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第二章直流电路第8节逻辑电路和控制电路[课标解读]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，激励学生振兴中华的使命感和责任感．01课前自主梳理02课堂合作探究03核心素养提升04课后巩固提升课时作业一、常见的逻辑电路1．开关“与”电路如图所示，只有当开关S1与S2都接通时，灯泡才会导通，具有这种逻辑关系的电路叫“______”电路．与2．开关“或”电路如图所示，当开关S1或S2任一个接通或两个都接通时，灯泡就导通，具有这种逻辑关系的电路叫“______”电路．3．开关“非”电路如图所示，当开关S断开时，灯泡导通，开关S闭合时，灯泡不导通，具有这种相反逻辑关系的电路叫“______”电路．或非二、晶体管逻辑电路和集成电路1．晶体管逻辑电路：“______”电路和“______”电路的逻辑关系可通过二极管来实现，“______”电路的逻辑关系可通过三极管来实现．其优点是：速度快，可靠性高．2．集成电路：它是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微电路系统，这就是集成电路，它具有分立元件无可比拟的优点，主要优点有：体积小、重量轻、可靠性高、运算速度快、成本低廉等．与或非要点一对三种门电路的类比理解门电路种类类比电路图逻辑关系“与”门两个开关都闭合是灯亮的充分必要条件，逻辑关系可示意为AB＝C“或”门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”门逻辑关系表示为A⇒－C，C表示结果成立，－C表示结果不成立[特别提醒](1)上述类比中都是开关闭合作为满足条件，灯泡亮作为结果成立与否进行类比的．(2)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．[例1]如图电路中用A和B表示两个元件，有一个电路控制是否工作，如果工作，输出为高电势．如果A和B都满足条件(“满足条件”输入为高电势)工作，则电路才一起工作．请画出输出端Y输出的电信号，并完成该门电路的真值表，并说明门电路的种类，画出门电路的符号．输入输出ABY00011011[思路点拨]根据题中条件与结果的关系画输出信号图→判断门电路的种类→画出门电路的符号→填写门电路的真值表[解析]由A、B都满足条件(输入高电势)时，输出才为高电势，则输出端Y的电信号图为：其真值表为输入输出ABY000010100111因两个条件同时满足时，电路才工作，所以该电路为“与”门电路，其符号为[答案]见解析分析逻辑电路的三点注意(1)熟记“与”“或”“非”三种门电路的逻辑关系；(2)准确分析条件与结果之间的逻辑关系；(3)根据门电路的特点正确填写真值表．1．为了节约用电，一种新型双门电冰箱安装了如下控制装置：只要有一扇门没有关紧，报警器就鸣响．如果规定：门关紧时输入信号为“0”，未关紧时输入信号为“1”；当输出信号为“1”时，报警器就鸣响，输出信号为“0”时，报警器就不鸣响．则能正确表示该控制装置工作原理的逻辑关系是()A．“与”逻辑关系B．“或”逻辑关系C．“非”逻辑关系D．“与非”逻辑关系解析：只要一个条件满足，事件就会发生，即输入端的信号只要有一个是“1”，输出端就为“1”，该关系为“或”逻辑关系，故B正确，A、C、D错误．答案：B2．如图所示为三个基本逻辑电路的符号，A输入端全为“1”，B输入端全为“0”．以下判断正确的是()A．甲为“非”逻辑电路符号，输出为“1”B．乙为“或”逻辑电路符号，输出为“1”C．乙为“与”逻辑电路符号，输出为“0”D．丙为“与”逻辑电路符号，输出为“1”解析：甲为“非”逻辑电路符号，A输入端为“1”时，输出为“0”，A错；乙为“或”逻辑电路符号，A输入端为“1”，B输入端为“0”时，输出为“1”，B对，C错；丙为“与”逻辑电路符号，A输入端为“1”，B输入端为“0”时，输出为“0”，D错．答案：B与门的特点：事件的所有条件满足，事件才能发生．或门的特点：只要有一个条件满足，事件就能发生．非门的特点：输入状态和输出状态完全相反．要点二复合门电路1．“与非”门一个“与”门电路和一个“非”门电路组合在一起，组成一个复合门电路，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A1B1Y1A2Y2000010100110001111102.“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．可简化为其真值表为输入输出输入输出A1B1Y1A2Y200001011101011011110[例2]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，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]首先明确是“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．[解析]首先从“非”门电路入手，当B端输入电信号“0”时，D端输出电信号为“1”，所以“与”门电路的两输入均为“1”，因此C端输出电信号为“1”，因此C项正确．