第五单元逻辑电路

第五讲简单的逻辑电路

.......................【导学目标解读】...................

【导学目标】

1、知道数字电路和模拟位路的概念，了解数字电路的优点。

2、知道“与〃门、”或〃门、“非〃门电路的特征、逻辑关系及表示法。

3、初步了解“与〃门、”或〃门、”非〃门电,路在实际问题中的应用

【导学重点】三种最根本逻辑电路的功能。

【导学难点】〔1〕理解“与〃门、”或〃门、”非〃门在实际电路中的应用。

〔2〕*简单组合逻辑电路的逻辑功能及其应用。

.......................【预习案】.........................

【课前预习】

1.数字电路：处理的电路叫做数字电路。

2.在以下方框内以图像的方式画出模拟信号和数字信号

模拟信号数字信号

2.门电路：就是一种开关，在一定条件下它允许；如果条件不满足，信号

就被阻挡在“门”外。

3.如果一个事件的儿个条件都满足后，该事件才能发生，我们把这种关系叫

做。具有的电路称为“与”门电路。

4.如果儿个条件中，只要有一个条件得到满足，某件事就会发生，这种关系叫

做，具有的电路叫做”或"门电路。

5.输出状态和输入状态呈现的逻辑关系，叫做“非〃逻辑，具有

的电路叫做“非"门电路。

【课前检测】

1.按照输入和输出关系的不同，可以将根本的逻辑门电路分为（“与〃）门、

（"或“）门、（“非"）门等。

【我的疑问】

（1）学习的主要内容是什么？

（2）我掌握了哪些内容？

（3）还有哪些问题没有解决

（4）我提出了哪些新问题？

（5）需要交流的问题是什么？

........................【教学案】...............................

【学习活动】

R活动一》以小组为单位讨论存在的问题，并请负责记录的同学做好记录，以便讨论。

请同学答复以下概念的含义：模拟电路和数字电路、模拟信号和数字信号、逻辑电路利

门电路

R活动二1

一、〃与“门

理解：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，具有这种逻辑的电路称为"与"门。

请同学按照以下要求将表格中的空白填上。

（1）列表记录开关通断与每种情况所对应的灯泡亮暗情况,（见表1）

（2）开关电路的数字化：规定开关闭合为T,I所开为“0”；灯泡L亮为“1”,

灯L灭为"0"。（表2）

（3）填写与门逻辑关系的真值表（表3）

条件结果条件结果输入输出

s,

>开关S1开关Sj灯泡L开关Si开关s2灯泡LABZ

断断0000

九\合

5断0101

_______合断1010

合合1111

图3：开关电路模拟“与”逻辑表2：灯泡亮暗变化情况表2：开关电路数字化表3：真值表

（4）请在方框内将反响上述逻辑关系的符号画出来?

与门逻辑关系的电路符号

（5）写出与门逻辑电路关系的特点:

二、"或"门

理解.：当几个条件中只要有一个或一个以上具备就能出现某一结果，那么这些条件与结果

之间的关系称为"或"逻辑，具有这种逻辑的电路称为“或"门。

请同学按照以下要求将表格中的空白填匕

（1）列表记录开关通断与每种情况所对应的灯泡亮喑情况,见表4。

（2）开关电路的数字化（真值表）：规定开关闭合为“1”,断开为"0"：灯泡L亮

为“1”,灯L灭为"0”,见表5。

或门逻辑关系的电路符号

(5)写出或门逻辑电路关系的特点:

⑶"非"门

理解：当一种结果出现时，另一种结果一定不出现。即输出Y是输入A的否认，这就是“非"

逻辑，具有这种逻辑的电路称为“非"门。

请同学按照以下要求将表格中的空白填上。

(1)列表记录开关通断与每种情况所对应的灯泡亮暗情况.见表7。

(2)开关电路的数字化(真值表)：规定开关闭合为“丁，断开为“0"；灯泡L亮

为“1”,灯’L灭为"0”,见表8。

(3)填写与门逻辑关系的真值表(表9)

