2018-2019学年高中物理教科版选修3-1学案:第2章 8 逻辑电路和控制电路 Word版含答案
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逻辑电路和控制电路简单的逻辑电路——门电路教学设计【教学目标】1、知道数字电路和模拟电路的概念,了解数字电路的优点。
2、知道“与”门、“或”门以及“非”门电路的特征、逻辑关系及真值表。
3、初步了解“与”门、“或”门以及“非”门电路在实际问题中的应用。
【教学重点】“与”门、“或”门和“非”门的功能。
【教学难点】各种门电路的逻辑关系。
【教学器材】多媒体设备、电路演示板、干电池、小灯泡、电键、导线等。
【教学过程】一、引入课题情景1:(投影)数码相机、数码摄影机、条形码、遥控器和数字电视机图片。
这些电子产品都是伴随数字技术的发展而出现的,还有信息高速公路,电脑多媒体,移动电话系统等也都运用到数字技术,为什么称之为数字技术呢?让我们先来看一下这样两类电信号。
情景2:模拟信号和数字信号(用多媒体课件演示两种信号)设问:这两种信号有什么不一样?如图1中的这种信号,它的电压随时间是连续变化的,比如音频电信号,我们把它叫做模拟信号。
如图2显示的电信号是跳跃式变化的,它们通常只有两种状态,即高电势(比如5v)和低电势(比如0v),高电势和低电势可以分别用数字“1”和“0”来表示,这样我们就可以用“1”和“0”组成的一串数字来表示这个电信号了,所以这类信号被称为数字信号。
数字技术中处理数字信号的电路叫做数字电路。
逻辑电路是数字电路的基本组成部分,今天我们就来学习逻辑电路中的基本门电路。
二、教学过程1.“与”门我们先来看一个简单的电路(图3),让学生判断两个开关的状态怎样决定了这个灯是亮还是灭(见表1)。
1、一个事件的几个条件都满足后,该事件才能发生。
我们把这种关系叫做“与”逻辑关系。
2、具有“与”逻辑关系的电路——“与”门电路思考与讨论某单位财务室为了安全,规定不准一个人单独进入。
为此,在门上以如图所示的方式安装两把锁。
只有甲与乙两个人同时打开各自的锁时,门才打开。
它体现了——“与”逻辑关系在生活中还有哪些事例体现了“与”逻辑关系?爱迪生:成功=99%汗水+1%天才即使再聪明的人也要勤奋,才能获得成功如果规定开关闭合为“1”,断开为“0”,灯泡L亮为“1”,灭为“0”,那么表中开关和灯泡所处的状态就数字化了表2中开关是控制条件,而灯泡L是控制的结果,我们把这种表示各种控制条件和对应控制结果的表格,叫做真值表。
8 逻辑电路和控制电路[学习目标] 1.初步了解简单的逻辑电路及表示符号. 2.通过实验理解“与”“或”和“非”门电路在逻辑电路中的结果与条件的逻辑关系,会用真值表表示一些简单的逻辑关系.(重点、难点) 3.初步了解集成电路的作用及发展情况.一、常见的逻辑电路 1.逻辑电路(1)概念:输出与输入之间存在一定逻辑关系的电路.(2)最简单的逻辑电路——有触点的开关电路:手动或继电器控制. ①电路如图1 ②真值表如表1图1 表12.常见的逻辑电路 (1)开关“与”电路①“与”逻辑关系:一个事件的几个条件都满足后该事件才能发生. ②开关“与”电路(如图所示). ③真值表(2)开关“或”电路①“或”逻辑关系:一个事件的几个条件中,只要有一个条件得到满足,事件就会发生. ②开关“或”电路(如图所示). ③真值表(3)①“非”逻辑关系:输出状态与输入状态相反.②开关“非”电路(如图所示).③真值表二、用二极管实现“与”电路和“或”电路1.特点(1)动作速度快.(2)可靠性极高.2.实现方法:“与”电路和“或”电路可以用二极管来实现,而“非”电路需用三极管来实现.三、集成电路1.应用:逻辑电路是计算机和自动化设备中的重要组成部分,在生产、生活中有着广泛的运用.2.