《2018高考物理 考前復習利器之靜電場和電路 專題8 直流電路 簡單的邏輯電路學案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2018高考物理 考前復習利器之靜電場和電路 專題8 直流電路 簡單的邏輯電路學案（16頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、簡單的邏輯電路【學習目標】1知道數字電路和模擬電路的概念，了解數字電路的優(yōu)點。 2知道“與”門、“或”門、“非”門電路的特征，邏輯關系及表示法。 3初步了解“與”門、“或”門、“非”門電路在實際問題中的應用。4初步了解三種門電路的邏輯關系和數字信號和數字電路的含義?！疽c梳理】要點一、數字信號與模擬信號 1、數字信號數字信號在變化中只有兩個對立的狀態(tài)：“有”或者“沒有”。而模擬信號變化則是連續(xù)的。 如圖所示分別為幾種常見模擬信號和幾種常見數字信號：2、數字信號的處理處理數字信號的電路叫做數字電路，數字電路主要研究電路的邏輯功能，數字電路中最基本的邏輯電路是門電路。通常把高電勢稱為，低電勢稱為。

2、 數字信號的和好比是事物的“是”與“非”，而處理數字信號的電路稱數字電路，因此，數字電路就有了判別“是”與“非”的邏輯功能。我們將數字電路中基本單元電路稱為邏輯電路，而最基本的邏輯電路是門電路。那么數字信號的處理模式就是： 數字電路邏輯電路門電路知識點二、簡單的邏輯電路1、“與”門的邏輯關系，真值表和電路符號所謂門，就是一種開關，在一定條件下它允許信號通過，如果條件不滿足，信號就被阻擋在“門”外。（1）對“與”門的理解如果一個事件和幾個條件相聯系，當這幾個條件都滿足后，該事件才能發(fā)生，這種關系叫“與”邏輯關系，具有這種邏輯關系的電路稱為“與”門電路，簡稱“與”門。如圖所示，如果把開關閉合作為條

3、件滿足，把開關閉合作為條件滿足，把電燈亮作為結果成立，則“與”邏輯關系可以示意為：。它們的邏輯關系如下表所示：條 件結 果開關A開關B燈泡Y斷斷不亮斷通不亮通斷不亮通通亮（2）“與”門的真值表 如把開關接通定義為，斷開定義為，燈泡亮為，不亮為，那么上表的情況可用下表的數學語言來描述，這種表格稱為真值表。 “與”門的真值表 輸入輸出ABY000010100111（3）“與”邏輯關系 有兩個控制條件作用會產生一個結果，當兩個條件都滿足時，結果才會成立，這種關系稱為“與”邏輯關系。 符號： （4）“與”門的邏輯關系式：（5）波形圖：（6）實驗電路： 2“或”門的邏輯關系、真值表和符號（1）對“或”門

4、的理解如果一個事件和幾個條件相聯系，當這幾個條件中有一個滿足，事件就會發(fā)生，這種關系叫“或”邏輯關系。具有這種邏輯關系的電路稱為“或”門電路，簡稱“或”門。如圖所示，如果把開關閉合當作條件滿足，把開關閉合當作條件滿足，把電燈亮當作結果成立，則“或”邏輯關系可以示意為：它們的邏輯關系如下表：條件結果開關A開關B燈泡Y斷斷不亮斷通亮通斷亮通通亮（2）“或”門的真值表把開關接通定義為，斷開為，燈泡亮為，不亮為，將上表制成下表，就可反映“或” 門輸入輸出關系的真值表，見下表：“或”門的真值表 ：輸入輸出ABY000011101111（3）“或”邏輯關系 在幾個控制條件中，只要有一個條件得到滿足，結果就

5、會發(fā)生，這種關系稱為“或”邏輯關系。 符號： （4）“或”門的邏輯關系式：（5）波形圖：（6）實驗電路：3“非”門的邏輯關系、真值表和符號（1）對“非”門的理解設正常邏輯關系為：當條件滿足時，結果發(fā)生；當條件不滿足時，結果不發(fā)生。與正常邏輯關系相反，如果條件滿足時，結果不發(fā)生；條件不滿足時，結果卻發(fā)生，這種關系叫“非”邏輯關系。具有這種邏輯關系的電路叫“非”門電路，簡稱“非”門。如圖所示，如果把開關閉合當作條件滿足，把電燈亮當作結果成立，把電燈滅當結果成立，則正常邏輯關系為：。而“非”邏輯關系表現為。 （2）非門電路的真值表仍然把開關接通定義為，斷開定義為，燈亮為，不亮為。 可畫出“非”門的真

