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文档之家› 2020_2021学年高中物理第4章闭合电路欧姆定律和逻辑电路第4节逻辑电路与自动控制学案鲁科版选修3_1
2020_2021学年高中物理第4章闭合电路欧姆定律和逻辑电路第4节逻辑电路与自动控制学案鲁科版选修3_1
【例 1】 如图是逻辑电路图及其真值表,此逻辑电路为________门电路,在真值表中 X 处的逻辑值为________。
输入
输出
A
B
Z
0
0
0
0
1
1
1
0
X
1
1
1
[解析] 逻辑电路分为“或”门电路、“与”门电路和“非”门电路,本题为“或”门
电路。 由题图及表中输入和输出的关系,得出 X 值应为 1。
[答案] “或” 1
其真值表为
A1 0 0 1 1
可简化为
输入 B1 0 1 0 1
输出 Z1 0 1 1 1
输入 A2 0 1 1 1
输出 Z2 1 0 0 0
【例 2】 如图所示,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( )
-5-
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(√)
(4)逻辑电路中的两个状态,“1”表示该点与电源正极相连,“0”表示该点与电源负极相
连。
(×)
-2-
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[提示] 逻辑电路中“1”和“0”是表示逻辑信号的两种状态。
(5)集成电路的特点体积小,功能多,但专用性不强。
三种“门”电路的理解
1.三种门电路的类比理解
门电路种类
电路图
“与”门
“或”门
逻辑关系 两个开关都闭合是灯亮的充分必要条件,逻辑关系
A 可示意为 =C
B 两个开关都闭合是灯亮的充分但不必要条件,逻辑
关系可示意为
“非”门 2.逻辑 1 和 0 的确定
逻辑关系表示为 A⇒-C,C 表示结果成立,-C 表 示结果不成立
简单的复合门电路 1.“与非”门 一个“与”门电路和一个“非”门电路组合在一起,做成一个复合门电路,称为“与非” 门,如图所示。
可简化为
其真值表为
输入
输出
输入
输出
A1
B1
Z1
A2
Z2
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
0
0
0
1
1
1
1
1
0
2.“或非”门
一个“或”门电路和一个“非”门电路组合在一起,组成一个“或非”门,如图所示。
1.思考判断(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“与”逻辑关系。
(√)
(2)一个门上有三把钥匙,每把钥匙都能单独开门,它体现了“或”逻辑关系。 (√)
(3)逻辑电路中的两个状态,“1”和“0”是逻辑关系的两种可能的取值,不表示具体的
数字。
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第 4 节 逻辑电路与自动控制
[学习目标] 1.初步了解简单的逻辑电路及表示符号。(物理观念)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。(科学思维)3.初步了解集成电路的作用及其发展情况。(科学态度与责任)
A.0×0=0,表示二人都不起爆,炸药包不爆炸 B.0×1=1,表示一人不起爆,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 AD [“与”逻辑关系表示所有条件都满足时,输出端才能达到目的,本题中只要有一个 人不起爆,炸药包就不爆炸。故选项 A、D 正确。] 2.如图是一个三输入端复合门电路,当 C 端输入“1”时,A、B 端输入为何值时输出端 Z 输出“1” ( )
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” D.甲是“或门”,乙是“与门” B [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。]
输出
A
B
C
Z
[解析] 由题图可知,开关 A、B、C 必须都合上灯才亮,所以这是一个“与”门电路, 其真值表如表:
输入
输出
A
B
C
Z
0
0
0
0
0
0
1
0
-8-
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0
1
0
0
0
1
1
0
1
0
0
0
1
0
1
0
1
1
0
0
1 [答案] 见解析
1
1
1
A
B
0
0
1
0
0
1
1
1
[答案] 见解析
输出 Z 1 1 1 0
课堂小结
知识脉络
3 个门电路:“与”门、“或”门、“非”门 2 种状态表示:1、0 1 个表格:真值表
1.(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。如果有一个人未撤出 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,用符号“×”表示“与”的运算符号,则下列运算式正确的是( )
(2)“或”门的符号:
。
(3)“或”门的真值表:
输入
输出
A
B
Z
0
0
0
0
1
1
-1-
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1
0
1
1
1
1
3.“非”门 (1)“非”逻辑:输出 Z 是输入 A 的否定。
(2)“非”门的符号:
。
(3)“非”门的真值表:
输入
输出
A
Z
0
-4-
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若把高电位看作有信号,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 作无信号,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。]
一、简单逻辑电路 1.“与”门 (1)“与”逻辑:如果要求输出 Z 为 1,只有输入 A 和 B 都为 1 才能实现,否则输出为 0。
(2)“与”门的符号:
。
(3)“与”门的真值表:
输入
输出
A
B
Z
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
2.“或”门 (1)“或”逻辑:如果要求输出 Z 为 1,只要输入 A 或 B 有一个是 1 就能实现。
(×)
[提示] 集成电路的特点之一是专用性强。
2.隧道里有一个警报器,在隧道的两端各有一个开关,在出现险情时要求不论接通哪一
个开关都能使警报器报警,那么应设计的电路为( )
A.“与”门电路
B.“或”门电路
C.“非”门电路
D.上述选项都可以
B [要求无论接通哪一个开关都能使警报器报警,这体现了“或”逻辑关系,故选项 B
正确。]
3.某同学在设计逻辑电路时,要求从输出端输出的信号为“1”时,输入端至少有一个
信号为“1”。则下列满足要求的是( )
A.“与”门电路
B.“或”门电路
C.“非”门电路
D.都不可能
B [要求输出为“1”时,输入信号中至少有一个为“1”,则就要求是“1+1=1”或是
“1+0=1”,所以满足要求的是“或”门电路。故 B 正确。]
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1 和 0 分别代表两种相反状态的代码,例如开关断开代表 0 状态,接通代表 1 状态。对 逻辑电路的输入、输出来说,一般是高电平为 1,低电平为 0。对具体的数字电路来说,电压 高于某一值时为 1,低于某一值时为 0。
1
1
0
二、逻辑电路的应用及集成电路 1.逻辑电路是自动控制电路的核心,在生产、生活中有着十分广泛的运用。 2.实例:恒温热水器、火警自动报警器等。 3.半导体集成电路 电子产品已经广泛深入到人们生活的方方面面,这与半导体集成电路的发展密不可分。 如今,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。 4.集成电路的特点 (1)可靠性高,寿命长。 (2)专用性强,使用方便。 (3)体积小,功能多。 (4)应用领域广,发展前景大。
复合门电路真值表的确定方法 (1)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,最后输出 Z,则 Z 的值直接取决于 Z1、Z2。 (2)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。
[解析] 由题意知只要有一个开关未闭合,报警器就会报警,结合“或”门的特点知, 虚线框甲内应选用“或”门;虚线框乙内也应选用“或”门。
[答案] 或 或 4.如图所示,试判断这是一个什么逻辑门电路,A、B、C 闭合时记为“1”,断开时记 为“0”,Z 灯亮记为“1”,灯不亮记为“0”,试完成真值表: