高中物理第二章恒定电流第11节简单的逻辑电路学案新人教选修.docx

11简单的逻辑电路答案：(1）同时满足(2）(3）都是1(4）一个条件(5）(6）相反(7）(8）1(9）01逻辑电路中的几个概念(1）模拟信号与数字信号数字信号：在变化中只有两个对应的状态，“有”或者“没有”，常用“0”或者“1”表示。这样的信号叫数字信号，处理数字信号的电路叫数字电路。模拟信号：能连续变化的信号叫做模拟信号。如图所示。注意：数字信号的图形特征是分段的，模拟信号的图形特征是连续的。(2）数字电路处理数字信号的电路，由各种门电路和记忆元件(如触发器）等组成的电路统称为数字电路。(3）门电路定义：能实现基本逻辑功能的电子电路。构成：可以由二极管、三极管等分立元件构成，也可以是集成电路。基本门电路的类型：与门电路、或门电路、非门电路。谈重点 (1）逻辑电路是研究数字电路和其他具有开关特性的元件所构成的电路中各电信号之间的逻辑关系(包括时间关系）及所实现功能的电路。数字电路中最基本的逻辑电路就是门电路。(2）门电路实质上就是一种开关电路，逻辑关系就是指条件对结果的控制关系。【例1】门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的取值，不表示具体的数字D“1”表示该点与电源的正极相连，“0”表示该点与电源的负极相连解析：根据以上分析，数字信号只有两种状态：“有”和“没有”。门电路的信号状态“1”是高电位状态，代表电路的导通状态，如二极管加正向电压，处于导通状态；“0”是低电位状态，代表电路的断开状态，如二极管加反向电压，处于截止状态。答案：C警误区 门电路是应用数字化技术的电子电路，将信号编成“1”或“0”的二进制代码，然后转换成电脉冲进行处理。这里的“1”和“0”所代表的是电路的“通”和“断”，或者是电位的“高”和“低”，或者是脉冲信号的“有”和“无”，要与数学中的数字区别开来。2与门电路(1）与逻辑关系：如果一个事件的几个条件都满足后，该事件才能发生，这种关系叫做“与”逻辑关系。(2）与门电路：具有“与”逻辑关系的电路称为与门电路。如图所示的电路就是一个与门电路，其逻辑关系为：当开关A和B均闭合时，灯泡L才能亮。(3）真值表：用数字表示各种控制条件和控制结果的表格。与门电路的真值表与门电路ABL000100010111(4）逻辑符号：析规律 (1）“与”是“一起”的意思，故“与”逻辑可以理解为只有一起进入，门才能打开。(2）符号“&”表示“和”，就是英文“and”的意思。(3）“与”门电路的特点：当输入端都为“0”时，输出为“0”；当一个输入为“0”，一个输入为“1”时，输出为“0”；当输入都为“1”时，输出为“1”。可以简单地记为：“有零为零，全一为一”。【例2】在登录你的电子信箱(或“QQ”）的过程中，要有两个条件，一个是用户名，一个是与用户名对应的密码，要完成这个事件(登录成功），它们体现的逻辑关系为(）A“与”关系B“或”关系C“非”关系 D不存在逻辑关系解析：当几个条件同时具备才能出现某一结果，这些条件与结果之间的关系称为“与”逻辑关系。在登录电子信箱时，只有用户名和对应的密码同时登录才能成功，反映的逻辑关系是YAB，所以为“与”关系。答案：A3或门电路(1）或逻辑关系：如果一个事件的几个条件中，只要有一个得到满足，该事件就会发生，这种关系就叫做“或”逻辑关系。(2）或门电路：具有“或”逻辑关系的电路称为或门电路。如图所示的电路就是一个或门电路。其逻辑关系为：开关A和B只要有一个闭合或者均闭合时，灯泡L就会亮。(3）真值表：或门电路的真值表或门电路ABL000101011111(4）逻辑符号：析规律 (1）符号“1”表示A、B输入端的和必须大于或等于1。(2）“或”门电路的特点：当输入端都为“0”时，输出为“0”；当一个输入为“0”，一个输入为“1”时，输出为“1”；当输入都为“1”时，输出为“1”。可以简单地记为：“有一为一，全零为零”。