)年高中物理第4章閉合電路歐姆定律和邏輯電路第4節(jié)邏輯電路與自動控制學(xué)案魯科版選修3-1

PAGE8-第4節(jié)邏輯電路與自動限制[學(xué)習(xí)目標]1．初步了解簡潔的邏輯電路及表示符號。(物理觀念)2．通過試驗理解“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潔的邏輯關(guān)系。(科學(xué)思維)3．初步了解集成電路的作用及其發(fā)展狀況。(科學(xué)看法與責(zé)任)一、簡潔邏輯電路1．“與”門(1)“與”邏輯：假如要求輸出Z為1，只有輸入A和B都為1才能實現(xiàn)，否則輸出為0。(2)“與”門的符號：。(3)“與”門的真值表：輸入輸出ABZ0000101001112．“或”門(1)“或”邏輯：假如要求輸出Z為1，只要輸入A或B有一個是1就能實現(xiàn)。(2)“或”門的符號：。(3)“或”門的真值表：輸入輸出ABZ0000111011113．“非”門(1)“非”邏輯：輸出Z是輸入A的否定。(2)“非”門的符號：。(3)“非”門的真值表：輸入輸出AZ0110二、邏輯電路的應(yīng)用及集成電路1．邏輯電路是自動限制電路的核心，在生產(chǎn)、生活中有著非常廣泛的運用。2．實例：恒溫?zé)崴?、火警自動報警器等?．半導(dǎo)體集成電路電子產(chǎn)品已經(jīng)廣泛深化到人們生活的方方面面，這與半導(dǎo)體集成電路的發(fā)展密不行分。如今，集成電路技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)成為一個國家電子技術(shù)發(fā)展的重要標記。4．集成電路的特點(1)牢靠性高，壽命長。(2)專用性強，運用便利。(3)體積小，功能多。(4)應(yīng)用領(lǐng)域廣，發(fā)展前景大。1．思索推斷(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)假如一個事務(wù)的幾個條件都滿意后，該事務(wù)才能發(fā)生，這種關(guān)系叫“與”邏輯關(guān)系。 (√)(2)一個門上有三把鑰匙，每把鑰匙都能單獨開門，它體現(xiàn)了“或”邏輯關(guān)系。 (√)(3)邏輯電路中的兩個狀態(tài)，“1”和“0”是邏輯關(guān)系的兩種可能的取值，不表示詳細的數(shù)字。 (√)(4)邏輯電路中的兩個狀態(tài)，“1”表示該點與電源正極相連，“0”表示該點與電源負極相連。 (×)[提示]邏輯電路中“1”和“0”是表示邏輯信號的兩種狀態(tài)。(5)集成電路的特點體積小，功能多，但專用性不強。 (×)[提示]集成電路的特點之一是專用性強。2．隧道里有一個警報器，在隧道的兩端各有一個開關(guān)，在出現(xiàn)險情時要求不論接通哪一個開關(guān)都能使警報器報警，那么應(yīng)設(shè)計的電路為()A．“與”門電路 B．“或”門電路C．“非”門電路 D．上述選項都可以B[要求無論接通哪一個開關(guān)都能使警報器報警，這體現(xiàn)了“或”邏輯關(guān)系，故選項B正確。]3．某同學(xué)在設(shè)計邏輯電路時，要求從輸出端輸出的信號為“1”時，輸入端至少有一個信號為“1”。則下列滿意要求的是()A．“與”門電路B．“或”門電路C．“非”門電路 D．都不行能B[要求輸出為“1”時，輸入信號中至少有一個為“1”，則就要求是“1＋1＝1”或是“1＋0＝1”，所以滿意要求的是“或”門電路。故B正確。]三種“門”電路的理解1．三種門電路的類比理解門電路種類電路圖邏輯關(guān)系“與”門兩個開關(guān)都閉合是燈亮的充分必要條件，邏輯關(guān)系可示意為eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(A,B))＝C“或”門兩個開關(guān)都閉合是燈亮的充分但不必要條件，邏輯關(guān)系可示意為“非”門邏輯關(guān)系表示為A?－C，C表示結(jié)果成立，－C表示結(jié)果不成立2．邏輯1和0的確定1和0分別代表兩種相反狀態(tài)的代碼，例如開關(guān)斷開代表0狀態(tài)，接通代表1狀態(tài)。對邏輯電路的輸入、輸出來說，一般是高電平為1，低電平為0。對詳細的數(shù)字電路來說，電壓高于某一值時為1，低于某一值時為0?！纠?】如圖是邏輯電路圖及其真值表，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[解析]邏輯電路分為“或”門電路、“與”門電路和“非”門電路，本題為“或”門電路。由題圖及表中輸入和輸出的關(guān)系，得出X值應(yīng)為1。