优点:体积小、方便、可靠,适用于系列化、标准化生产等.3.发展进程(1)第一台电子计算机诞生于1946年.(2)1947年,晶体三极管的发明给计算机提供了新的电子器件,1956年研制成功的第一台晶体管计算机,成为第二代电子计算机的开端.(3)1958年研制出第一个半导体集成电路.(4)1964年生产出由混合集成电路作为电子器件的第三代电子计算机.1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)如果一个事件的几个条件都满足后,该事件才能发生,这种关系叫作“与”逻辑关系.( )(2)如果几个条件中,只要有一个条件得到满足,某事件就会发生,这种关系叫作“或”逻辑关系. ( )(3)一个“与”门电路和一个“非”门电路组合在一起,组成一个复合门电路,称为“与非”门.( ) (4)在生产生活中,逻辑电路是自动控制电路的核心. ( )[答案] (1)√ (2)√ (3)√ (4)√2.(多选)在基本逻辑电路中,何种逻辑门电路当其所有输入均为“0”时,输出不是“1”的是( )A .“与”门电路B .“或”门电路C .“非”门电路D .都不可能AB [当所有输入都为“0”时,“与”门电路输出为“0”,“或”门电路输出为“0”,“非”门电路输出为“1”,A 、B 选项正确,C 、D 选项错误.]3.在如图所示的复合电路中,A 、B 、C 为门电路的输入端,现欲使Y 输出“0”,如果C 输入端为“0”,则A 、B 两端分别输入( )A .0 0B .0 1C .1 0D .1 1A [当C 端输入“0”,“非”电路输出“1”,输出端Y 输出“0”时,可知“或”电路的输出端必须为“0”,则A 、B 端的输入分别为0,0,A 正确.](1)开关“与”电路的输出电压P随时间变化的关系;(2)开关“或”电路的输出电压P随时间变化的关系.思路点拨:①“与”逻辑关系是当两个输入端都有信号输入时,输出端才有信号输出.②“或”逻辑关系是当两个输入端的任意一个有信号输入时,输出端均有信号输出.[解析](1)对“与”电路,先做出A、B、P的真值表,然后再确定输出电压P与时间的变化关系.所以U P(2)对“或”电路,先做出A、B、P的真值表,然后再确定输出电压P与时间的变化关系.所以U P[答案]见解析对“与”电路、“或”电路及真值表中“0”“1”的理解(1)“与”“或”电路有两个输入端,输出由两输入共同决定,而“非”电路只有一个输入端,其输出跟输入恰好相反.(2)逻辑电路中的“0”和“1”不是表示数量而是表示事物矛盾双方的一种符号.为了保障行驶安全,一种新型双门电动公交车安装了如下控制装置:只要有一扇门没有关紧,汽车就不能启动.如果规定:车门关紧时为“1”,未关紧时为“0”;当输出信号为“1”时,汽车可以正常启动行驶,当输出信号为“0”时,汽车不能启动.能正确表示该控制装置工作原理的逻辑门是 ( )A.“与”门B.“或”门C.“非”门D.“与非”门A[只要有一扇门没有关紧,汽车就不能启动,所以只要有一个输入为“0”,输出就是“0”,所以应该是“与”门.]1逻辑功能,要对门电路的种类进行合理地选取,这就要求:(1)准确地分析一些实例的条件与结果之间的逻辑关系.(2)熟记“与”“或”“非”三种门电路的逻辑关系和真值表.(3)理解条件与结果之间的关系.2.在门电路的问题分析中,门电路往往要和一些常用的电学元件(如电阻、开关、热敏电阻、光敏电阻、二极管等)一起构成电路,通过电路中某一部分的变化(开关的通断、电阻的变化等)实现门电路输入端的电压变化,即电势的高低变化,从而通过门电路的输出端达到控制电路的目的,因此在分析这类问题时,除熟练掌握各种门电路的作用外,还要熟练掌握电路的动态变化规律,准确判断出电路,尤其是门电路部分的电势高低的变化,从而达到正确解决问题的目的.