電工電子技術(shù) 課件 6任務(wù)一、十字路口交通信號(hào)燈的邏輯功能分析

任務(wù)一、十字路口交通信號(hào)燈的邏輯功能分析電工電子技術(shù)

黃燕華任務(wù)導(dǎo)學(xué)生活中交通信號(hào)燈指揮著行人和車輛的出行安全，交通信號(hào)燈的控制與前面幾個(gè)項(xiàng)目中的控制電路有什么區(qū)別?(提示:可從交通信號(hào)燈的電參數(shù)特點(diǎn)上分析)

任務(wù)導(dǎo)學(xué)交通信號(hào)燈的控制中每盞燈的狀態(tài)只有兩種，即亮或不亮；各盞燈之間是一種隨機(jī)組合的形式，即交通信號(hào)燈的控制是一種邏輯控制，而前面幾個(gè)項(xiàng)目學(xué)習(xí)的控制電路屬于模擬電路。任務(wù)情境現(xiàn)有一城鄉(xiāng)街道的十字交叉路口處南北方向和東西方向各設(shè)置有一組紅、黃、綠交通信號(hào)燈，其中，綠燈亮的時(shí)間為２５ｓ，閃動(dòng)３ｓ，黃燈亮的時(shí)間為２ｓ，紅燈亮的時(shí)間為３０ｓ。簡(jiǎn)要分析交通信號(hào)燈的表示方法，并繪制邏輯電路圖。任務(wù)實(shí)施１)電路中電信號(hào)有幾種類型?分別是什么?各有什么特點(diǎn)?２)交通信號(hào)燈的亮或滅屬于什么信號(hào)?如何表示這種信號(hào)?(提示:如何表示兩種互異的狀態(tài))３)什么是邏輯關(guān)系?有幾種基本的邏輯關(guān)系?有幾種復(fù)合邏輯關(guān)系，分別是哪些?４)單方向上(比如南北方向)有一組交通信號(hào)燈，分別為紅、黃、綠共三盞燈，紅、黃、綠三種信號(hào)燈某個(gè)時(shí)刻正常工作的狀態(tài)有哪些?將這些狀態(tài)組合填入表６-１中。交通信號(hào)燈的狀態(tài)組合交通信號(hào)燈的種類交通信號(hào)燈正常工作狀態(tài)綠燈黃燈紅燈狀態(tài)一

狀態(tài)二

狀態(tài)三

５)如何表示某個(gè)時(shí)刻信號(hào)燈的工作狀態(tài)?一組燈某一時(shí)刻的邏輯關(guān)系是什么?每種工作狀態(tài)(不同時(shí)刻的信號(hào)燈)之間的邏輯關(guān)系是什么?６)如何用波形圖來(lái)表示單方向上一個(gè)周期內(nèi)紅、黃、綠燈正常的工作狀態(tài)?假設(shè)用輸入變量“Ｇ”表示綠燈，Ｙ”表示黃燈，“Ｒ”表示紅燈，用“１”表示燈亮，“０”表示燈滅，其中綠燈亮的時(shí)間為２５ｓ，閃爍時(shí)間為３ｓ，黃燈亮的時(shí)間為２ｓ，紅燈亮的時(shí)間為３０ｓ，“Ｔ”為矩形脈沖波，周期為１ｓ，在圖６-１中繪制出紅、黃、綠三種燈在一個(gè)周期內(nèi)的狀態(tài)波形。交通信號(hào)燈正常狀態(tài)下的矩形脈沖波形圖７)如何用邏輯函數(shù)式來(lái)表示單方向交通信號(hào)燈的正常工作狀態(tài)?完成表６-２。交通信號(hào)燈正常工作狀態(tài)邏輯表達(dá)式８)用邏輯符號(hào)表示單方向交通信號(hào)燈正常工作狀態(tài)的邏輯電路圖，將工作狀態(tài)為紅燈亮，黃燈、綠燈滅的邏輯電路圖繪制在圖６-２中。知識(shí)鏈接一、數(shù)字信號(hào)與數(shù)字電路二、基本邏輯關(guān)系與基本邏輯門電路

一、數(shù)字信號(hào)與數(shù)字電路電工電子技術(shù)

黃燕華一.模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào):隨時(shí)間連續(xù)變化的電信號(hào)。tu0tu0tu00ut數(shù)字信號(hào)與數(shù)字電路數(shù)字信號(hào)舉例：對(duì)機(jī)械零件計(jì)數(shù)光電轉(zhuǎn)換整形電路放大電路電光源二.數(shù)字信號(hào)與數(shù)字電路的特點(diǎn)ut0000011111.數(shù)字信號(hào)不連續(xù)變化。信號(hào)的變化發(fā)生在一系列離散的瞬間。數(shù)值變化是階躍的形式?！?”和“1”是兩個(gè)符號(hào)。2.數(shù)字信號(hào)有信號(hào)－數(shù)字電路呈現(xiàn)高電平—用“1”表示。沒有信號(hào)－數(shù)字電路呈現(xiàn)低電平—用“0”表示。3.數(shù)字電路只有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。特別適宜于集成化。數(shù)字電路抗干擾能力強(qiáng)、工作可靠性高、精度高、數(shù)字信息便于長(zhǎng)期保存和讀數(shù)。二、基本邏輯關(guān)系與基本邏輯門電路電工電子技術(shù)