[答案]“或”1邏輯電路分析的三點留意(1)熟記“與”“或”“非”三種門電路的邏輯關(guān)系。(2)精確分析條件與結(jié)果之間的邏輯關(guān)系。(3)依據(jù)門電路的特點正確填寫真值表。[跟進訓(xùn)練]1．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”表示電壓肯定為0VC．“1”和“0”是邏輯關(guān)系的兩種可能取值，不表示詳細的數(shù)字D．“1”表示該點與電源正極相連，“0”表示該點與電源負極相連C[門電路是用來限制信號的“通過”或“截斷”的一種開關(guān)電路。依據(jù)指定條件，門電路對輸入、輸出的因果關(guān)系作出推斷。門電路的輸入、輸出信號都以電位的凹凸來表示。若把高電位看作有信號，表示某個條件存在或信號能通過，且以符號“1”表示；把低電位看作無信號，表示某個條件不存在或信號不能通過，以符號“0”表示。這種邏輯關(guān)系稱為正邏輯，反之則稱為負邏輯。在通常狀況下，不加說明的都指正邏輯，所以“1”和“0”只是兩個符號，是兩種變量的可能的取值。故C選項正確。]簡潔的復(fù)合門電路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，如圖所示?？珊喕癁槠湔嬷当頌檩斎胼敵鲚斎胼敵鯝1B1Z1A2Z2000010100110001111102．“或非”門一個“或”門電路和一個“非”門電路組合在一起，組成一個“或非”門，如圖所示?？珊喕癁槠湔嬷当頌檩斎胼敵鲚斎胼敵鯝1B1Z1A2Z200001011101011011110【例2】如圖所示，低電位報警器由兩個基本門電路與蜂鳴器組成，該報警器只有當(dāng)輸入電壓過低時蜂鳴器才會發(fā)出警報。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”B[由“與門”和“非門”的真值表可知選項A錯。由“或門”和“非門”的真值表可推斷，選項B正確。由“與門”和“或門”的真值表可以推斷，選項C錯。由“或門”和“與門”的真值表可推斷，選項D錯。]復(fù)合門電路真值表的確定方法(1)假如A、B輸入分別經(jīng)過一個“非”門電路，它們各自的輸出Z1、Z2又組成一個“與”門電路或“或”門電路，最終輸出Z，則Z的值干脆取決于Z1、Z2。(2)推斷復(fù)合門電路的最終輸出結(jié)果時，分析思路一般是“從前向后”，先分析第一個門電路的輸出結(jié)果，再推斷其次個，依此類推。[跟進訓(xùn)練]2．如圖所示為兩個“非”門和一個“或”門組成的復(fù)合門電路，請在表中填寫該門電路的真值表。輸入輸出ABZ[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ABZ001101011110[答案]見解析課堂小結(jié)知識脈絡(luò)3個門電路：“與”門、“或”門、“非”門2種狀態(tài)表示：1、01個表格：真值表1．(多選)兩個人負責(zé)安裝一個炸藥包，然后起爆，兩個人分別限制兩個串聯(lián)的開關(guān)。只有當(dāng)兩個人都撤出危急區(qū)，在平安區(qū)把開關(guān)接通時，炸藥包才能爆炸。假如有一個人未撤出危急區(qū)，開關(guān)沒有接通，炸藥包就不能起爆，這就是“與”的概念。假如用“0”表示不起爆，“1”表示起爆，用符號“×”表示“與”的運算符號，則下列運算式正確的是()A．0×0＝0，表示二人都不起爆，炸藥包不爆炸B．0×1＝1，表示一人不起爆，另一人起爆，炸藥包爆炸C．1×0＝1，表示一人起爆，另一人不起爆，炸藥包爆炸D．1×1＝1，表示二人都起爆，炸藥包爆炸AD[“與”邏輯關(guān)系表示全部條件都滿意時，輸出端才能達到目的，本題中只要有一個人不起爆，炸藥包就不爆炸。故選項A、D正確。]2．如圖是一個三輸入端復(fù)合門電路，當(dāng)C端輸入“1”時，A、B端輸入為何值時輸出端Z輸出“1”()A．00B．01C．10D．11D[此復(fù)合門電路由兩個“與門”組成，故A、B輸入都是“1”時，Z輸出“1”，故D正確。]3．如圖為某報警裝置示意圖，該報警裝置在一扇門、兩扇窗上各裝有一個聯(lián)動開關(guān)，門、窗未關(guān)上時，開關(guān)不閉合，只要有一個開關(guān)未閉合，報警器就會報警。該報警裝置中用了兩個串聯(lián)的邏輯電路，虛線框甲內(nèi)應(yīng)選用________門電路，虛線框乙內(nèi)應(yīng)選用________門電路。(均選填“與”“非”或“或”)[解析]由題意知只要有一個開關(guān)未閉合，報警器就會報警，結(jié)合“或”門的特點知，虛線框甲內(nèi)應(yīng)選用“或”門；虛線框乙內(nèi)也應(yīng)選用“或