2019版创新高三一轮复习系列选考总复习(浙江专版)通用技术讲义：选修-第三章电子控制系统的信号处理

第三章电子控制系统的信号处理[考试标准]考试内容考试要求考试属性已考点数字信号①模拟信号与数字信号的不同特性，数字信号的优点②数字信号中“1”和“0”的意义aa加试未考逻辑门①数字信号中“1”和“0”在数字电路分析中的应用②与门、或门和非门三种基本逻辑门的电路符号及各自的逻辑关系，真值表的填写③与非门、或非门的电路符号及各自的逻辑关系，真值表的填写④简单的组合逻辑电路abbb加试2015年10月选考(第12题)2016年10月选考(第13题)2017年4月选考(第13题)数字集成电路①晶体三极管的开关特性及其在数字电路中的应用②常用数字集成电路类型aa加试2015年10月选考(第17题)数字电路的应用①简单的组合逻辑电路的分析、制作和测试②基本触发器的组成特征及作用ca加试未考一、数字信号数字信号与模拟信号(1)信号：用来传递信息或命令的光、电波、声音、动作等的合成。(2)处理：传感器将所获取的信号转换成电信号后，控制部分便对这些信号进行分析、比较、判断、放大、运算、传输、变换，最后向输出部分发出命令，控制执行机构的操作。对信号的分析、比较等过程统称为处理。(3)信号类型：模拟信号、数字信号①模拟信号：在电子控制系统中，用传感器将采集的物理量变成为连续变化的电信号，这种连续变化的电信号是模拟信号。如：模拟信号的优点：精确的分辨率，信息密度更高；不存在量化误差，可以对自然界物理量的真实值进行尽可能逼近的描述。缺点：不易于传输(干扰)；不易于存储；不易于被处理。②数字信号含义：用二进制高、低电平来表示非连续变化的物理量的信号，(又被称为脉冲信号)。表示方法：“1”表示高电平；“0”表示低电平，表示信号的“有”和“无”；命题的“真”和“假”。数字信号的优点：容易处理；处理精度高；便于记录保存；保密性好等。数字信号与模拟信号的比较特征描述在电子电路中的表现方式模拟信号连续变化连续变化的直线或曲线连续变化的电磁波或电压信号数字信号不连续变化柱状图或数字电压脉冲或光脉冲二、逻辑门电路1.数字信号用数字电路处理，数字电路中最基本的单元是门电路。输入信号和输出信号存在着一定的逻辑关系，输出信号对应逻辑结论，输入信号对应逻辑前提。数字电路(逻辑电路)：实现各种逻辑关系的电路(1)在数字电路中，“真”用高电平(“1”)；“假”用低电平(“0”)表示。(2)“1”和“0”称为数字电路的真值或逻辑值。(3)最基本的逻辑关系是与、或、非，最基本的逻辑门是与门、或门和非门。逻辑门是在集成电路(也称：集成电路)上的基本组件。2.三种基本的逻辑门(1)与门：实现“与”逻辑运算①“与”逻辑关系：所有逻辑前提全为“真”时，逻辑结论才为“真”，即“全高出高，有低出低”记作：F＝A×B＝A·B＝AB②符号③真值表：表征逻辑事件输入和输出之间全部可能状态的表格。F＝AB的与门的真值表输出波形图及电路：(2)或门：实现“或”逻辑运算①“或”逻辑关系：逻辑前提中有一个或一个以上为“真”时，逻辑结论就为“真”，即“全低出低，有高出高”记作：F＝A＋B②符号③真值表：F＝A＋B的与门的真值表输出波形图(3)非门：实现“非”逻辑运算①“非”逻辑关系：逻辑前提为“假”时，逻辑结论为“真”；逻辑前提为“真”时，逻辑结论为“假”。记作：F＝A②符号③非门真值表(4)与非门与非门(NAND)：“全高出低，有低出高”，是与门和非门的叠加(先与后非)①电路符号②与非门真值表及波形图F＝ABABY001011101110和或非门(5)或非门(NOR)：是或门和非门的叠加(先或后非)①电路符号②真值表或非门真值表输入A输入B输出Y001010100110三、数字集成电路1.晶体三极管的开关特性(1)半导体三极管(简称“三极管”)，是电子电路中的核心器件之一，也是集成电路中的基础器件。