--0—条件结果条件结果输入输出

1开关S灯泡L开关S灯泡LAZ

图9：开关电路模拟“非”逻辑表7：灯泡亮暗变化佶况表8：开关电路数字化表9：真值表

(4)请在方框内将反响上述逻辑关系的符号画出来？

非门逻辑关系的电路符号

(5)写出或门逻辑电路关系的特点:

R活动三W典型例题分析（要求：同学先做一做再想一想再议一议）

如下图是应用非门构成的简易火警报警器示意图电路，R是可变电阻（用于电路调试，经

调试后，保持阻值不变），Rf是热敏电阻（当热敏电阻温度较低时，它的电阻值非常大，即R'

远大于R：而当热敏电阻温度较高时，它的阻值就会变得很小，从而远小于电阻R的阻值），L

是蜂鸣器，G是非门。请说明其工作原理。

图16

课堂练习：

1.有一个逻辑门电路的真值表如下表，试判断这是一个门电路，并在右图

中画出电路符号。

01

N10

2.以下图左端表示输入端A、B的电势随时间变化的关系。如果它们是〃或"门的输入端,

请在方框中画出输出端的电势随时间变化的关系。

探究：

以下图是一个简单的车门报警电路图，图中的开美S、S?分别装在汽车的两扇门上，只要

有车门翻开（电路处于开路状态），发光二极管就发光报警，请根据报警装置的要求，指出虚

线方框是何种门电路。

简单逻辑电路作业

一、填空题

1.如卜.图是一个用DIS实验测量得到的用电器两端电压随时间变化的图象，图象反映了不同

性质的电压信号。其中图（a）叫做信号，图（b）叫做信号。

2.如图是逻辑电路及其真值表，此逻辑电路为,在真值表中X除的逻辑值为

输入输出

ABY

000

01X

100

第2题图111

3.如下图是一个由声控开关、光敏电阻（光照时电阻很小）、小灯泡等元件组成的一个自动

控制电路，该电路在白天无论声音多么响，小灯泡都不会亮，在晚上，只要有一定的声音，

小灯泡就亮。这种电路现在广泛使用于公共楼梯间，那么该电路使用了门电路，请在

电路的虚线方框内标出该门电路的符号，并完成门电路的真值表。

输入输出

声

控

开ABZ

关

00

01

10

11

4.由门电路构成的一简单控制电路如图，其中？为光敏电阻，光

照时电阻很小，"为变阻器，/，为小灯泡。其工作情况是：当光版电

阻受到光照时，小灯£不亮，不受光照时，小灯£亮。该逻辑电路

是________门电路，该控制电路可以用在

_________________控制系统中（举一个例子）。

二、单项选择题

5.走廊里有一盏灯，在走廊两端各有一个开关，我们希望不管哪一个开关接通都能使灯点亮,

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

6.如下图电路为

A.“与"门电路B.“非”门电路

C.”或"门电路D.无法判定

第6题图

7.如下图，V是一个发光二极管，在a、b两端加上一定的电压，且a为高电势时，发光二极

管就会发光。那么关于该电路的控制过程，以下说法正确的()

A.该电路的控制功能相当于一个“或"门:

B.当电键S闭合时，发光二极管发光：

C.当电键S断开时，发光二极管发光；

D.以上说法均不正确。

8.如图，以下由根本门组成的电路中能使蜂鸣器发出声音的是()

A、(1)B、(2)C、(3)D、(1)(2)(3)。

9.为了保障行驶平安，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I).与非门

10.汶川地震发生后，为了及时发布余震警报，技术人员设计了

一个简单的报警器电路图，满足以下哪个条件，该报毁器将发出

警报声()

A.S断开,S闭合

B.S闭合，邑断开

第10题图

c.s、s都断开

I）,s、s都闭合

三、作图题

11.如图中标出一个逻辑门的输入端A、B上和输出端Z上的电喑号，试在虚线框中画出逻辑

门的符号。

12.用根本门电路通过各种组合方式可.以到达不同的设计要求，从而构成各种组合逻辑电路,

如图，比方把一个“与"门的输出端接入一个“非”门的输入端（a）,实际上这个由根本门

电路组合而成的电路叫做“与非"门（b）,现在两个输入端的工作波形图，试在（c）上画出

输出端的工作波形图。

(b)(c)