【例2】如图为监控汽车安全带使用情况的报警电路.S为汽车启动开关,汽车启动时S闭合,R T为安全带使用情况检测传感器,驾驶员系好安全带时R T阻值变大.要求当驾驶员启动汽车但未系安全带时蜂鸣器报警.则在图中虚线框内应接入的元件是( )A.“非”门B.“或”门C.“与”门D.“与非”门C[系好安全带,电阻R T变大,未系好安全带,电阻R T变小,根据闭合电路的欧姆定律可知,未系好安全带时,与R T相连的输入端为高电势,同时启动汽车,蜂鸣器报警,满足这些条件的门电路是“与”门电路.]复合逻辑电路真值表的确定方法(1)如果A、B输入分别经过一个“非”电路,它们各自的输出Y1、Y2又组成一个“与”电路或“或”电路,最后输出Y,则Y的值直接取决于Y1、Y2.(2)判断复合逻辑电路的最终输出结果时,分析思路一般是“从前向后”,先分析第一个逻辑电路的输出结果,再判断第二个,依此类推.在车门报警电路中,两个按钮开关分别装在汽车的两扇门上,只要有开关处于断开状态,报警灯就发光.能实现此功能的电路是( )D[只要有开关处于断开状态,报警灯就发光属于“或”门电路,分析电路可知,只有D 项正确.]1.以下关于数字信号和模拟信号说法正确的是 ( )A.数字信号在大小上不连续,时间上连续,而模拟信号则相反B.数字信号在大小上连续,时间上不连续,而模拟信号则相反C.数字信号在大小和时间上均不连续,而模拟信号则相反D.数字信号在大小和时间上均连续,而模拟信号则相反C[根据数字信号和模拟信号的特点可知,数字信号在大小和时间上均不连续,模拟信号在大小和时间上均连续,故选项C正确.]2.(多选)如图所示是一个三输入端复合门电路,当C端输入“1”,输出端P输出“1”时,A、B端的输入分别可能是( )A.0、0 B.0、1C.1、0 D.1、1BCD[由于C、P均为“1”,而该电路为“与”门,则另一输入必为“1”,此输入为“或”门的输出,由此知A、B应为“0、1”、“1、0”或“1、1”,即选项B、C、D正确.] 3.下表是某逻辑电路的真值表,该电路是( )D[ “与”门电路的逻辑功能是两个输入端只要有一端是“0”,输出端就是“0”,真值表是:可见D。
《逻辑电路和控制电路》逻辑电路是指以实现二进制数字运算为目的的电路,“逻辑电路”的实现,也需要依靠我们常见的各种电路连接方式以及控制元件。
教材在对三种基本逻辑电路对应的实现方式进行介绍后,提供了一些实例帮助学生了解基于逻辑电路的控制电路,如自动门控制电路、举重裁判控制器和楼梯开关等电路,消除逻辑电路、控制电路、数字电路这些概念的神秘感,拓宽了学生的知识面,激发了学生学习物理的积极性。
1. 知道“与”逻辑电路、“或”逻辑电路 和“非”逻辑电路 三种基本逻辑电路。
2.了解由基本逻辑电路可组成的一些控制电路。
3. 感悟电路知识应用蕴藏着无穷的潜力。
1.重点:三种逻辑电路的逻辑关系2.难点:逻辑电路的应用《逻辑电路和控制电路》多媒体课件、声光控感应灯、三种逻辑电路演示示教板、电压表等【课堂引入】问题:逻辑电路是计算机和自动化设备中的重要组成部分,它是如何运算和控制的呢?我们来学习第八节――逻辑电路和控制电路。
【课堂学习】学习活动一:认识常见的逻辑电路问题1:在计算机课程中我们经常遇见一些有关数字电路的概念,如模拟信号与数字信号、模拟电路与数字电路、二进制等,它们分别表示什么意义呢?1、 模拟信号与数字信号:自然界的物理量尽管各不相同,但就变化规律的特点来看可分为两类:一类是连续变化的量,如模拟语言的音频信号,称为模拟信号;另一类是不连续的量,例如自动生产线的产品计数器输出的信号,称为数字信号.数字信号在变化中只有两个对立状态:“有”或“没有”(如图所示)2、数字电路:用来传输数字信号,或对数字信号进行变换、放大或测量等工作的电路叫数字电路.3、进位制与二进制:我们日常生活和工作中最常用的计数进位制是十进制,每一位用0~9十个数码来表示,低位和相邻高位之间的关系是逢十进一;在数字电路中应用最广的是二进制,在二进制中,每一位仅有0和1两个可能的数码,低位和相邻高位之间的关系是逢二进一.