6、值表，見下表：非門電路的真值表輸入輸出AY0110 （3）“非”邏輯關系 輸出狀態(tài)和輸入狀態(tài)成相反的邏輯關系稱為“非”邏輯關系。 符號： （4）非”門的邏輯關系式：（5）波形圖： 4復合邏輯門電路與門、或門和非門是基本門電路。我們常把他們組合起來，成為與非門電路、或非門電路等，稱為復合門電路。（1）與非門電路一個與門和一個非門連接起來，便組成一個與非門電路，其邏輯結構圖和邏輯符號如圖所示： 其真值表為：輸入輸出ABY001011101110（2）或非門電路一個或門或一個非門連接起來，便組成一個或非門電路。其邏輯結構圖和邏輯符號如圖所示： 其真值表為：輸入輸出ABYOO10101001105.集

7、成門電路6.斯密特觸發(fā)器如圖所示，這種“非”門由于性能特別，稱為斯密特觸發(fā)器當加在它的輸入端的電壓逐漸上升到某個值（）時，輸出端會突然從高電平跳到低電平（），而當輸入端的電壓下降到另一個值（）的時候，會從低電平跳到高電平（）。斯密特觸發(fā)器可以將連續(xù)變化的模擬信號轉換為突變的數字信號，而這正是進行光控所需要的。 要點詮釋：（1）斯密特觸發(fā)器是一種“非”門，當輸入端電壓上升（下降）到某值時，輸出端電壓會從高電平跳到低電平（低電平跳到高電平）。（2）斯密特觸發(fā)器一般應用于光控開關或溫度報警器，電路中有一光敏電阻或熱敏電阻用于改變輸入端電壓。要點三、晶體二極管和集成電路 1、晶體二極管晶體二極管是用半

8、導體材料制成的，它有兩個極：一個叫正極，一個叫負極。它的符號如圖： 晶體二極管具有單向導電性（符號上的箭頭表示允許電流通過的方向）。當給二級管加正向電壓時，它的電阻很小，電路導通（如圖甲所示）；當給二極管加反向電壓時，它的電阻很大，電路截止（如圖乙所示）。 2、集成電路以半導體材料為基片，將組成電路的各種元件（如電阻、電容、二極管等）和連線集成在同一基片上，成為具有一定功能的微電路系統(tǒng)，這就是集成電路。集成電路具有分立元件不可比擬的優(yōu)點，主要優(yōu)點有：體積小、可靠性高、運算速度快、成本低廉等?！镜湫屠}】類型一、對邏輯關系的理解例1從北京到上海，就現在的地面交通來說，一般通過哪些途徑來實現？請你

9、分析一下其中的事件與條件，它們體現了哪一種邏輯關系？【答案】乘火車或乘汽車“或”邏輯關系 【解析】事件是由地面交通從北京到上海，條件有兩個：一個是乘火車，另一個是乘汽車，由于兩者只要有一個條件具備就能從北京到達上海，即兩個條件（乘火車和乘汽車）只要有一個滿足，事件（從北京到上海）就能夠發(fā)生，所以是一種“或”邏輯關系【總結升華】正確理解三種常見的邏輯關系：“與”邏輯關系為只有兩個條件都滿足時，事件才能發(fā)生；“或”邏輯關系為只要兩個條件中的一個條件滿足時，事件就會發(fā)生；而輸出狀態(tài)和輸入狀態(tài)相反的邏輯關系則為非邏輯關系類型二、對真值表的理解 例2在舉重比賽中，有甲、乙、丙三名裁判，其中甲為主裁判，乙

10、、丙為副裁判，當主裁判和一名以上（包括一名）副裁判認為運動員上舉合格后，才可發(fā)出合格信號試列出真值表【答案】見解析【解析】設甲、乙、丙三名裁判的裁判意見為邏輯變量，裁判結果為，并且對于，設：判上舉合格為邏輯“”，不合格為邏輯“”對于設：上舉合格為邏輯“”，不合格為邏輯“” 根據題意及上述假設列出真值表如下表所示輸入輸出ABCD00000010011001001000101111011111 【總結升華】（1）理解題目“”和“”分別代表的意義，搞清的邏輯關系，才能正確畫出真值表 （2）邏輯門電路在生產、生活和科技實踐中有著廣泛的應用，解題時要養(yǎng)成根據電路特點確立門電路類別，然后根據門電路特點填寫

