[精]高二物理逻辑电路与自动控制
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高二物理逻辑电路与自动控制Document number:WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT第四章第四节逻辑电路与自动控制【教学目的】1、认识与、或、非门电路的逻辑符号,知道它们的逻辑真值关系;2、能对与门、或门、非门电路进行简单的应用.由这三种基本门电路组成的复合门电路广泛应用于自动控制、数控车床、全自动洗衣机的程序控制等方面【教学重点】三种门电路的逻辑功能【教学难点】理解逻辑关系的涵义以及动手操作验证基本门电路的逻辑功能【教学媒体】【教学安排】【新课导入】新课引入:让学生列举我们家庭生活中有哪些数字设备提出问题:这些数字设备是如何工作的它们是如何记录信号和传输信号的我们就像生活在数字化技术的“海洋”里,越来越多的数字电子设备正在走进我们的千家万户,那么什么是数字化技术有什么优点让我们一起走进数字信号技术的基础电路——门电路。
首先说明:在计算机中用二进制数“0”和“1”表示假和真可以使计算速度加快。
而在门电路中也用0和1表示条件不成立或成立。
【新课内容】1.与门电路实物投影课本实验一——如右图: 请同学们观察与思考下列问题: (1)只有S1闭合,灯泡亮吗 (2)只有S2闭合,灯泡亮吗 (3)什么时候灯泡才亮(4)假设开关闭合,逻辑“真”,用“1”表示,反之“假”用“0”表示;同理灯 泡亮,用“1”,灯泡灭,用“0”,完成课本的真值表.如右图所示。
教师:与门的输出输入看起来象数学的什么运算 ——乘法教师:对,与门的“与”在逻辑上就是共同的意思,即当全部条件共同具备时,才能产生一定的结果。
与门符号如右。
论书本利用二极管实现与门功能的电路图。
体会二极管的单向导电性在这里所起的作用。
2. 或门电路实物投影课本实验二—右图: 请同学们观察与思考下列问题: (1)只有S1闭合,灯泡亮吗 (2)只有S2闭合,灯泡亮吗 (3)S1、S2同时闭合,灯泡亮吗输入 输出 A (S1) B (S2) Z (Q ) 0 00 1 1 0 1 1输入 输出 ABZ(4)开关闭合,逻辑“真”,用“1”表示,反之“假”用“0”表示;同理灯泡亮,用“1”,灯泡灭,用“0”,请同学们完成课本上或逻辑真值表.(如右图) 或门符号: (如右图)3. 非门电路实物投影课本实验三—右图:请同学们观察与思考下列问题: (1) 灯泡什么时候亮 (2) 灯泡什么时候熄灭(3) 开关闭合,逻辑“真”,用“1”表示,反之“假”用“0”表示;同理灯泡亮,用“1”,灯泡灭,用“0”,请同学们完成课本上非逻辑真值表. 非门符号如右图。
2.9逻辑电路和控制电路知识点精读核心解读:一、对真值表的理解真值表是包含各种可能性在内的逻辑关系表,它包括两部分:一部分是所有输入逻辑变量的各种可能组合;另一部分是相应的输出。
例:如图所示为一种具有“与”逻辑关系的电路,我们把开关接通记为1,开关断开记为0;灯亮记为1,灯灭记为0。
它的真值表为:二、对三种基本逻辑电路的理解 1.对“与”电路的理解(1)如果一个事件和几个条件相联系,当这几个条件都满足后,该事件才能发生,这种关系叫“与”逻辑关系。
具有这种逻辑关系的电路称为“与”电路.如图所示,如果把电键A 闭合作为条件A 满足,把电键B 闭合作为条件B 满足,把电灯L 亮作为结果C 成立,则“与”逻辑关系可以示意:C B A ⇒⎭⎬⎫,或A ×B=C 。
(2)“与”电路的特点①开关之间是串联关系.②当A、B输入都为“0”或A、B中有一个输入为“0”时,输出为“0”,当A、B输入都为“1”时,输出为“1”。
2.对“或”电路的理解(1)如果一个事件和几个条件相联系,当这几个条件中有一个满足,事件就会发生,这种关系叫“或”逻辑关系.具有这种逻辑关系的电路称为“或”电路。
如图所示,如果把电键A闭合当作条件A满足,把电键B闭合当作条件B满足,把电灯L亮当作结果C成立,则“或”逻辑关系可以示意为:或A+B=C。
(2)“或”电路的特点①开关之间是并联关系.②A、B输入都为“0”时,输出为“0”;A、B输入都为“1”或A、B中有一个输入为“1”时,输出为“1”。
