2019-2020学年高中物理 第2章 8 逻辑电路和控制电路课件 教科版选修3-1

第二章直流电路8逻辑电路和控制电路[学习目标]1.初步了解简单的逻辑电路及表示符号．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．(重点、难点)3.初步了解集成电路的作用及发展情况．自主探新知预习一、常见的逻辑电路1．逻辑电路(1)概念：输出与输入之间存在一定________的电路．(2)最简单的逻辑电路——有触点的开关电路：手动或______控制．逻辑关系继电器①电路如图1②真值表如表1图1表12．常见的逻辑电路(1)开关“与”电路①“与”逻辑关系：一个事件的几个条件______后该事件才能发生．都满足输入输出ABP000010100111②开关“与”电路(如图所示)．③真值表(2)开关“或”电路①“或”逻辑关系：一个事件的几个条件中，只要__________得到满足，事件就会发生．②开关“或”电路(如图所示)．③真值表有一个条件输入输出ABP000011101111(3)开关“非”电路①“非”逻辑关系：输出状态与输入状态____．②开关“非”电路(如图所示)．③真值表输入输出AP0110相反二、用二极管实现“与”电路和“或”电路1．特点(1)动作速度快．(2)______极高．2．实现方法：“与”电路和“或”电路可以用______来实现，而“非”电路需用______来实现．可靠性二极管三极管三、集成电路1．应用：________是计算机和自动化设备中的重要组成部分，在生产、生活中有着广泛的运用．2．优点：体积__、方便、可靠，适用于系列化、标准化生产等．逻辑电路小3．发展进程(1)第一台电子计算机诞生于1946年．(2)1947年，晶体三极管的发明给计算机提供了新的电子器件，1956年研制成功的第一台______计算机，成为第二代电子计算机的开端．(3)1958年研制出第一个半导体集成电路．(4)1964年生产出由____________作为电子器件的第三代电子计算机．晶体管混合集成电路1．正误判断(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，这种关系叫作“与”逻辑关系．()(2)如果几个条件中，只要有一个条件得到满足，某事件就会发生，这种关系叫作“或”逻辑关系．()(3)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．()(4)在生产生活中，逻辑电路是自动控制电路的核心．()[答案](1)√(2)√(3)√(4)√2．(多选)在基本逻辑电路中，何种逻辑门电路当其所有输入均为“0”时，输出不是“1”的是()A．“与”门电路B．“或”门电路C．“非”门电路D．都不可能AB[当所有输入都为“0”时，“与”门电路输出为“0”，“或”门电路输出为“0”，“非”门电路输出为“1”，A、B选项正确，C、D选项错误．]3．在如图所示的复合电路中，A、B、C为门电路的输入端，现欲使Y输出“0”，如果C输入端为“0”，则A、B两端分别输入()A．00B．01C．10D．11A[当C端输入“0”，“非”电路输出“1”，输出端Y输出“0”时，可知“或”电路的输出端必须为“0”，则A、B端的输入分别为0，0，A正确．]合作攻重难探究三种门电路的理解门电路种类类比电路图逻辑关系“与”门两个开关都闭合灯才亮，逻辑关系可示意为AB⇒C“或”门两个开关中至少一个闭合灯亮，逻辑关系可示意为CAB“非”门开关闭合时灯不亮，逻辑关系表示为A⇒－C，C表示结果成立，－C表示结果不成立【例1】如图所示，表示输入端A、B的电势随时间的变化关系，完成下题．求：(1)开关“与”电路的输出电压P随时间变化的关系；(2)开关“或”电路的输出电压P随时间变化的关系．思路点拨：①“与”逻辑关系是当两个输入端都有信号输入时，输出端才有信号输出．②“或”逻辑关系是当两个输入端的任意一个有信号输入时，输出端均有信号输出．[解析](1)对“与”电路，先做出A、B、P的真值表，然后再确定输出电压P与时间的变化关系．