2019-2020學(xué)年高中物理 第2章 11 簡單的邏輯電路學(xué)案 新人教版選修3-1

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1、11　簡單的邏輯電路 [學(xué)習(xí)目標]　1.知道數(shù)字電路和模擬電路的概念，了解數(shù)字電路的優(yōu)點。2.知道“與”門、“或”門、“非”門電路的特征、邏輯關(guān)系及表示法。(重點)3.初步了解“與”門、“或”門、“非”門電路在實際問題中的應(yīng)用。(難點) 一、門電路 1．數(shù)字信號變化的兩個狀態(tài)：“有”或者“沒有”。 2．數(shù)字電路：處理數(shù)字信號的電路。 3．邏輯電路：具有邏輯功能的數(shù)字電路叫作邏輯電路。門電路是最基本的邏輯電路。 二、“與”門 1．“與”邏輯關(guān)系：一個事件的幾個條件都滿足后，該事件才能發(fā)生。 2．“與”門電路：具有“與”邏輯關(guān)系的電路稱為“與”門電路，簡稱“與”門。符號如圖

2、所示。 3．真值表 輸入 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 輸出 Y 0 0 0 1 三、“或”門 1．“或”邏輯關(guān)系：某事件發(fā)生有幾個條件，但只要有一個條件得到滿足事件就能發(fā)生。 2．“或”門電路：具有“或”邏輯關(guān)系的電路叫作“或”門電路，簡稱“或”門，符號如圖所示。 3．真值表 輸入 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 輸出 Y 0 1 1 1 四、“非”門 1．“非”邏輯關(guān)系：輸出狀態(tài)與輸入狀態(tài)相反的邏輯關(guān)系。 2．“非”門電路：具有“非”邏輯關(guān)系的電路叫作“非”門電路，簡稱“非”門。“非”門的

3、表示符號如圖所示。 3．真值表 輸入 A 0 1 輸出 Y 1 0 五、集成電路 1．構(gòu)成：將組成電路的各種元器件和連線集成在同一基片上。 2．優(yōu)點：可靠性高、運算速度快、成本低廉等。 1．思考判斷(正確的打“√”，錯誤的打“×”) (1)“與”門電路中，只有A、B兩個輸入端都是“0”時，輸出端才是“1”。 (×) (2)“與”門電路中，A、B兩個輸入端中只要有其中一個為“1”，輸出端就為“1”。 (×) (3)輸入端為“1”時，輸出端是“0”的門電路就是“或”門。 (×) (4)兩個輸入端都為“1”時，輸出端為“1”的門電路就是“與”門。 (×

4、) 2．(多選)在基本邏輯電路中，當所有輸入均為0時，輸出不是1的邏輯電路是(　　) A．“與”門電路　　 B．“或”門電路 C．“非”門電路 D．以上三項都不可能 AB　[根據(jù)“與”門電路、“或”門電路和“非”門電路的真值表可知選項A、B正確。] 3．為了保障行駛安全，一種新型雙門電動公交車安裝了如下控制裝置： 只要有一扇門沒有關(guān)緊，公交車就不能啟動。如果規(guī)定：車門關(guān)緊時為“1”，未關(guān)緊時為“0”；當輸出信號為“1”時，公交車可以正常啟動行駛，當輸出信號為“0”時，公交車不能啟動。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

5、D．“與非”門 A　[由題意知只要有一扇門沒有關(guān)緊，公交車就不能啟動，也就是說只有兩扇門都關(guān)緊，公交車才能正常啟動，所以表示該控制裝置工作原理的邏輯門是“與”門，A正確。] 對三種門電路的進一步理解 門電路種類 類比電路圖 邏輯關(guān)系 “與”門 兩個電鍵都閉合是燈亮的充分必要條件，邏輯關(guān)系可示意為＝C “或”門 兩個電鍵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 (1)上述類比中都是電鍵閉合作為滿足條件，燈泡亮作為結(jié)果成立進行類比的。 (2)條件成立或結(jié)果成立對應(yīng)邏輯

6、門電路中的“1”，相反時對應(yīng)“0”，“1”“0”是邏輯關(guān)系中的兩種取值，不表示具體數(shù)字。 【例1】　在車門報警電路中，兩個按鈕開關(guān)分別裝在汽車的兩扇門上，只要有開關(guān)處于斷開狀態(tài)，報警燈就發(fā)光，能實現(xiàn)此功能的電路是(　　) A　　　　　　　　　　B C　　　　　　　　　　D D　[實現(xiàn)車門報警的電路應(yīng)當是“或”門電路，而A、B是“與”門電路，A、B錯誤；選項C、D圖是“或”門電路，但C中，S1、S2均斷開時，燈泡不亮，不能起到報警作用，D正確。] 簡單的復(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，組成一個復(fù)合門電路，稱為“與非”門，如圖