3.对“非”电路的理解(1)如果条件A满足时,另一个条件B则不满足,条件A不满足时,另一个条件B则满足,它们的逻辑关系是相反的,这种关系叫“非”逻辑关系。
具有这种逻辑关系的电路叫“非”电路.如图所示。
(2)“非”电路的特点①单刀双掷开关.②当A输入为“1”时,B输入为“0”;当A输入为“0”时,B输入为“1”。
典题精讲:类型一:根据真值表判断逻辑关系【例题1】某逻辑电路的真值表如图,此逻辑电路为_______________电路,在真值表中X点拨:根据不同逻辑电路的真值表的特点进行判断.解析:根据真值表可判断此电路为“或”电路,根据“或”电路逻辑关系特点得X=1。
第四章第四节??逻辑电路与自动控制【教学目的】1、认识与、或、非门电路的逻辑符号,知道它们的逻辑真值关系;2、能对与门、或门、非门电路进行简单的应用.由这三种基本门电路组成的复合门电路广泛应用于自动控制、数控车床、全自动洗衣机的程序控制等方面【教学重点】三种门电路的逻辑功能【教学难点】理解逻辑关系的涵义以及动手操作验证基本门电路的逻辑功能【教学媒体】【教学安排】【新课导入】新课引入:让学生列举我们家庭生活中有哪些数字设备?提出问题:这些数字设备是如何工作的?它们是如何记录信号和传输信号的?我们就像生活在数字化技术的“海洋”里,越来越多的数字电子设备正在走进我们的千家万户,那么什么是数字化技术?有什么优点?让我们一起走进数字信号技术的基础电路——门电路。
首先说明:在计算机中用二进制数“0”和“1”表示假和真可以使计算速度加快。
而在门电路中也用0和1表示条件不成立或成立。
【新课内容】1.与门电路实物投影课本实验一——如右图:请同学们观察与思考下列问题:(1)只有S1闭合,灯泡亮吗?(2)只有S2闭合,灯泡亮吗?(3)什么时候灯泡才亮?(4)假设开关闭合,逻辑“真”,用“1”表示,反之“假”用“0”表示;同理灯泡亮,用“1”,灯泡灭,用“0”,完成课本的真值表.如右图所示。
教师:与门的输出输入看起来象数学的什么运算? ——乘法教师:对,与门的“与”在逻辑上就是共同的意思,即当全部条件共同具备时,才能产生一定的结果。
与门符号如右。
论书本利用二极管实现与门功能的电路图。
体会二极管的单向导电性在这里所起的作用。
2. 或门电路实物投影课本实验二—右图:请同学们观察与思考下列问题: (1)只有S1闭合,灯泡亮吗?(2)只有S2闭合,灯泡亮吗? (3)S1、S2同时闭合,灯泡亮吗?(4)开关闭合,逻辑“真”,用“1”表示,反之“假”用“0”表示;同理灯泡亮,用“1”,灯泡灭,用“0”,请同学们完成课本上或逻辑真值表.(如右图) 或门符号: (如右图)3. 非门电路实物投影课本实验三—右图:请同学们观察与思考下列问题:(1) 灯泡什么时候亮? (2) 灯泡什么时候熄灭?(3) 开关闭合,逻辑“真”,用“1”表示,反之“假”用“0”表示;同理灯泡亮,用“1”,灯泡灭,用“0”,请同学们完成课本上非逻辑真值表. 非门符号如右图。
第四章第四节逻辑电路与自动控制【教学目的】
1、认识与、或、非门电路的逻辑符号,知道它们的逻辑真值关系;
2、能对与门、或门、非门电路进行简单的应用.由这三种基本门电路组成
的复合门电路广泛应用于自动控制、数控车床、全自动洗衣机的程序控制等方
面
【教学重点】
三种门电路的逻辑功能
【教学难点】
理解逻辑关系的涵义以及动手操作验证基本门电路的逻辑功能
【教学媒体】
【教学安排】
【新课导入】
新课引入:让学生列举我们家庭生活中有哪些数字设备?
提出问题:这些数字设备是如何工作的?它们是如何记录信号和传输信号的?我们就像生活在数字化技术的“海洋”里,越来越多的数字电子设备正在走进我们
的千家万户,那么什么是数字化技术?有什么优点?让我们一起走进数字信号
技术的基础电路——门电路。
首先说明:在计算机中用二进制数“0”和“1”表示假和真可以使计算
速度加快。
而在门电路中也用0和1表示条件不成立或成立。
【新课内容】
1.与门电路
实物投影课本实验一——如右
图:
请同学们观察与思考下列问题:
(1)只有S1闭合,灯泡亮吗?
(2)只有S2闭合,灯泡亮吗?
(3)什么时候灯泡才亮?