注意 (1) 数字信号传输信息比利用模拟信号抗干扰能力强,现代电子技术中,往往把模拟信号先转换为不连续的数字信号(叫做“量化”或“离散化”),再进行放大、计数、译码等处理.模拟信号 数字信号(2) 数字信号通常用二进制“0”和“1”组合的数码表示,表现为电信号就是一连串脉冲和电平变化.例如产品计数器电子线路的输出端,每当1件产品通过时就输出1个脉冲――输出端的电势有短暂的突然升高;用二进制数表示时可以用“1”表示高电平,用“0”表示低电平,或者说用“1”表示有脉冲,用“0”表示无脉冲.所以说,数字电路只有“0”和“1”两种状态.4、真值表:将一个逻辑电路的各个输入端所有可能的取值,和输出端相应的取值,共同排在一张表上,叫真值表.因为真值表列举了所有可能的事件,所以给出真值表便能全面反映一个逻辑电路的功能.可见,真值表是研究逻辑电路的一种重要手段.问题2:最简单的逻辑电路有几种?它们的输入与输出关系如何?1、“与”逻辑电路如右图所示,两个开关A 、B 串联起来控制同一灯泡L ,显然,只有A “与” B 同时闭合时,灯L 才会亮.在这个事件中,A 、B 闭合是条件,灯L 亮是结果.象这样一个事件的几个条件都满足后,该事件才能发生,我们把这种关系叫做“与”逻辑关系.具有“与”逻辑关系的电路称为“与”逻辑电路。
8.逻辑电路和控制电路[先填空]1.开关“与”电路(1)“与”逻辑关系:一个事件的几个条件都满足后该事件才能发生.(2)开关“与”电路图2-8-1(3)真值表2.开关“或(1)“或”逻辑关系:一个事件的几个条件中,只要有一个条件得到满足,事件就会发生.(2)开关“或”电路图2-8-2(3)真值表3.开关(1)“非”逻辑关系:输出状态与输入状态相反(2)开关“非”电路图2-8-3(3)真值表[再判断]1.“与”电路中,只要AB两个输入端有一个是“1”时,输出端就是“1”.(×) 2.“与”电路中,只有AB两个输入端都是“0”时,输出端才是“1”.(×) 3.“非”门电路的逻辑关系是输出状态与输入状态相反.(√)[后思考]某同学可以从前门进教室,也可以经后门进教室,这体现了一种什么逻辑关系?【提示】该同学走前门或后门,都可以实现进入教室这一结果,这体现了“或”逻辑关系.[合作探讨]探讨1:如果一个电路的两个开关同时闭合,电路中的用电器才能工作,此电路存在什么逻辑关系?【提示】“与”逻辑关系.探讨2:如果一个电路的两个开关任意闭合其中一个,电路中的用电器都能工作,此电路存在什么逻辑关系呢?【提示】“或”逻辑关系.[核心点击]三种门电路的对比C表示结果如图2-8-4所示为三个门电路符号,A输入端全为“1”,B输入端全为“0”.下列判断正确的是()图2-8-4A.甲为“非”门,输出为“1”B.乙为“与”门,输出为“0”C.乙为“或”门,输出为“1”D.丙为“与”门,输出为“1”【解析】甲为“非”门,输出为“0”,乙为“或”门,输出为“1”,丙为“与”门,输出为“0”,故C正确.【答案】 C[迁移1]如图2-8-5所示,表示输入端A、B的电势随时间的变化关系,完成下题.求:【导学号:96322050】图2-8-5(1)“与”门电路的输出电压Z随时间变化的关系;(2)“或”门电路的输出电压Z随时间变化的关系.【解析】(1)对“与”逻辑关系,先作出A、B、Z的真值表,然后再确定输出Z与时间的变化关系.Z(2)对“或”逻辑,先作出A、B、Z的真值表,然后再确定输出Z与时间的变化关系.Z【答案】见解析图分析逻辑关系的基本思路(1)明确什么是条件,什么是结果.(2)看条件与结果的内在联系,即符合哪种门电路.(3)根据门电路的特点写出真值表或逻辑表达式.