【例3】如图所示为二极管所构成的逻辑电路，A、B为输入端，Y为输出端(设输入、输出端高电位为1，低电位为0），则下列说法正确的是(）AA0、B0时，Y1BA0、B1时，Y0CA1、B0时，Y1DA1、B1时，Y1解析：当A、B有一个为高电位1时，对应二极管导通，导通二极管与R串联，有电流流过R，R两端有电压，Y为高电位1，题图为“或”门电路，C、D正确。答案：CD4非门电路(1）“非”逻辑关系：如果输入状态和输出状态存在相反的逻辑关系，叫做“非”逻辑关系。(2）具有“非”逻辑关系的电路称为非门电路。如图所示的电路就是一个非门电路。其逻辑关系为：开关A断开时，灯泡亮；开关A闭合时，灯泡熄灭。(3）真值表：非门电路的真值表非门电路AL0110(4）逻辑符号：析规律 (1）非门符号中的“1”表示缓冲，“0”表示反相(又叫反相圈）。(2）“非”门电路的特点：当输入端为“0”时，输出为“1”；当输入端为“1”时，输出为“0”。可以简单地记为：“入一出零，入零出一”。(3）“与”“或”门电路有两个输入端，输出是由两个输入端共同决定的，而“非”门电路只有一个输入端，其输出和输入恰好相反，因此“非”门电路又称反相器。【例4】火警自动报警器用“非”门、电位器、热敏电阻、蜂鸣器和电池等如图所示连接，调节电位器使蜂鸣器正好不报警，然后用火焰靠近热敏电阻，蜂鸣器就会发出报警信号。在不报警时，P为低电位，记“0”；报警时，P为高电位，记“1”。试问：(1）报警时，A点电位为高电位“1”还是低电位“0”？(2）当用火焰靠近热敏电阻时，热敏电阻的阻值是增大还是减小？解析：(1）报警时，P点为高电位“1”，由于此电路运用了“非”门电路，输出端P为高电位时，则输入端A一定是低电位“0”。(2）等效电路图如图所示。当火焰靠近热敏电阻时，蜂鸣器报警，说明此时P点为高电位，A点为低电位，也就是说热敏电阻两端的电压减小，由电路图可知，热敏电阻的阻值减小。答案：(1）低电位“0”(2）热敏电阻的阻值减小5三种基本逻辑电路的应用(1）“与”门应用简单防盗报警器：当放在保险箱前地板上的按钮开关被脚踩下而同时安装在保险箱内的光敏电阻被手电筒照射时就会发出鸣叫声。(如图所示）原理：当盗贼踩到装在保险箱前地板上的按钮开关S时，“与”门的A输入端变为高电势；同时若安装在保险箱内的光敏电阻受到光照，其电阻值将变小，使“与”门的B输入端也变为高电势，根据“与”门的特点，输出端Z变为高电势，电铃报警。(2）“或”门应用简单车门报警电路：当任意一个车门没有关好时，报警器发出警报。(如图）原理：两个按钮开关S1、S2分别装在汽车的两道门上。只要其中任何一个开关处于断开状态，“或”门的一个输入端就为高电势，根据“或”门的特点输出端Z变为高电势，发光二极管就发光报警。(3）“非”门应用简易的火警报警电路：正常情况下电铃不响，当火警发生时电铃响起。(如图）原理：当火警发生时，温度升高，热敏电阻的阻值变小，输入端A点的电势变为低电势，根据非门的特点输出端Z变为高电势，蜂鸣器报警。【例51】如图所示为一个简单的报警器电路图，下列说法正确的是(）AS1、S2都合上时报警器发声BS1断开、S2合上时报警器发声CS1、S2都断开时报警器发声DS1闭合、S2断开时报警器发声解析：题目中给出了“与”门的符号，表示为“与”门电路，那么只有输入端均为“1”时，报警器才发声。在电路的输入端标上字母A、B，如图所示，当S1闭合时，A接+5 V，为高电势，即A输入为“1”，当S1断开时，R1无电流通过，A点电势为0 V，输入为“0”；同理，S2断开，R2无电流，电势为+5 V，为高电势，B输入“1”，S2闭合，B输入为“0”，由真值表可看出，只有A、B输入均是“1”时，输出才是“1”，这样，S1应闭合，S2应断开，报警器才会响。ABZ000010100111答案：D【例52】如图所示是一种应用逻辑电路制作的简易走廊灯电路图，R0是一个光敏电阻，当走廊里光线较暗时或是将手动开关S接通时，灯都会亮。