7、所示。 其真值表為 輸入 輸出 輸入 輸出 A1 B1 Y1 A2 Y2 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 2.“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。 其真值表為 輸入 輸出 輸入 輸出 A1 B1 Y1 A2 Y2 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 【例2】　在如圖所示的邏輯電路中，當A端輸入電信號1、B端輸入電信號0時

8、，則在C和D端輸出的電信號分別為(　　) A．1和0　　　　　　 B．0和1 C．1和1 D．0和0 思路點撥：首先明確是“與”門電路和“非”門電路的組合，然后根據(jù)它們的邏輯關(guān)系結(jié)合真值表進行確定。 C　[首先從“非”門電路入手，當B端輸入電信號“0”時，D端輸出電信號為“1”，所以“與”門電路的兩輸入均為“1”，因此C端輸出電信號為“1”，C正確。] 復(fù)合門電路的分析思路 分析復(fù)合門電路一般是按照從前向后的順序進行，即先分析第一個門電路及輸出結(jié)果，再分析第二個門電路及輸出結(jié)果，依次類推。 邏輯電路的應(yīng)用 邏輯電路在實際中有著廣泛的應(yīng)用，有些試題往往要求通過設(shè)

9、計一些簡單的門電路完成相關(guān)的邏輯功能，要對門電路的種類進行準確的選取，這就要求： (1)準確地對一些實例分析條件與結(jié)果之間的邏輯關(guān)系。 (2)熟記“與”“或”“非”三種門電路的邏輯關(guān)系意義。 (3)理解條件與結(jié)果之間的關(guān)系。 門電路的問題分析中，門電路往往要和一些常用的電學(xué)元件(如電阻、電鍵、熱敏電阻、光敏電阻、二極管等)一起構(gòu)成電路，通過電路中某一部分的變化(電鍵的通斷、電阻的變化等)實現(xiàn)門電路輸入端的電壓變化，即電勢的高低變化，從而通過門電路的輸出端達到控制電路的目的，因此在分析這類問題時，除熟練掌握各種門電路的作用外，還要熟練地掌握電路的動態(tài)變化規(guī)律的分析，準確判斷出電路中，尤其

10、是門電路部分的電勢高低的變化，從而達到正確解決問題的目的。 【例3】　如在鐵路與公路的交叉路口安裝有自動控制的信號燈，當火車來的時候信號燈亮，火車過去時信號燈滅。圖是這種信號燈的控制電路圖。S1、S2為兩個光控開關(guān)，光照到時接通，沒照到時斷開。只有兩個開關(guān)都接通時，信號燈才是滅的。請在虛線框內(nèi)畫出符合要求的門電路符號。 [解析]　開關(guān)閉合時輸入為高電勢，燈亮?xí)r輸出為高電勢，所以開關(guān)閉合為“1”，斷開為“0”，燈亮為“1”，燈滅為“0”，則此門電路的真值表應(yīng)為： 輸入 輸出 A B Y 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 這是“與非”門真值

11、表，電路符號如圖所示。 [答案]　見解析 課 堂 小 結(jié) 知 識 脈 絡(luò) 1.對三種門電路的理解。 2.三種門電路的應(yīng)用。 1．在邏輯門電路中，若輸入信號中至少有一個為“1”，則輸出為“1”的邏輯門電路是(　　) A．“與”門電路　　 B．“或”門電路 C．“非”門電路 D．都不可能 B　[要求輸入信號中至少有一個為“1”，輸出為“1”，則就要求為“1＋1＝1”或是“1＋0＝1”，所以滿足要求的是“或”門電路。] 2．現(xiàn)代數(shù)字電路的基本單元是邏輯電路，邏輯電路中最基本的電路是門電路。如圖所示，兩個開關(guān)A、B串聯(lián)起來控制同一燈泡L。在這個事件中，A、B閉合是條件

12、，電燈亮是結(jié)果。實現(xiàn)這種邏輯關(guān)系的門電路應(yīng)該稱為(　　) A．“或”門電路 B．“與”門電路 C．“非”門電路 D．以上判斷均不正確 B　[只有A與B同時閉合時，燈L才會亮，像這樣一個事件的幾個條件都滿足后，該事件才能發(fā)生，這種關(guān)系叫作“與”邏輯關(guān)系，實現(xiàn)這種邏輯關(guān)系的門電路是“與”門電路，B正確。] 3．如圖所示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 A B Y 0 0 0 0 1 1 1 0 X 1 1 1 [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。由題圖表中輸入和輸出的關(guān)系，得出X值應(yīng)為1。 [答案]　“或”　1 - 7 -