第12题图

四、简答题

13.如图中的两个按钮开关分别装在汽车的两道门上。只要其中任何一个开关处于开路状态,

发光二极管（报警灯）就发光。请你根据报警装置要求，在电路图的虚线框内画出门电路

符号，并说明该警报器的工作原理。

第13题图

14.如图，低电位报警器由两个根本的门电路与蜂鸣器组成，该报q_LT"—器

警器只有当输入电压过低时蜂鸣器才会发出警报。其中（）甲口乙

A.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”门第14题图

D.甲是“或"门，乙是"与”门

15.如图为某报警装置示意图，咳报警装置在一扇门、

两扇窗上各装有-一个联动开关，门、窗未关上时，开

关不闭合，只要有一个开关未闭合，报警器就会报警。

该报警装置中用了两个串联的逻辑电路，虚线框甲内

应选用门电路，虚线框乙内应选用

门电路（填与、非、或）。

第15题图

简单的逻辑电路的实验

一、三种门电路的实验，请同学按照要求完成实验

【实验】研究“与”门输入与输出信号之间的逻辑关系

(1)实验器材：逻辑电路实验器

(2)实验步骤:

(a)将两只开关模块分别击入与门模块的输入端，小灯模块插入与门模块的输出端，如

图5所示。

(b)接通电源，当开关的逻辑状态为“1”时，

与门模块上对应的绿色指示灯点亮；逻辑状态为“0”

时，对应的指示灯熄灭。

(c)两只开关有4种逻辑组合(00,01,10,11),

观察每种逻辑组合对应的小灯泡的亮暗情况。

13)实验结论：“与"门电路输入、输出信号的

规律：有低出低，全高出高。

4)思考与讨论:谈谈生活中哪些事例表达了“与"

逻辑关系。图5

【实验】研究“或”门输入与检出信号之间的逻辑关系

(1)实验器材：逻辑电路实验器

(2)实验步骤：

(a)将两只开关模块分别插入或门模块的输入端，小灯模块

插入或门模块的输出端，如图S所示。

(b)接通电源，当开关的逻辑状态为"1"时，或门模块上对

应的绿色指示灯点亮；逻辑状态为“0"时，对应的指示灯熄灭，

(c)两只开关有4种谡辑纲合(00.01,10,11),观察每种

逻辑组合对应的小灯泡的亮喑情况。

(3)实验结论："或"门电路输入、输出信号的规律：全低出低,

有高出高。

(4)思考与讨论：谈谈生活中哪些事例表达了“或”逻辑关系。

图8

【实验】研究“非"门输入与输出信号之间的逻辑关系

(1)实验器材：逻辑电路实验器

(2)实验步骤：

(a)将一只开关模块插入非门模块的输入端，小灯

模块插入非门模块的输出端，如图11所示。

(b)接通电源，当开关的逻辑状态为"1"时，或

图11

门模块上对应的绿色指示灯点亮：逻辑状态为“0"时，对应的指示灯熄灭。

(c)一只开关有2种逻辑批合(0,1),观察两种逻辑组合对应的小灯泡的亮暗情况。

(3)实验结论：''非"门电路输入、输出信号的规律：逢低出高，逢高出低。

(4)思考与讨论：谈谈生活中哪些事例表达了“非”逻辑关系。

二.联系实际，学以致用

1、“与”门应用

简单防盗报警器：当放在,呆险箱前地板上的按钮开关被脚踩下而闭合同时安装在保险箱

内的光敏电阻被手电筒照射时就会发出鸣叫声.(如图12)

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:

同时假设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。

实验验证：如图13所示。将“上开关”模块和"光照传感器"模块分别插入与门模块的

输入端，将“蜂鸣器”模块插入与门模块的输出端。

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。

原理：两个按钮开关Si，历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。

实验验证：如图15所示。将两个“下开关”模块分别插入或门模块的输入端，将“小灯”

模块插入或门模块的输出端。

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16）

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,

根据非门的特点愉出端Z变为高电势，蜂鸣器报警。

实验验证：如图17所示。将“温度传感器”模块插入非门模块的输入端，将“蜂鸣器”

模块插入非门模块的输出端。

三.拓展联想，知识迁移

提出问题：在日常的生产、生活中，自动控制电路的功能往往不是单一的，如何根据不同

的设计要求，实现较为复杂的自动控制呢？

"与"门，"或"门和"非"门在逻辑电路中是最小的结构单位，用这三个根本门可以组

合成更杂门和更加复杂的逻辑电路。

1、组合逻辑电路：用根本门电路通过各种组合方式，A门Zo4L.