[先填空]1.用二极管实现“与”电路和“或”电路“与”电路和“或”电路的逻辑关系可通过二极管来实现,“非”电路的逻辑关系可通过三极管来实现.其优点是:速度快,可靠性高.2.集成电路集成电路是以半导体材料为基片,将组成电路的各种元件(如:电阻、电容、二极管等)和连线集成在同一基片上,成为具有一定功能的微电路系统,这就是集成电路,它具有分立元件无可比拟的优点,主要优点有:体积小、质量轻、可靠性高、运算速度快、成本低廉等.3.“复合”门电路由两个基本门电路组合在一起构成复合门电路,实现对电路的控制,在实际控制电路中较为常见.[再判断]1.集成电路技术的发展,已经成为一个国家电子技术发展的重要标志.(√) 2.集成电路的特点体积小,功能多,但专用性不强.(×)[后思考]为什么世界上很多国家都在研制集成电路?【提示】集成电路体积小、功能多、方便、可靠,适合系列化、标准化生产,它是一个国家电子技术发展的重要标志.[合作探讨]由两个基本门电路组合在一起的复合门电路的输出是怎样确定的呢?【提示】判断复合门电路的最终输出结果时,分析思路一般是“从前向后”,先分析第一个门电路的输出结果,再判断第二个,依此类推.[核心点击]1.“与非”门:一个“与”门电路和一个“非”门电路组合在一起,组成一个复合门电路,称为“与非”门,如图2-8-6所示.可简化为图2-8-6其真值表为2.个“或非”门,如图2-8-7所示.可简化为图2-8-7其真值表为如图2-8-8所示,低电位报警器由两个基本门电路与蜂鸣器组成,该报警器只有当输入电压过低时蜂鸣器才会发出警报.其中()图2-8-8A.甲是“与门”,乙是“非门”B.甲是“或门”,乙是“非门”C.甲是“与门”,乙是“或门”D.甲是“或门”,乙是“与门”【解析】由“与门”和“非门”的真值表可知选项A错.由“或门”和“非门”的真值表可判断,选项B正确.由“与门”和“或门”的真值表可以判断,选项C错.由“或门”和“与门”的真值表可判断,选项D错.【答案】 B[迁移2]如图2-8-9所示为两个“非”门和一个“或”门组成的复合门电路,请在表中填写该门电路的真值表.图2-8-9【解析】的真值表如表所示:复合门电路真值表的确定方法如果A、B输入分别经过一个“非”门电路,它们各自的输出Z1、Z2又组成一个“与”门电路或“或”门电路的,最后输出Z,则Z的值直接取决于Z1、Z2.学业分层测评(十四)(建议用时:45分钟)[学业达标]1.逻辑电路的信号有两种状态:一是高电位状态,用“1”表示;另一种是低电位状态,用“0”表示.关于这里的“1”和“0”,下列说法中正确的是() A.“1”表示电压为1 V,“0”表示电压为0 VB.“1”表示电压为大于或等于1 V,“0”表示电压一定为0 VC.“1”和“0”是逻辑关系的两种可能取值,不表示具体的数值D.“1”表示该点与电源正极相连,“0”表示该点与电源负极相连【解析】门电路是用来控制信号的“通过”或“截断”的一种开关电路.根据指定条件,门电路对输入、输出的因果关系作出判断.门电路的输入、输出信号都以电位的高低来表示.若把高电位看做有信号,表示某个条件存在或信号能通过,且以符号“1”表示;把低电位看做无信号,表示某个条件不存在或信号不能通过,以符号“0”表示.这种逻辑关系称为正逻辑,反之则称为负逻辑.在通常情况下,不加说明的都指正逻辑,所以“1”和“0”只是两个符号,是两种变量的可能的取值.故C选项正确.【答案】 C2.在基本逻辑电路中,何种逻辑门电路当所有输入均为0时,输出是1() A.“与”门电路B.“或”门电路C.“非”门电路D.都不可能【解析】根据“与”门、“或”门、“非”门的真值表可知,C正确,A、B、D错误.【答案】 C3.走廊里有一盏电灯,在走廊两端各有一个开关,我们希望不论哪一个开关接通都能使电灯点亮,那么设计的电路为()A.“与”门电路B.