①饱和条件：输入信号足够大(高电平)现象：三极管流过的电流较大，集电极和发射极之间的电压只有0.2V左右(低电平)②截止条件：输入信号足够小(低电平)现象：三极管没有电流通过，集电极和发射极之间的电压与电源相近(高电平)③由于三极管基极的信号不是高电平就是低电平，因此三极管工作于开关状态(饱和、截至)(2)MOS管：与三极管原理相似，只是用电压来控制。2.常用集成电路的类型(1)数字集成电路：由若干门电路组成，能完成某个逻辑功能。最常用的有TTL和CMOS两种。(2)TTL集成电路①逻辑电路的输入端和输出端都采用了半导体晶体管(晶体管—晶体管—逻辑电路)的简称。②优缺点：运算速度较快，允许负载流过的电流较大，消耗功率较大。(3)CMOS集成电路①互补金属氧化物半导体，电压控制的一种放大器件。是组成CMOS数字集成电路的基本单元。②优缺点：消耗功率低，速度比TTL慢，负载电流较小。3.用门电路实现逻辑关系数字电路的基本单元电路是门电路和触发器，触发器又是有门电路构成。门电路用于实现各种逻辑关系，触发器用于存储数据。(1)与门电路(二极管)与逻辑真值表(2)或门电路(二极管)或逻辑真值表(3)非门电路(三极管)输入输出VA(V)VL(V)0V5V5V0V非逻辑真值表输入输出AL0110四、基本触发器1.含义：数字电路中能将二进制数据记忆住的基本单元电路称为触发器，其中最简单的一种称为基本触发器。2.组成：通常由2只或非门(或2只与非门)交叉连接构成。(1)输出：任何触发器都有2个输出端Q和Q，正常情况下Q和Q总是反相的，即不是(Q＝0，Q＝1)就是(Q＝1，Q＝0)，(Q＝0，Q＝1)称为0状态，(Q＝1，Q＝0)称为1状态。(2)输入：基本触发器有2个输入端S和R。S(set)称为置位端或置1端，R(reset)称为复位端或置0端。3.基本触发器逻辑图4.基本触发器的功能表SRQQ00不变0101101011不使用【例1】(2017·4月浙江选考)下列关于如图所示电路的分析中，正确的是()A.S断开时V不发光，S闭合时V发光B.S断开时V发光，S闭合时V不发光C.不管S闭合还是断开，V都发光D.因为电路的初始状态未知，所以不能确定V是否发光解析根据题意，由图分析电路中S闭合时，电路接通，V发光。答案A【例2】(2016·4月浙江选考)如图所示电路，V3工作于开关状态。当输入X＝0、Y＝1时，以下发光二极管状态中正确的是()A.V1不发光、V2不发光B.V1不发光、V2发光C.V1发光、V2不发光D.V1发光、V2发光解析首先依据题意化简电路图，得上端为高电平，下端为低电平，又因为二极管正偏时工作，反向截至，故V1发光，V2不发光。答案C【例3】(2016·10月浙江选考)如图所示是小明设计的蔬菜大棚自动报警电路示意图，R1是负温度系数热敏电阻。当光线暗并且温度低于设定值时，蜂鸣器发声报警。图中虚线框处应选用的逻辑门是()解析根据题意及图示，因为三极管的非门电路，所以本题选择或非门，C项正确。答案C[变式1]下图中(a)、(b)、(c)表示“或”门、“与”门或者“非”门的输入信号或输出信号，下列说法中正确的是()A.若(a)、(c)为输入信号，(b)为输出信号，则该电路是“或”门电路B.若(a)为输入信号，(b)为输出信号，则该电路是“非”门电路C.若(b)、(c)为输入信号，(a)为输出信号，则该电路是“与”门电路D.若(a)、(b)为输入信号，(c)为输出信号，则该电路是“与”门电路解析若(a)、(c)为输入信号，(b)为输出信号，则对应关系分别为“0、1、1”、“1、1、0”，若(b)、(c)为输入信号，(a)为输出信号，对应关系是“1、1、0”、“0、1、1”不属于常见三种门电路之一，A、C错误，若(a)为输入信号，(b)为输出信号，则对应关系是“0、1”“1、0”，反映了相反的一种关系，属于“非”门，B正确，若(a)、(b)为输入信号，(c)为输出信号，则对应关系是“0、1、1”、“1、0、1”，反映了或的逻辑关系，D错误。答案B[变式2](2015·9月浙江模考)下列信号中属于模拟信号的是()解析模拟信号是连续变化的信号，数字信号是断续变化的信号，车速信号是连续的信号，其他是断续信号。