(4)假设开关闭合,逻辑“真”,用“1”表示,反之“假”用“0”表示;同理灯
泡亮,用“1”,灯泡灭,用“0”,完成课本的真值
表.如右图所示。
教师:与门的输出输入看起来象数学的什么运算?——乘法
教师:对,与门的“与”在逻辑上就是共同的意思,即当全部条件共同具备时,才能产生一定的结果。
与门符号如右。
论书本利用二极管实现与门功能的电路图。
体会二极管的单向导电性在这里所起的作用。
2.或门电路
实物投影课本实验二—右图:
请同学们观察与思考下列问题:
(1)只有S1闭合,灯泡亮吗?
(2)只有S2闭合,灯泡亮吗?
(3)S1、S2同时闭合,灯泡亮吗?
输入输出A(S1)B(S2)Z(Q)
0 0
0 1
1 0
1 1
输入输出A(S1)B(S2)Z(Q)
(4)开关闭合,逻辑“真”,用“1”表示,反之
“假”用“0”表示;同理灯泡亮,用“1”,灯泡灭,用“0”,请同学们完成课本上或逻辑真值表.(如右
图)
或门符号: (如右图)
3.非门电路
实物投影课本实验三—右图:请同学们观察与思考下列
问
题:
(1)灯泡什么时候亮? (2)灯泡什么时候熄灭?
(3)
开关闭合,逻辑“真”,用“1”表示,反之“假”用“0”
表示;同理灯泡亮,用“1”,灯泡灭,用“0”,请同学们完成课本上非逻辑真值表. 非门符号如右图。
4.门电路的应用
三种基本的门电路在实践中更多的是以组合的形式出现复合门电路,这此复合的门电路可以制成各种编码器,译码器,计数器,触发器,存储器等,广泛应用于社会生产和人们生活中,如本节课开头我们列举的数字设备等.下面通过实验来探究
门电路的逻辑功能. (1)非门电路的应用实例
: 简易火警报警器——请同学们看书本
P85,右下角
0 0 0 1 1 0 1
1
输入输出S Q
1 0
的图。
讨论其电路结构。
请大家画成常见的电路图形式。
(如右图所示)
可以看出,该电路图是一个应用非门构成的电路.图中R是可变电阻,R’是一个热敏电阻,L是一个蜂鸣器,G是一个非门。
请大家回顾上一节课的分组实验中,老师请你们测过热敏电阻,它有什么特
点?(温度升高时阻值降低)——对,这是一种负温度系数的热敏电阻,当温
度较低时,热敏电阻的电阻值非常大,而在电路中是由R和R’串联分压。
R’远大于R;使A点表现为高电势——1,输出为0,蜂鸣器两端无电势差,不发声。
而当火警发生时,热敏电阻的阻值就会降低,从而远小于电阻R的阻值.从而使输入端A点的电势接近0,非门输出端为高电势,这样蜂鸣器两端获得一个能
发声的工作电压,蜂鸣器就会发出声音报警.
[拓展] 由于电阻R和R’之间存在一个分配电压的问题,因此,调节可变电阻尺,可以改变报警器的灵敏度.想一想,为了使报警器更灵敏,R应取得大一些,还是小一些?
(2)与门电路的应用实例:温度和水位自动控制电路(如书P85)在锅炉、冰箱、空调和热水器等用电器上都需要温度控制。
比如热水器,我
们希望设定温度为80oC的话,要是水温经散热后一低于该设定,就能自动加热。
但是又要防止一个危险,如果水位低于某处,加热器是不能启动的,因为这时
内部空气多,加热容易使容器爆裂。
请大家思考一下,这里的条件和加热器启
动的结果之间有什么逻辑关系?可以用什么门电路来实现?
学生讨论——把温度低于设定值做为一个条件;把水位高于临界线做为一个
条件,只有当两个条件都是真——1的情况,加热器才能启动——1;这是与的关系。
教师:很好。
我们来看看书上的电路图,请大家具体讨论一下,A的电势高低是怎样表达了温度高时为0,温度低时为1的条件的?(类似于火警报警器,可用Y与R T串联分压来解释)B的电势为什么又和水位能联系起来?(当水位低时,R所在线断路,R为等势体,其电势为零,水位高与接触器时,R电路接通,B电势为+5V——输入为1)
而J为继电器,教师简单画出电磁铁和衔铁,略述继电器的构造和原理。
但
AB条件同时成立时输出的Z为高电势1,所以J两端有电势差,将有电流产生
磁性,吸引衔铁,接同加热电路。
使水温升高。
5.巩固练习:手册例3——要求学生用两个门电路实现三人表决的功能
(先一或门再一与门)
小结——门电路可以看作是一种条件开关。
它有一个或多个输入端和一个输出
端。
只有当输入信号满足一定的条件时,门才开启,信号才能通过。
条件得不
到满足,门就关闭,信号就不能通过。
换句话说,门电路的输出和输入之间存
在着一定的逻辑关系。
不同的门电路,输出与输入之间的逻辑关系也不同。
【课后作业】
【课后反思】。