11、真值表輸入輸出AZ01（b）10類型三、門電路的邏輯關系例3如圖所示，（a）為基本門電路中 門的電路符號，（b）為 門的輸入輸出真值表。【答案】與；非【解析】根據電流的結構可知，（a）圖為“與”門的電路符號；（b）真值表中只有一個輸入端與一個輸出端，而且輸出端的值始終與輸入端的值相反，所以該電路為“非”門電路?！究偨Y升華】根據基本邏輯門電路的輸入輸出關系能得到真值表，有真值表的邏輯關系能推出對應的邏輯門，注意學會分析真值表舉一反三【變式1】右表是某邏輯電路的真值表，該電路是【答案】D【變式2】下圖是一個或非門電路，如果兩個輸入端中有一個輸入的是高電平，另一個輸入的是低電平，那么它的輸出端輸出的

12、是高電平還是低電平？ 【答案】低電平類型四、門電路的設計、分析與應用 例4火警自動報警器用“非門”、電位器、熱敏電阻、蜂鳴器和電池等如圖甲所示連接，調節(jié)電位器使蜂鳴器正好不報警，然后用火焰靠近熱敏電阻，蜂鳴器就會發(fā)出報警信號在不報警時，為低電位記“”，報警時，為高電位記“”試問： （1）報警時，點電位為高電位“”還是低電位“”？ （2）當用火焰靠近熱敏電阻時，熱敏電阻的阻值是增大還是減?。俊敬鸢浮浚?）低電位“” （2）熱敏電阻的阻值減小【解析】（1）報警時，點為高電位“”，由于此電路運用了“非”門電路，輸出端為高電位時，輸入端點一定是低電位“” （2）圖乙為等效電路圖 當火焰靠近熱敏電阻時，

13、蜂鳴器報警，說明此時點為高電位，點為低電位，也就是說熱敏電阻兩端的電壓減小，由電路圖乙可知，熱敏電阻的阻值減小【總結升華】本題是“非”門電路在實際問題中的應用畫出等效電路，根據“非”門的邏輯關系分析電路是解決本題的關鍵 類型五、邏輯電路的典型應用例5如圖是一個應用某邏輯電路制作的簡單車門報警電路圖。圖中的兩個按鈕開關分別裝在汽車的兩道門上。只要其中任何一個開關處于開路狀態(tài)，發(fā)光二極管（報警燈）就發(fā)光。請你根據報警裝置的要求，列表分析開關狀態(tài)與發(fā)光二極管的發(fā)光狀態(tài)，并指出是何種門電路，在圖中畫出這種門電路的符號。 【答案】虛線框內門電路的符號如圖所示：【解析】開關閉合及二極管不發(fā)光狀態(tài)為“”，開

14、關斷開及二極管發(fā)光狀態(tài)為“”。則開關狀態(tài)及發(fā)光二極管發(fā)光狀態(tài)對應如下表，可見，這一裝置實際上是一個“或”門電路。輸入輸出S1S2D000011101111【總結升華】駕駛員離開汽車時，兩個車門均處于關閉狀態(tài)，跟兩個車門對應的開關和均閉合，這時發(fā)光二極管不會發(fā)光報警。為什么這時發(fā)光二極管不發(fā)光呢？原來和閉合后，電流不通過發(fā)光二極管。當有其它人打開了某一個門時，或就處于斷開狀態(tài)，這時就有電流通過發(fā)光二極管，使其發(fā)光報警。在平時學習中，要有意識地進行這一類高新科技新信息的探究訓練，提高自己的探究能力和自身的科學素養(yǎng)。舉一反三【變式1】為了保障行駛安全，一種新型雙門電動公交車安裝了如下控制裝置：只要有

15、一扇門沒有關緊，汽車就不能啟動。如果規(guī)定：車門關緊時為“”，未關緊時為“”；當輸出信號為“”時，汽車可以正常啟動行駛，當輸出信號為“”時，汽車不能啟動。能正確表示該控制裝置工作原理的邏輯門是（ ） A與門 B或門 C非門 D與非門【答案】A【變式2】如圖，一個火警報警裝置的邏輯電路圖。是一個熱敏電阻，低溫時電阻值很大，高溫時電阻值很小，是一個阻值較小的分壓電阻。 （1）要做到低溫時電鈴不響，火警時產生高溫，電鈴響起。在圖中實線處應接入怎樣的元件？（2）為什么溫度高時電鈴會被接通？（3）為了提高該電路的靈敏度，即報警溫度調的稍底些，的值應大一些還是小一些？【答案】（1）“非”門 （2）見解析 （

