2019-2020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课件

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习目标重点难点1.初步了解和认识逻辑电路的基本原理以及在自动控制中的作用.2.初步了解集成电路的作用.3.关注我国集成电路以及元器件研究的发展情况，激励学生振兴祖国的使命感和责任感.1.记住“门”的表示符号，了解其功能.2.逻辑电路的应用.01课前自主梳理02课堂合作探究03素养拓展提升04课后巩固提升课时作业一、简单逻辑电路1．逻辑电路由基本的_____电路构成的电路．2．逻辑电路中的逻辑是指_____与_____的关系，所谓条件就是用_____的高、低表示的电信号．逻辑电路的信号只有两种状态：一是________状态用1表示；一是________状态用0表示．逻辑条件结果电位高电位低电位3．基本的逻辑门电路(1)“与”门①符号：_________②“与”逻辑关系：一个事件的几个条件都满足后该事件才能发生．③真值表输入输出ABZ000010100111(2)“或”门①符号：________②“或”逻辑关系：一个事件的几个条件中，只要有一个条件得到满足，事件就会发生．③真值表输入输出ABZ000011101111(3)“非”门①符号：________②“非”逻辑关系：输出状态与输入状态相反．③真值表输入输出AZ0110二、逻辑电路的运用1．逻辑电路是_______________的核心，生产、生活中广泛应用．2．实例：恒温热水器、火警自动报警器等．三、半导体集成电路的发展以半导体材料为基片，将组成电路的各种元件(如：电阻、电容、二极管等)和连线集成在同一基片上，成为具有一定功能的电路系统，这就是_____电路，它具有分立元件无可比拟的优点．自动控制电路集成如图为了方便及节约用电，宿舍楼楼道里安装有声光控灯，这种灯在有光或没有声音时，不亮，而在无光又有声音时，灯就会自动点亮，这是应用了什么逻辑电路？提示：两个条件同时满足时才亮，应用了“与”逻辑电路．三种门电路的理解1．对“与”门的理解(1)如果一个事件和几个条件相联系，当这几个条件都满足后，该事件才能发生，这种关系叫“与”逻辑关系，具有这种逻辑关系的电路称为“与”门电路，简称“与”门．如图所示，如果把开关A闭合作为条件A满足，把开关B闭合作为条件B满足，把电灯L亮作为结果C成立，则“与”逻辑关系可以示意为：AB⇒C.(2)“与”门的特点：当输入都为“0”时，输出为“0”；当输入一个为“0”，一个为“1”时，输出为“0”；当输入都为“1”时，输出为“1”．(3)符号中各部分的意义是：A、B表示输入端，Z表示输出端，&表示“和”，“与”就是英文中的and的意思．2．对“或”门的理解(1)如果一个事件和几个条件相联系，当这几个条件中有一个满足，事件就会发生，这种关系叫“或”逻辑关系，具有这种逻辑关系的电路称为“或”门电路，简称“或”门，如图所示，如果把开关A闭合当作条件A满足，把开关B闭合当作条件B满足，把电灯L亮当作结果C成立．(2)“或”门电路的特点是：当输入都为“0”时，输出为“0”；当一个输入为“0”，另一个输入为“1”时，输出为“1”；当输入都为“1”时，输出为“1”．(3)符号中各部分的意义是：A、B表示输入端，Z表示输出端，“≥1”表示“或”．3．对“非”门的理解(1)设正常逻辑关系为：当条件A满足时，结果C发生；当条件A不满足时，结果C不发生．与正常逻辑关系相反，如果条件A满足时，结果C不发生；条件A不满足时，结果C却发生，这种关系叫“非”逻辑关系，具有这种逻辑关系的电路叫“非”门电路，简称“非”门．如图所示，如果把开关A闭合当作条件A满足，把电灯L亮当作结果C成立，把电灯L灭当作结果－C成立，则正常逻辑关系为：A⇒C.而“非”逻辑关系表现为A⇒－C.(2)“非”门电路的特点是：当输入为“0”时，输出为“1”；当输入为“1”时，输出为“0”，输出跟输入恰好相反．[特别提醒]条件成立或结果成立对应逻辑门电路中的“1”，相反时对应“0”，“1”、“0”是逻辑关系中的两种取值，不表示具体数字．[典例1]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”，P灯亮记为“1”，灯不亮记为“0”，试完成真值表：输入输出ABCP[思路点拨]弄清“与”门的特点及数值“1”、“0”代表的意义填写．[尝试解答]由图可知，开关A、B、C必须都合上，灯泡才亮，所以这是一个“与”门电路，其真值表如图：输入输出ABCP00000010010001101000101011001111[答案]见尝试解答门电路是数字电路中最简单的逻辑电路．所谓“门”就是一种开关，在一定条件下它允许信号通过，如果条件不满足，信号就被挡在“门”外．1．