A(UA)B(UB)P010100010111000111010100010所以UP随时间变化关系如图所示：(2)对“或”电路，先做出A、B、P的真值表，然后再确定输出电压P与时间的变化关系．A(UA)B(UB)P011101011111000111011101011所以UP随时间变化如图所示：[答案]见解析对“与”电路、“或”电路及真值表中“0”“1”的理解(1)“与”“或”电路有两个输入端，输出由两输入共同决定，而“非”电路只有一个输入端，其输出跟输入恰好相反．(2)逻辑电路中的“0”和“1”不是表示数量而是表示事物矛盾双方的一种符号．为了保障行驶安全，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D．“与非”门A[只要有一扇门没有关紧，汽车就不能启动，所以只要有一个输入为“0”，输出就是“0”，所以应该是“与”门．]逻辑电路的设计与应用1．逻辑电路在实际中有着广泛的应用，有时需要通过设计一些简单的门电路完成相关的逻辑功能，要对门电路的种类进行合理地选取，这就要求：(1)准确地分析一些实例的条件与结果之间的逻辑关系．(2)熟记“与”“或”“非”三种门电路的逻辑关系和真值表．(3)理解条件与结果之间的关系．2．在门电路的问题分析中，门电路往往要和一些常用的电学元件(如电阻、开关、热敏电阻、光敏电阻、二极管等)一起构成电路，通过电路中某一部分的变化(开关的通断、电阻的变化等)实现门电路输入端的电压变化，即电势的高低变化，从而通过门电路的输出端达到控制电路的目的，因此在分析这类问题时，除熟练掌握各种门电路的作用外，还要熟练掌握电路的动态变化规律，准确判断出电路，尤其是门电路部分的电势高低的变化，从而达到正确解决问题的目的．【例2】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阻值变大．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．“非”门B．“或”门C．“与”门D．“与非”门C[系好安全带，电阻RT变大，未系好安全带，电阻RT变小，根据闭合电路的欧姆定律可知，未系好安全带时，与RT相连的输入端为高电势，同时启动汽车，蜂鸣器报警，满足这些条件的门电路是“与”门电路．]复合逻辑电路真值表的确定方法(1)如果A、B输入分别经过一个“非”电路，它们各自的输出Y1、Y2又组成一个“与”电路或“或”电路，最后输出Y，则Y的值直接取决于Y1、Y2.(2)判断复合逻辑电路的最终输出结果时，分析思路一般是“从前向后”，先分析第一个逻辑电路的输出结果，再判断第二个，依此类推．在车门报警电路中，两个按钮开关分别装在汽车的两扇门上，只要有开关处于断开状态，报警灯就发光．能实现此功能的电路是()D[只要有开关处于断开状态，报警灯就发光属于“或”门电路，分析电路可知，只有D项正确．]课堂识脉络小结知课堂小结知识脉络3个逻辑电路——“与”电路、“或”电路、“非”电路当堂固双基达标1．以下关于数字信号和模拟信号说法正确的是()A．数字信号在大小上不连续，时间上连续，而模拟信号则相反B．数字信号在大小上连续，时间上不连续，而模拟信号则相反C．数字信号在大小和时间上均不连续，而模拟信号则相反D．数字信号在大小和时间上均连续，而模拟信号则相反C[根据数字信号和模拟信号的特点可知，数字信号在大小和时间上均不连续，模拟信号在大小和时间上均连续，故选项C正确．]2．(多选)如图所示是一个三输入端复合门电路，当C端输入“1”，输出端P输出“1”时，A、B端的输入分别可能是()A．0、0B．0、1C．1、0D．1、1BCD[由于C、P均为“1”，而该电路为“与”门，则另一输入必为“1”，此输入为“或”门的输出，由此知A、B应为“0、1”、“1、0”或“1、1”，即选项B、C、D正确．]3．下表是某逻辑电路的真值表，该电路是()输入输出001011101110D[“与”门电路的逻辑功能是两个输入端只要有一端是“0”，输出端就是“0”，真值表是：ABP000010100111“非”门的输入端与输出端相反，所以，“与”门跟“非”门串联后的真值表是：ABP001011101110可见D选项正确．]