&I。，

可以到达不同的设计要求，从而构成各种组合逻辑电路。B-----------

图18

2、“与非”门：

1）构成：把一个与门的输出端接入一个非门的输入

端，如图18.

2）实验：用逻辑电路实验器研究”与非〃门输入与输

出信号之间的关系，如图18。

图18

3)“与非”门真值表:

输入一级输出最终输出

ABZoZ

00

01

10

11

A

4)“与非"门电路符号:如图19。&0Z

B

图19

""或非"门：A_____—Z_17

1)构成：把一个或门的输出端接入一个非门的输入端，如一工141

图20。

图20

2)实验：用逻辑电路实验器研究“或非”门输入与输出信号之间的关系，如图21。

3)“或非”门真值表:

输入一级输出最终输出

ABZoZ

00

01

10

11

4)“或非"门电路符号：如图22。2卜一Z

图22

4、“与或"门:

A

1)构成：把一个与门的输出端接入一个或门的Z

B

输入端,如图23。

2)实验：用逻辑电路实验器研究“或非”门输图23

入与输出信号之间的关系，如图24。

3〕“与或”门真值表:

输入一级输出最终输出

ABCZoZ

000

001

010

011

100

101

110

111

5、“与或非"门：A——

1）构成：把一个与或非门的输出端接入一个非门

的输入端，如图25。C----1

2）实验：用逻辑电路实验器研究“与或非”门输入与输出信号之间的关系，如图26。

3）“与或非”门真值表:

输入一级输出二级输出最终输出

ABCZoZ1Z

000

001

010

011

100

101

110

111

学习包一自动控制与模块机器人作业

一、填空题

1.如下图是一个简单的组合逻辑电路，完成其真值表。

第1题图

2.在DIS实验中，我们用过不少传感器，请写出三个传感器：传感器，传

感器，传感器。

3.模块机器人具有三个局部，它们分别是传感器、器和器，如果模块机器人

有2种传感器，3种控制方式，4种执行器，那么从理论上可以有种组合方式。

二、单项选择题

4.模块机器人具有三个局部，它们分别是传感器、控制器和执行器。模块机器人的控制器内

存有5种控制方法，可使用的传感器大致有5类，列表如下

序号控制方法序号传感器

01即时控制01位移传感器

02延时控制02声传感器

03“与”门控制03温度传感器

04“或”门控制04光传感器

05“非"门控制05磁传感器

执行模块为小灯模块、电动机膜块。某位同学要设计一个装置，当有光照射且有声音时，电

动机才会转，那么应选择的控制序号和传感器序号正确的选项是（）

A.01,0204B.04,0305

C.03,0204D.02,0304

三、多项选择题

5.以下由根木门电路如成的电路中能使小灯泡发光的是（）

+5-------+5------+5|------__

&0-121―On+5&-1>0-1

⑻

第5题图

四、实验题

6.双桶洗衣机的脱水桶的电机是由一个定时开关8和一个由桶盖控制开关S2组成，当定时开

关Si合上时，只要翻开桶盖，电机乂被关闭。

(1)如下图中哪个电路图能满足上述的要求()