如图所示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ABZ00001110X111解析：当开关A与B都合上时，用电器才工作，为“与”门；不论开关A或开关B，只要有一个合上时，用电器就工作，为“或”门；开关合上，用电器不工作，开关断开，用电器反而工作，为“非”门．从真值表中可看出，只有B一个合上时，用电器工作，两个都合上时也工作，所以为“或”门，X应为1.答案：“或”1逻辑电路的应用研究逻辑关系的基本思路(1)明确什么是条件，什么是结果；(2)看条件与结果的内在联系；(3)写出真值表或逻辑表达式．[典例2]火警自动报警器用“非”门、电位器、热敏电阻、蜂鸣器和电池等按图连接，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．(1)报警时，A点电位是高电位，还是低电位？(2)当火焰靠近热敏电阻时，热敏电阻的阻值是增大还是减小？[思路点拨](1)根据逻辑关系判断门电路的种类；(2)分析局部电阻变化对电路的影响．[尝试解答](1)在不报警时，P为低电位，报警时P为高电位，由于运用的是“非”逻辑关系，输出端P为高电位时，输入端A是低电位．(2)当用火焰靠近热敏电阻时，蜂鸣器报警，说明A为低电位，即热敏电阻两端的电压减小，所以热敏电阻阻值是减小的．[答案](1)低电位(2)减小2．在典例2中若想让报警器在火焰靠近热敏电阻达到较高温度时才报警，该如何调节？解析：达到较高温度才报警，说明在原来火焰靠近热敏电阻较低温度下不报警，即A为高电位，电位器两端电压较小，所以应使电位器阻值调小．答案：应使电位器阻值调小在如图所示的逻辑电路中，当A端输入电信号“1”、B端输入电信号“0”时，则在C和D端输出的电信号分别为()A．1和0B．0和1C．1和1D．0和0[思路点拨]首先明确“与”门电路和“非”门电路的组合，然后根据它们的逻辑关系结合真值表进行确定．[规范解答]首先从“非”门电路入手，当B端输入电信号“0”时，D端输出的电信号为“1”，所以“与”门电路的两输入端均为“1”，而“与”门电路输出的电信号是“非”门电路输入的电信号，因此C端输出的电信号为“0”．因此B项正确．[答案]B复合门电路1.“与非”门：(1)一个“与”门电路和一个“非”门电路组合在一起，组成一个复合门电路，称为“与非”门.(2)图示：(3)真值表：输入输出输入输出A1B1Z1A2Z2000010100110001111102.“或非”门：(1)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.(2)图示：(3)真值表：输入输出输入输出A1B1Z1A2Z200001011101011011110[随堂训练]1．在基本的逻辑门电路中，当输入信号中有一个为“0”时，输出信号为“0”的逻辑门电路是()A．“与”门B．“或”门C．“非”门D．以上都不对解析：输入信号有一个为“0”时，与门电路的输出信号为“0”；或门电路输出什么信号要看另一个输入信号为什么，若另一个输入信号为“1”，那么或门电路输出信号为“1”；非门电路输入“0”时，输出“1”．答案：A2．如图所示为三个门电路符号，A输入端全为“1”，B输入端全为“0”．下列判断正确的是()A．甲为“非”门，输出为“1”B．乙为“与”门，输出为“0”C．乙为“或”门，输出为“1”D．丙为“与”门，输出为“1”解析：甲为“非”门，输出为“0”，乙为“或”门，输出为“1”，丙为“与”门，输出为“0”，C正确．答案：C3．(多选)如图所示为温度报警器的示意图，R0为一热敏电阻，下列对此电路的分析正确的是()A．当R0的温度升高时，R0减小，A端电势降低，Y端的电势升高，蜂鸣器就会发出报警声B．当R0的温度升高时，R0减小，A端电势升高，Y端的电势降低，蜂鸣器就会发出报警声C．当增大R1时，A端电势升高，Y端的电势降低，蜂鸣器就会发出报警声D．当增大R1时，A端电势降低，Y端的电势升高，蜂鸣器就会发出报警声解析：R0为热敏电阻，当R0的温度升高时其电阻会减小，A端电势升高，Y端电势降低，蜂鸣器会叫；当R1增大时，R0上消耗的电压减小，A端电势升高，Y端电势降低，蜂鸣器报警．答案：BC4．走廊里有一盏电灯，在走廊两端各有一个开关，我们希望不论哪一个开关接通都能使电灯点亮，那么设计的电路为()A．“与”门电路B．“非”门电路C．“或”门电路D．上述答案都有可能解析：不论哪个开关接通都能使电灯点亮，那么设计的电路只能为“或”门电路，C正确．答案：C5．电动机的自动控制电路如图所示，其中RH为热敏电阻，RL为光敏电阻，当温度升高时，RH的阻值远小于R1；当光照射RL时，其阻值远小于R2，为使电动机在温度升高或受到光照时能自动启动，电路中的虚线框内应选________门逻辑电路；若要提高光照时电动机启动的灵敏度，可以________R2的阻值(填“增大”或“减小”)．解析：为使电动机在温度升高或受到光照时能自动启动，即热敏电阻或光敏电阻的电阻值小时，输入为1，输出为1，所以是“或”门．因为若要提高光照时电动机启动的灵敏度，需要在光照较小即光敏电阻较大时输入为1，输出为1，所以要增大R2.答案：或增大