“非”门电路C.“或”门电路D.上述答案都有可能【解析】走廊两端的开关,只要满足其中1个为“1”,则输出端就为“1”,故满足Z=A+B,即体现了“或”逻辑,故C正确,A、B、D错误.【答案】 C4.热水器在使用时,只有在既没有熄灭指示灯又没有停水的情况下才能使热水器工作,这种情况若用逻辑关系来表示,属于哪种逻辑()【导学号:96322147】A.“与”逻辑D.“或”逻辑C.“非”逻辑D.以上均不是【解析】由于要满足指示灯没熄灭、没停水两个条件,热水器才能工作,只要有任意一个条件不满足,热水器均不能工作,故为“与”逻辑关系.【答案】 A5.关于下列门电路的符号(如图2-8-10所示),下列说法中正确的是()图2-8-10A.甲为“非”门、乙为“与”门、丙为“或”门B.甲为“与”门、乙为“或”门、丙为“非”门C.甲为“非”门、乙为“或”门、丙为“与”门D.甲为“或”门、乙为“与”门、丙为“非”门【解析】三个门电路符号,甲为“非”门,乙为“或”门,丙为“与”门,故C正确.【答案】 C6.联合国安理会每个常任理事国都拥有否决权,假设设计一个表决器,常任理事国投反对票时输入“0”,投赞成或弃权时输入“1”,提案通过为“1”,通不过为“0”,则这个表决器应具有哪种逻辑关系()A.“与”门B.“非”门C.“或”门D.“与非”门【解析】联合国规定,只要常任理事国有一个反对,提案就不能通过,这和“与”门的逻辑关系一致.【答案】 A7.请根据下面所列的真值表,从四幅图中选出与之相对应的一个门电路() 【导学号:96322148】【解析】从真值表可看出不是单一的“与”、“或”关系,更不是单一的“非”关系,一定对应一个复合门电路,从真值表分析可得应为“与非”复合门电路,D选项正确.【答案】 D8.在举重比赛中,有甲、乙、丙三名裁判,其中甲为主裁判,乙、丙为副裁判,当主裁判和一名以上(包括一名)副裁判认为运动员上举合格后,才可发出合格信号,试列出真值表.【解析】设甲、乙、丙三名裁判的裁判意见为逻辑变量A、B、C,裁判结果为Z,并且对于A、B、C设:判上举合格为逻辑“1”,不合格为逻辑“0”.对于Z设:上举合格为逻辑“1”,不合格为逻辑“0”.根据题意及上述假设列出真值表如下表所示.[能力提升]9.(多选)两个人负责安装一个炸药包,然后起爆,两个人分别控制两个相串联的开关.只有当两个人都撤出危险区,在安全区把开关接通时,炸药包才能爆炸.如果有一人未撤出危险区,开关没有接通,炸药包就不能起爆,这就是“与”的概念.如果用“0”表示不起爆,“1”表示起爆,用“×”表示“与”的运算符号,则下列运算式正确的是()A.0×0=0,表示二人都不起爆,炸药包不爆炸B.0×1=l,表示一个不起爆,另一人起爆,炸药包爆炸C.1×0=1,表示一人起爆,另一人不起爆,炸药包爆炸D.1×1=1,表示二人都起爆,炸药包爆炸【解析】只有两人都接通开关时,炸药包才能爆炸,这是“与”逻辑关系,对于“与”逻辑关系,只有输入都为“1”时输出才是“1”,只要输入有一个是“0”,则输出为0,故A、D正确,B、C错误.【答案】AD10.(多选)如图2-8-11是一个三输入端三个门电路组成的复合门电路,当C 端输入“0”时,A、B端输入为何值时输出端Y输出为“0”()图2-8-11A.00B.01C.10D.1 1【解析】C输入为“0”、输出为“1”,经过“与”关系后输出为“0”,则A、B经“与”关系后输出一定为“0”,所以A、B输入为0、0或0、1或1、0,选项A、B、C正确.【答案】ABC11.(多选)如图2-8-12所示为由二极管构成的逻辑电路,A、B为输入端,Z 为输出端,高电位用真值“1”表示,低电位用真值“0”表示,则()【导学号:96322149】图2-8-12A.A=0,B=0时Z=0B.A=1,B=0时Z=1C.A=0,B=1时Z=1 D.A=1,B=1时Z=1【解析】当A、B中有一个处于低电位,真值为“0”时,二极管导通,Z则处于低电位,真值为“0”,故A正确,B、C错误.当A、B均处于高电位,真值为“1”时,两个二极管均截止,Z处于高电位,真值为“1”,D正确.【答案】AD。