则在电路图的虚线框内的门电路应是_门。当有光照到光敏电阻R0上时，门电路的输入端B是_电势。解析：手动开关接通时，在A端输入高电位；有光线照射时，光敏电阻的阻值较小，与R1串联后分得的电压小，B端输入低电位。所以S闭合，A输入“1”。断开S，A输入“0”，光照射强时，B输入“0”，光照射弱时，B输入“1”。电路要求光线较暗或手动开关S接通时，灯都会亮，因此为“或”门。答案：或低【例53】某同学设计了一个路灯自动控制门电路，如图所示，天黑了，让路灯自动接通，天亮了，让路灯自动熄灭。图中RG是一个光敏电阻，当有光线照射时，光敏电阻的阻值会显著地减小。R是可调电阻，起分压作用。J为路灯总开关控制继电器(图中未画路灯电路）。关于此电路，正确的是(）A天黑时，RG增大，A为高电位，Y为低电位，J使路灯亮B天黑时，RG增大，A为低电位，Y为高电位，J使路灯亮CR调大时，傍晚路灯亮得早一些DR调大时，傍晚路灯亮得晚一些解析：选项正误解析AA点电势AR，天黑时，光敏电阻RG阻值增大，A为低电位，“非”门输出端Y为高电位，继电器工作，使路灯亮起BCDR调大时，UA增大，假设此时输入端为高电位，“非”门输出端为低电位，路灯不亮，只有当天再晚一些，光敏电阻的阻值再大一些，R的分压才会降低，当A为低电压时，输出为高电压，继电器J工作，路灯变亮D答案：BD点评：(1）电路中RG和R串联，A点电势即R的分压，“非”门电路对电势影响可不计。(2）R为灵敏度调节电阻，其效果可用假设法判断。6组合逻辑电路“与”门、“或”门和“非”门在逻辑电路中是最小的结构单位，用这三个基本门电路通过各种组合方式，可以达到不同的设计要求，从而可以组合成更加复杂的逻辑电路。(1）“与非”门构成：把一个“与”门的输出端接入一个“非”门的输入端，如图所示。“与非”门真值表：输入一级输出最终输出ABZ0Z0001010110011110“与非”门电路符号：如图所示。(2）“或非”门构成：把一个“或”门的输出端接入一个“非”门的输入端，如图所示。“或非”门真值表：输入一级输出最终输出ABZ0Z0001011010101110“或非”门电路符号：如图所示。(3）“与或”门构成：把一个“与”门的输出端接入一个“或”门的输入端，如图所示。“与或”门真值表：输入一级输出最终输出ABCZ0Z0000000101010000110110000101011101111111(4）“与或非”门构成：把一个“与或”门的输出端接入一个“非”门的输入端，如图所示。“与或非”门真值表：输入一级输出二级输出最终输出ABCZ0Z1Z000001001010010001011010100001101010110110111110【例61】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：判断三个裁判之间的逻辑关系是解题的关键，乙和丙有“或”关系，甲和乙、甲和丙有“与”关系。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Y，并且对于A、B、C设：上举合格为逻辑“1”，不合格为逻辑“0”，对于Y设：上举合格为逻辑“1”，不合格为逻辑“0”。根据题意综合上述假设列出真值表如下表所示：ABCY00000010011001001111100011011011答案：见解析解技巧 本题中逻辑关系不是单一的“与”“非”“或”的关系，而是一种复合逻辑关系，即两名副裁判之间满足“或”逻辑关系，其运算结果又与主裁判之间满足“与”逻辑关系，这种复合逻辑关系在日常生活中是常见的。【例62】在铁路与公路的交叉路口安装有自动控制的信号灯。当火车来的时候信号灯亮，火车过去时信号灯灭。如图是这种信号灯的控制电路图。S1、S2为两个光控开关，光照到时接通，没照到时断开。只有两个开关都接通时，信号灯才是灭的。请在虚线框内画出符合要求的门电路符号。解析：开关闭