黃燕華(一)與邏輯和二極管與門輸入信號(hào)(條件)開關(guān)SA和SB的狀態(tài)(閉合或斷開)二值信號(hào)。輸出信號(hào)(結(jié)果)燈泡的狀態(tài)(亮或暗)二值信號(hào)。邏輯關(guān)系:只有輸入信號(hào)－開關(guān)SA

、SB全都閉合,輸出信號(hào)－燈才被點(diǎn)亮。與邏輯關(guān)系:只有當(dāng)決定一件事情的條件全都具備之后,這件事情才能發(fā)生。這種邏輯關(guān)系就稱為與邏輯。輸入SA輸出USB與門電路輸入SA輸出USB二極管與門電路輸入信號(hào):VA和VB，作為原因(條件)，高電平(+3V

)或低電平(+0.3V)輸出信號(hào):VY，作為結(jié)果ABVDAVDBY12VR輸入輸出(1)輸入信號(hào)VA=+0.3V、VB=+0.3V

VDA、VDB承受正偏電壓、導(dǎo)通－理想二極管處理。

ABVDAVDBY12VR0.3VVDAABVDBY12VR0.3VVYY=+0.3V

輸出低電平。邏輯關(guān)系:二極管VDB承受的正偏電壓高，優(yōu)先導(dǎo)通。輸出信號(hào)VY≈+0.3V。使二極管VDA承受反偏電壓，截止。RABVDAY12VVDB0.3V3VY12VR3V0.3VABVDAVDB(2)輸入信號(hào)VA=+3V、VB=+0.3V輸出VY≈+0.3V，低電平。(3)輸入信號(hào)VA=VB=+3V，二極管VDA和VDB承受同樣的正偏電壓，同時(shí)導(dǎo)通，使輸出信號(hào)VY≈+3V。

ABVDAVDBY12VR12VVDAABVDBYR3V3VVY≈+3V，輸出高電平?？偨Y(jié)只有當(dāng)輸入信號(hào)全都是高電平時(shí)，輸出才是高電平。輸入信號(hào)中只要有一個(gè)（或幾個(gè)）是低電平時(shí)，輸出就是低電平。對(duì)于輸出高電平來(lái)說(shuō)，滿足與邏輯關(guān)系—與門電路。

VAVB

VY0.3V0.3V0.3V0.3V3.0V0.3V3.0V0.3V0.3V3.0V3.0V3.0V輸出電平與輸入電平之間的關(guān)系（二）真值表高電平用1表示—邏輯1低電平用0表示—邏輯0

ABY000010100111與門真值表邏輯變量：A

、B

、

Y取值只能是1或0。輸入邏輯變量的全部取值組合—n個(gè)輸入邏輯變量，共有種取值組合。與門邏輯功能全1出1，有0出0(三)邏輯函數(shù)式輸入邏輯變量

A、B、C等。輸出邏輯變量Y：取值取決于輸入邏輯變量，是一種函數(shù)關(guān)系，稱為邏輯函數(shù)，并且用邏輯函數(shù)式表示。與邏輯函數(shù)式Y(jié)=A·BY=AB或與邏輯又稱為邏輯乘。讀做“Y等于A與B”。與邏輯運(yùn)算規(guī)則0·0=00·1=01·0=01·1=1CYAB＆與門圖形符號(hào)Y=A·B·C例子YAB＆輸入B

控制脈沖輸入A矩形脈沖系列·BYA門開啟門被封鎖門被封鎖或邏輯關(guān)系或邏輯：決定一件事情的幾個(gè)條件中,只要有一個(gè)條件具備,這件事情就會(huì)發(fā)生。U輸出輸入SASB或門電路(一)二極管或門電路(1)輸入VA=VB=+0.3V，二極管VDA和VDB承受正偏電壓，導(dǎo)通，輸出VY

=+0.3V。0.3VVDAVDBABY12VRVDAVDBABY12VR(2)輸入VA=+3V、VB=+0.3V，二極管VDA承受的正偏電壓高，優(yōu)先導(dǎo)通，