8. 逻辑电路和控制电路-教科版选修3-1教案1. 教学目标通过本节课的学习,学生应该达到以下目标:1.了解逻辑电路和控制电路的概念、组成和分类;2.熟悉逻辑门的逻辑函数和符号;3.掌握逻辑门的常见应用;4.理解同步电路和异步电路的基本原理;5.能够使用逻辑门和时序电路设计并实现简单的数字系统。
2. 教学内容1.逻辑电路的基础概念1.逻辑电路的定义;2.逻辑电路的分类;3.逻辑门的概念和功能;4.逻辑门的逻辑函数和符号;5.逻辑门的真值表和特性方程;6.逻辑门的组合和级联。
2.逻辑电路的应用1.逻辑电路的常见应用;2.逻辑门的组合电路和时序电路的设计原理。
3.控制电路的基础概念1.控制电路的定义;2.同步电路和异步电路的基本概念;3.控制电路的分类。
4.控制电路的应用1.控制电路的常见应用;2.时序电路的设计原理和应用。
3. 教学重点和难点•教学重点:逻辑电路和控制电路的基础概念、逻辑门的逻辑函数和符号,以及逻辑电路和控制电路的常见应用。
•教学难点:同步电路和异步电路的基本原理,以及时序电路的设计原理。
4. 教学方法本节课采用讲授与实践相结合的教学方法。
在讲解各个概念和理论知识的同时,通过实验和示例演示,加深学生对逻辑电路和控制电路的理解和掌握。
5. 教学资源1.逻辑电路和控制电路的教材和辅助教材;2.逻辑门和时序电路的模拟实验电路板。
6. 教学评估本节课的教学评估主要包括以下内容:1.学生在学习过程中的反馈;2.实验和作业的成绩;3.期中和期末考试的成绩。
7. 参考文献1.冯敬业. 《数字电路与逻辑设计》. 清华大学出版社, 2009.2.酆建华, 吴侃. 《计算机组成原理》. 中国铁道出版社, 2013.3.杨伟民, 王勇. 《数字电路与逻辑设计教程》. 机械工业出版社, 2008.。
8逻辑电路和控制电路
[知识梳理]
一、开关“与”电路
1.“与”逻辑关系:一个事件的几个条件都满足后该事件才能发生.
2.开关“与”电路(如图2-8-1所示).
3.真值表
二、开关“或”电路
1.“或”逻辑关系:一个事件的几个条件中,只要有一个条件得到满足,事件就会发生.
2.开关“或”电路(如图2-8-2所示).
3.真值表
三、开关“非”电路
1.“非”逻辑关系:输出状态与输入状态相反.
2.开关“非”电路(如图2-8-3所示).
3.真值表
[基础自测]
1.思考判断
(1)如果一个事件的几个条件都满足后,该事件才能发生,这种关系叫作“与”逻辑关系.()
(2)如果几个条件中,只要有一个条件得到满足,某事件就会发生,这种关系叫作“或”逻辑关系.()
(3)一个“与”门电路和一个“非”门电路组合在一起,组成一个复合门电路,称为“与非”门.()
(4)在生产生活中,逻辑电路是自动控制电路的核心.()
[答案](1)√(2)√(3)√(4)√
2.(多选)在基本逻辑电路中,何种逻辑门电路当其所有输入均为“0”时,输出不是“1”()
【导学号:12602143】A.“与”门电路B.“或”门电路
C.“非”门电路D.都不可能
AB[当所有输入都为“0”时,“与”门电路输出为“0”,“或”门电路输出为“0”,“非”门电路输出为“1”,A、B选项正确,C、D选项错误.]
[合作探究·攻重难]
三种门电路的理解
开关闭合时灯不亮,逻辑关系表示为表示结果成立, 如图2-8-4所示,表示输入端A 、B 的电势随时间的变化关系,完成下题.求:
图2-8-4
(1)开关“与”电路的输出电压P 随时间变化的关系; (2)开关“或”电路的输出电压P 随时间变化的关系.