16、3）大一些【解析】（1）溫度較低時的阻值很大，比小得多，因此之間電壓較大.要求此時電鈴不發(fā)聲，表明輸出給電鈴的電壓應該較小，輸入與輸出相反，可見虛線處元件應是“非”門. 如圖所示： （2）當高溫時阻值減小，之間電壓降低，輸入低電壓時，從“非”門輸出是高電壓，電鈴響起.（3）由前面分析可知，若較大，由于它的分壓作用，兩端的電壓不太高，則外界溫度不太高時，就能使之間電壓降到低電壓輸入，電鈴就能發(fā)聲.因此較大，反應較靈敏.例6監(jiān)控系統(tǒng)控制電路如圖所示，電鍵S閉合時，系統(tǒng)白天和晚上都工作；電鍵S斷開時，系統(tǒng)僅晚上工作。在電路中虛框處分別接入光敏電阻（受光照時阻值減小）和定值電阻，則電路中（ ）AC是“

17、與門”，A是光敏電阻BC是“與門”，B是光敏電阻CC是“或門”，A是光敏電阻DC是“或門”，B是光敏電阻【答案】D【解析】開關S閉合后，C門的一個輸入端就是1，系統(tǒng)不管白天和晚上都工作，說明與另一個輸入端的邏輯值無關，這說明門是“或”門。開關斷開時，門的一個輸入端就是，要讓系統(tǒng)工作，另一個輸入端必須是，也就是高電壓，所以是光敏電阻，故D正確。【總結升華】熟悉三種基本邏輯關系，掌握各種門電路的邏輯功能，是解決邏輯電路在生活中的應用的題目關鍵。舉一反三【變式】某同學設計了一個路燈自動控制門電路。天黑了，讓路燈自動接通，天亮了，讓路燈自動熄滅。圖中是一個光敏電阻，當有光線照射時，光敏電阻的阻值會顯著

18、的減小。是可調電阻，起分壓作用。為路燈總開關控制繼電器（圖中未畫路燈電路） （1）請在虛線框內填入需要的門電路符號（2）如果路燈開關自動接通時天色還比較亮，現要調節(jié)自動控制裝置，使得它在天色較暗時才會自動接通開關，應如何調節(jié)? 【答案】（1）“非”門 （2）使增大【解析】（1）天黑時無光照，較大，分壓小，接通而啟動開關，路燈亮；天亮時有光照，較小，分壓大，斷開而關閉開關，路燈熄。顯然虛框內門電路輸入信號弱（強）時輸出信號強（弱），是“非”門。 （2）天色較亮時，光線照射使不太小，但如果不太大，則會由于分壓不太大而使“非”門輸出端得到較強信號導致接通而啟動開關將路燈點亮。所以，應使增大。 【變式

19、2】如圖為某報警裝置示意圖，該報警裝置在一扇門、兩扇窗上各裝有一個聯動開關，門、窗未關上時，開關不閉合，只要有一個開關未閉合，報警器就會報警。該報警裝置中用了兩個串聯的邏輯電路，虛線框甲內應選用_門電路，虛線框乙內應選用_門電路（填與、非、或）。 【答案】或，或【解析】題意只要有一個開關未閉合，報警器就會報警，結合或門的特點因此虛線框甲內應選用或門；虛線框乙內應選用或門?！咀兪?】一個機要倉庫有一扇很大的電動倉庫門，門上有三把電動鎖，三個機要員各有一把鎖的鑰匙，只有三人同時轉動自己的鑰匙（閉合開關）才能通過一個繼電器把門打開。圖中的是三個鎖內的開關。為繼電器，在方框內畫出符合要求的三輸入的門電

20、路符號 【答案】“與”門類型六、門電路與圖象結合的問題 例7下圖是輸入端的電勢隨時間的變化曲線，從中可看出其電勢隨時間的變化關系 （1）如果它們是“與”門的輸入端，請畫出輸出端的電勢隨時間變化的關系 （2）如果它們是“或”門的輸入端，請畫出輸出端的電勢隨時間變化的關系【答案】（1）如圖甲所示 （2）如圖乙所示 【解析】（1）第一步確定“”“”，的電勢有兩個值（兩個狀態(tài)），我們可以把高電勢看做“”，把低電勢看做“”第二步搞清邏輯關系，題目要求為“與”門電路，即。這樣我們就可以得出輸入與輸出端的真值表：時間輸入結果tABY0t1010t1t2111t2t3100t3t4100t4t5010 由真值表可以很容易地畫出輸出端的電勢隨時間變化的關系 （2）解題步驟同（1）其邏輯電路如圖。則與輸出端的真值表如下：時間輸入結果tABY0t1011t1t2111t2t3101t3t4101t4t5011 【總結升華】本題是門電路與圖象相結合確定輸出結果的問題，結果的確定常采用下列兩步法： 由圖象確定“”“”，并明確其代表的物理含義 由門電路的特點列真值表：“與”門電路“全高出高，見低出低”；“或”門電路“全低出低，見高出高”；“非”門電路“見高出低，見低出高”16