(2)根据以上罗列的控制条件和控制结果的情况，完成其真值表,并在虚线框内画出用门电

路符号表示的逻辑电路图。

j俞入输出

ABZ

00

01

10

11

7.在如下图的电路中，是电热水器中用“与"门电路制成的平安恒温加热器。图中X是热敏

电阻，Y是可变电阻器，X、Y是串联的。A、B是“与"门的输入端，Z是输出端。J是接触器,

装在盛水器的中部，跟电阻R串联。虚线框K表示继电器。当水温低于某温度和接触器被水

淹没时，会触发继电器接通电路而对水进行加热。

(1)试完成电热水器中“与”门控制器的真值表：

(2)试解释加热器的工作原理。

电源

第7题图

8.传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要作田，传感器能够将感受到的物

理量（如温度、光、声等）转换成便于测量的量（通常是电学量），例如热敏传感器，主要是

应用了半导体材料制成的热敏电阻，热敏电阻随温度变化的图线如图甲所示，图乙是由热敏

电阻R,作为传感器制作的简单刍动报警器线路图。问：

（1）为了使温度过高时报警器铃响，c应接在（填a或b）°

（2）假设使报警的最低温度提高些，应将P点向移动（填左或右）。

（3）如果在最低报警温度下无论如何调节P都不能使报警器工作，口电路无故障，造成工作

电路不工作的原因可能是

\\行

aMb固

Ui」

甲乙

第8题图

单元测试

一、填空题

1.如下图，R产R,=5C,R广电=K）Q,A、B间所加电压为10V,当

K断开时CD间电压是V,当K闭合时，CD间电压是

uR2

________VoBJ~~

第1题图

2.有•电冰箱，只有在压缩机工作时才消耗电能，将这台电冰箱单独接在标有“3000r/kwh"

字样的电度表上，测得电冰箱压缩机连续工作lOmin电度表的表盘转过了75转。问这台电冰

箱压缩机工作lOmin耗电______度，等于______焦耳。

3.在如图甲所示的电路中，电源电动势

为3.0V,内阻不计,为为乙为3个相

同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性

曲线如图乙所示。当开关S闭合后A消

耗的电功率为W,心的电阻为

________Q

第3题I?

4.有两个电阻，％标为“100Q4W",电标为"90Q10旷，慑设把它们串联起来使用允许

通过的最大电流为A：假设把它们并联起来使用，那么允许的最大电压为

5.如图（甲）所示,三个电阻的阻值均为2Q,额定功率均为18k在

每个电阻消耗电功率均不超过额定功率的条件下，此电路最大消耗电

功率为Wo假设仍满足上述条件，改为图（乙）所示所示电路,（甲）

这个电路最大消耗功率为Wo

（乙）

弟5题图

二、单项选择题

7.有一款绿色环保冰箱的产品规格如下表：该冰箱每天正常工作的平均功率为（）

电源耗电量输入功率净重

220V50Hz0.9kWh/24h125W72kg

A.相当于900N电饭煲的功率

B.接近于90W电热毯的功率

C.相当于125W彩电的功率

D.小于40训白炽灯泡的功率

8.如下图实验电路中，电池组的电压为3V,现闭合电键

S时，发现灯不亮，用多用表的电压档去测c、d间电压，

有读数，由此可判断故障的可能原因是（）

A.电键S接触不良

B.小灯泡灯丝已断

C.滑动片P接触不良

D.b端接处接触不良

第8题图

10.当电阻两端加上某一稳定电压时，通过该电阻的电荷量为0.3C,消耗的电能为0.9J。

为在相同时间内使0.6C的电荷量通过该电阻，在其两端需加的电压和消耗的电能分别是

（）

A.3V,1.8JB、3V,3.6J

C.6V,1.8JDo6V,3.6J

11.某同学设计了一个转向灯里路，其中L为指示灯，L、Lz分别1。）

为左、右转向灯，S为单刀双掷开关，E为电源.当S置于位置.1

时，以下判断正确的选项是（）L|（6V16W）

A.L的功率小于额定功率1

（）

B.L亮，其功率等于额定功率L6V1.2W-

^6V16W

C.L亮，其功率等于额定功率

D.含L支路的总功率较另一支路的大

第11题图

12.在图所示的电路中，A.B、C分别表示理想电流表或电压表，

它们的示数以安或伏为单位.兰电键5羽合后，小B、占表示数分别为名）

1、2、3时，灯4、4正好均正常发光.灯A、乙的额定功率之比为3：1,（B）L2

那么可判断（）/OCLT?）

A.A.B、阳为电流表」

B.力、8、C均为电压表