思路点拨:①“与”逻辑关系是当两个输入端都有信号输入时,输出端才有信号输出.
②“或”逻辑关系是当两个输入端的任意一个有信号输入时,输出端均有信号输出.
[解析] (1)对“与”电路,先做出A 、B 、P 的真值表,然后再确定输出电压P 与时间的变化关系.
所以U P随时间变化关系如图所示:
(2)对“或”电路,先做出A、B、P的真值表,然后再确定输出电压P与时间的变化关系.
所以U P随时间变化如图所示:
[答案]见解析
[针对训练]
1.为了保障行驶安全,一种新型双门电动公交车安装了如下控制装置:只要有一扇门没有关紧,汽车就不能启动.如果规定:车门关紧时为“1”,未关紧时为“0”;当输出信号为“1”时,汽车可以正常启动行驶,当输出信号为“0”时,汽车不能启动.能正确表示该控制装置工作原理的逻辑门是() A.“与”门B.“或”门
C.“非”门D.“与非”门
A[只要有一扇门没有关紧,汽车就不能启动,所以只要有一个输入为“0”,输出就是“0”,所以应该是“与”门.]
逻辑电路的设计与应用
1.逻辑电路在实际中有着广泛的应用,有时需要通过设计一些简单的门电路完成相关的逻辑功能,要对门电路的种类进行合理地选取,这就要求:
(1)准确地分析一些实例的条件与结果之间的逻辑关系.
(2)熟记“与”“或”“非”三种门电路的逻辑关系和真值表.
(3)理解条件与结果之间的关系.
2.在门电路的问题分析中,门电路往往要和一些常用的电学元件(如电阻、开关、热敏电阻、光敏电阻、二极管等)一起构成电路,通过电路中某一部分的变化(开关的通断、电阻的变化等)实现门电路输入端的电压变化,即电势的高低变化,从而通过门电路的输出端达到控制电路的目的,因此在分析这类问题时,除熟练掌握各种门电路的作用外,还要熟练掌握电路的动态变化规律,准确判断出电路,尤其是门电路部分的电势高低的变化,从而达到正确解决问题的目的.
如图2-8-5为监控汽车安全带使用情况的报警电路.S为汽车启动开关,汽车启动时S闭合,R T为安全带使用情况检测传感器,驾驶员系好安全带时R T 阻值变大.要求当驾驶员启动汽车但未系安全带时蜂鸣器报警.则在图中虚线框内应接入的元件是()
A.“非”门B.“或”门
C.“与”门D.“与非”门
图2-8-5
C[系好安全带,电阻R T变大,未系好安全带,电阻R T变小,根据闭合电路的欧姆定律可知,未系好安全带时,与R T相连的输入端为高电势,同时启动汽车,蜂鸣器报警,满足这些条件的门电路是“与”门电路.]
[针对训练]
2.在车门报警电路中,两个按钮开关分别装在汽车的两扇门上,只要有开关处于断开状态,报警灯就发光.能实现此功能的电路是()
【导学号:12602144】
D[只要有开关处于断开状态,报警灯就发光属于“或”门电路,分析电路可知,只有D项正确.]
[当堂达标·固双基]
1.以下关于数字信号和模拟信号说法正确的是()
A.数字信号在大小上不连续,时间上连续,而模拟信号则相反
B.数字信号在大小上连续,时间上不连续,而模拟信号则相反
C.数字信号在大小和时间上均不连续,而模拟信号则相反
D.数字信号在大小和时间上均连续,而模拟信号则相反
C[根据数字信号和模拟信号的特点可知,数字信号在大小和时间上均不连续,模拟信号在大小和时间上均连续,故选项C正确.]
2.(多选)如图2-8-6所示是一个三输入端复合门电路,当C端输入“1”,输出端P输出“1”时,A、B端的输入分别可能是()
【导学号:12602145】A.0、0B.0、1
C.1、0 D.1、1
图2-8-6
BCD[由于C、P均为“1”,而该电路为“与”门,则另一输入必为“1”,此输入为“或”门的输出,由此知A、B应为“0、1”、“1、0”或“1、1”,即选项B、C、D正。