本题意在考查数字信号与模拟信号的区别。答案B[变式3]下列产品中，能体现数字信号优点的是()A.电子计时器B.机械秒表C.水银温度计D.普通录音机磁带解析数字信号的优点有容易处理、处理精度高、便于记录保存等，电子计时器之所以有这么高的技术精度，原因之一就是它在测量过程中使用了数字信号。故A选项正确。此类考题需要考生能了解各类输入信号的特点，能判断属于数字信号的同时，也能对应理解该数字信号的优点属性。答案A【例4】(2015·10月浙江选考)如图所示为楼道照明灯的控制电路。用A和B分别表示2个单刀双掷开关的状态，“1”表示开关向上，“0”表示开关向下。用L表示灯的状态，“1”表示灯亮，“0”表示灯不亮。关于该电路的逻辑关系，下列真值表中正确的是()解析用“0”和“1”两种状态分析逻辑关系，并能用真值表表示出来，该电路当开关都在(A和B)上面或都在下面时，电路导通为“1”状态，所以A为符合题意的真值表。答案A[变式4](2015·10月浙江调研)如图所示为楼道照明灯的控制电路。用A和B分别表示2个单刀双掷开关的状态，“1”表示开关向上，“0”表示开关向下。用L表示灯的状态，“1”表示灯亮，“0”表示灯不亮。关于该电路的逻辑关系，下列真值表中正确的是()解析根据题意和电路图，能得到AB和L的关系，全真为1，故选A。答案A【易混易错】一、基本的逻辑门1.与门：实现“与”逻辑运算(1)记作：F＝A×B＝A·B＝AB(2)符号2.或门：实现“或”逻辑运算(1)记作：F＝A＋B(2)符号3.非门：实现“非”逻辑运算(2)符号：二、与非门和或非门1.与非门(2)符号：2.或非门(2)符号：技巧总结：基本触发器的工作过程若S端加触发信号(高电平)，R端不加触发信号，即S＝1，R＝0，基本触发器被置于1状态。此过程称为置1；若R端加触发信号(高电平)，S端不加触发信号，即S＝0，R＝1，基本触发器被置于0状态，此过程称为置0。无论置1还是置0，当触发信号结束后，即S和R的输入都是低电平时，基本触发器的状态保持不变。由此可见，基本触发器具有记忆作用(也称存储作用)，能存储1位二进制信息(即能存储一个1或0)。如下图所示：1.请根据所列的真值表，从四幅图中选出与之相对应的一个门电路()输入输出ABY001010100110解析“见高出低，全低出高”是或非门逻辑前提与逻辑结论的关系。答案C2.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，RT为安全带使用情况检测传感器，驾驶员系好安全带时RT阻值变得很大，驾驶员未系好安全带时RT阻值很小。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.“与”门B.“或”门C.“非”门D.“与非”门答案A3.如图是一个简单的组合逻辑电路，关于该电路的逻辑关系，下列真值表中正确是()解析根据组合逻辑电路逻辑表达式为，化简后逻辑表达式为F＝A×B＋A×B，可以得出其真值表。答案D4.如下图真值表对应的实现逻辑关系的门电路是()输入输出ABF000011101111A.非门B.与门C.或门D.都不是解析当A＝0，B＝0时，F＝0排除非门电路；当A＝0，B＝1时，F＝1，排除与门电路；又A＝1，B＝0时，F＝1，A＝1，B＝1时，F＝1，故此电路为或门电路。选项C正确。答案C5.已知某电路的真值表如下，该电路的逻辑表达式为()A.F＝ABCB.F＝AB＋CC.F＝CD.F＝B解析本题考查与门、或门、非门三种基本逻辑门的逻辑关系。解答本题要结合选项和真值表来判断。经带入检验，B选项正确。答案B6.上世纪九十年代手机采用模拟信号进行通信，外界有电磁波干扰会影响通信效果，现在手机通信采用数字信号通信，外界电磁波干扰影响很小，该案例说明数字信号具有的优点是()A.容易处理B.处理精度高C.便于记忆保存D.以上都有解析将信号转换成数字信号处理，受波形失真和