輸出V

Y=+3V。同時(shí)，使VDB承受反偏電壓，截止。這時(shí)，輸出VY

=+3V

。若輸入VA=+0.3V、VB=+3V，情況與上相似，輸出

VY

=+3V。

3V0.3VVDAVDBABY12VR3V3V(3)輸入VA=VB=+3V，二極管VDA和VDB承受相同的正偏電壓，同時(shí)導(dǎo)通，輸出

VY

=+3V。

ABY000011101111（二）真值表或邏輯全0出0，有1出1（三）邏輯函數(shù)式Y(jié)=A+B或邏輯又稱邏輯加1+1=1或邏輯運(yùn)算規(guī)則0+0=00+1=11+0=1正邏輯規(guī)定邏輯1表示高電平、邏輯0表示低電平。負(fù)邏輯規(guī)定邏輯1表示低電平、邏輯0表示高電平?；蜷T圖形符號(hào)Y=A+B+CY≥1ABC非邏輯和非門電路（一）非邏輯和非門非邏輯就是對(duì)一個(gè)邏輯變量取“反”。即對(duì)這個(gè)邏輯變量加以否定—對(duì)于高電平的否定是低電平；對(duì)于低電平的否定是高電平。非門電路非門(反相器)非門圖形符號(hào)非邏輯函數(shù)式1AY非門的特點(diǎn)：它只有一個(gè)輸入端，且輸出端的邏輯狀態(tài)與該輸入端的邏輯狀態(tài)相反：當(dāng)輸入端是高電平時(shí)，輸出是低電平；輸入端是低電平時(shí)，輸出是高電平。非邏輯真值表

AY

0110非邏輯運(yùn)算規(guī)則例如A=1則例如A=0則（二）三極管非門電路0UiHtuiUiL0tu0UCCUCESRC+UCCu0++—RBui—單管共射極放大電路輸出信號(hào)與輸入信號(hào)反相。0UiHtuiUiL0tu0UCCUCESRC+UCCu0++—RBui—輸入低電平ui=UiL=+0.3V，UBE＜死區(qū)電壓(+0.5V)，三極管截止，IC≈0。電路輸出高電平uo≈UCC。0UiHtuiUiL0tu0UCCUCESRC+UCCu0++—RBui—輸入高電平ui=UiH，三極管發(fā)射結(jié)正偏，且使其飽和導(dǎo)通，電路輸出低電平。該低電平數(shù)值即為三極管飽和管壓降uo≈UCES≈0.3V。任務(wù)實(shí)施１)電路中電信號(hào)有幾種類型?分別是什么?各有什么特點(diǎn)?我們的電路中有兩種信號(hào)，分別是模擬電路中的模擬信號(hào)和數(shù)字電路中的數(shù)字信號(hào)。模擬信號(hào)是隨時(shí)間連續(xù)變化的電信號(hào)，而數(shù)字信號(hào)是在時(shí)間和數(shù)值上都不連續(xù)變化的信號(hào)。２)交通信號(hào)燈的亮或滅屬于什么信號(hào)?如何表示這種信號(hào)?(提示:如何表示兩種互異的狀態(tài))交通信號(hào)燈的亮和暗是兩種確定的狀態(tài)，屬于數(shù)字信號(hào)，在數(shù)值上是階躍變化的，不連續(xù)的。我們可以用“0”和“1”兩個(gè)符號(hào)來(lái)表示，如用“0”表示沒有信號(hào)輸出，即燈暗，對(duì)應(yīng)的電路狀態(tài)為低電平；用“1”表示有信號(hào)輸出，即燈亮，對(duì)應(yīng)的電路狀態(tài)為高電平。３)什么是邏輯關(guān)系?有幾種基本的邏輯關(guān)系?有幾種復(fù)合邏輯關(guān)系，分別是哪些?“邏輯”泛指事物或思維的規(guī)律性。數(shù)字電路所處理的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間是有確定的規(guī)律性和因果關(guān)系的，即有確定的邏輯關(guān)系的。有三種基本的邏輯關(guān)系，分別是與、或、非；基本的邏輯關(guān)系之間相互組合可得到與非、或非、與或非等復(fù)合的邏輯關(guān)系。４)單方向上(比如南北方向)有一組交通信號(hào)燈，分別為紅、黃、綠共三盞燈，紅、黃、綠三種信號(hào)燈某個(gè)時(shí)刻正常工作的狀態(tài)有哪些?將這些狀態(tài)組合填入表６-１中。交通信號(hào)燈的狀態(tài)組合交通信號(hào)燈的種類交通信號(hào)燈正常工作狀態(tài)綠燈黃燈紅燈狀態(tài)一

狀態(tài)二

狀態(tài)三

交通信號(hào)燈的狀態(tài)組合５)如何表示某個(gè)時(shí)刻信號(hào)燈的工作狀態(tài)?一組燈某一時(shí)刻的邏輯關(guān)系是什么?每種工作狀態(tài)(不同時(shí)刻的信號(hào)燈)之間的邏輯關(guān)系是什么?我們可以用邏輯函數(shù)式來(lái)表示交通信號(hào)三盞燈之間的邏輯關(guān)系。一種狀態(tài)之間的各邏輯變量之間的邏輯關(guān)系是“與”的邏輯關(guān)系，每組狀態(tài)之間是邏輯“或”的關(guān)系。