[答案]C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Y1、Y2又组成一个“与”门电路或“或”门电路，最后输出Y，则Y的值直接取决于Y1、Y2；(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．1.如图，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()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”门解析：由题图知乙为“非”门，如果蜂鸣器发出警报表明乙的输入端为低电压，即甲的输出端为低电压，而此时甲的输入端为低电压，故甲为“或”门或“与”门．若甲为“与”门，则甲的输入端为高电压时，蜂鸣器也发出警报，与题意不符，故甲为“或”门电路，故B正确．答案：B2．(多选)某同学设计了一个路灯自动控制门电路，如图所示，天黑了，让路灯自动接通，天亮了，让路灯自动熄灭．图中RG是一个光敏电阻，当有光照射时，光敏电阻的阻值会显著地减小．R是可调电阻，起分压作用．J为路灯总开关——控制继电器(图中未画路灯电路)．关于此电路，正确的是()A．天黑时，RG增大，A为高电位，Z为低电位，J使路灯亮B．天黑时，RG增大，A为低电位，Z为高电位，J使路灯亮C．R调大时，傍晚路灯亮得早一些D．R调大时，傍晚路灯亮得晚一些解析：A点电势φA＝ERG＋RR，天黑时，光敏电阻RG阻值增大，A为低电位，“非”门输出端Z为高电位，继电器工作使路灯亮，故B正确．R调大时，φA增大，假设此时输入端为高电位，“非”门输出端为低电位，路灯不亮，只有当天再晚一些，光敏电阻的阻值再大一些，R的分压才会降低，当φA为低电压时，输出为高电压，继电器J工作，路灯变亮，故D正确．答案：BD逻辑电路的实际应用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”门、“或”门、“非”门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．[典例]电动机的自动控制电路如图所示，其中R3为热敏电阻，R4为光敏电阻．当温度升高时，R3的阻值远小于R1；当光照射R4时，R4的阻值远小于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________(填“增大”或“减小”)R2的阻值．[思路点拨]解决此类问题的关键是根据题意分析电路的逻辑关系，从而确定门电路的类型．[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变小时，输出为“1”，所以虚线框内应选“或”门逻辑电路．若要提高光照时电动机启动的灵敏度，需要在光照较弱即光敏电阻阻值较大时输入为“1”，输出为“1”，所以要增大R2的阻值．[答案]或增大[素养提升练]在举重比赛中，有甲、乙、丙三名裁判，其中甲为主裁判，乙、丙为副裁判，当主裁判和一名以上(包括一名)副裁判认为运动员上举合格后，才可发出合格信号，试列出真值表．解析：设甲、乙、丙三名裁判的裁判意见为逻辑变量A、B、C，裁判结果为P，并且对于A、B、C，设上举合格为逻辑“1”，不合格为逻辑“0”．对于P，设上举合格为逻辑“1”，不合格为逻辑“0”．根据题意及上述假设列出真值表如表所示.ABCP00000010010001101000101111011111答案：见解析[随堂训练]1．(多选)下列一些关于逻辑电路的说法中正确的是()A．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B．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“与”逻辑关系C．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D．输出状态和输入状态相反的逻辑关系，叫做“或”逻辑关系解析：“与”逻辑关系是几个条件同时满足时，结果发生，所以A正确，B错误；“或”关系是不管几个条件只要满足其中一个就能发生，C正确；“非”关系是输出状态和输入状态相反的情况，所以D应该是“非”逻辑关系．答案：AC2．逻辑电路的信号有两种状态：一是高电位状态，用“1”表示；另一种是低电位状态，用“0”表示．关于这里的“1”和“0”，下列说法正确的是()A．“1”表示电压为1V，“0”表示电压为0VB．“1”表示电压为大于或等于1V，“0”表示电压一定为0VC．“1”和“0”是逻辑关系的两种可能的取值，不表示具体的数字D．“1”表示该点与电源的正极相连，“0”表示该点与电源的负极相连解析：逻辑电路中的“0”或“1”只表示逻辑关系中的两种取值，不表示具体的数字．答案：C3．如图所示是由逻辑电路组成的电路，输出端为“1”，指示灯L亮，输出端为“0”，指示灯L不亮，现要使灯L亮，则A、B两输入端分别是()A．1、1B．0、0C．1、0D．0、1解析：要使灯L亮，“非”电路的输出应该为“1”，故“非”电路的输入为“0”，因此“或”电路的两个输入端都应该为零．答案：B4.如图是一个应用某逻辑电路制作的简单车门报警电路图．图中的两个按钮开关S1、S2分别装在汽车的两道门上．只要其中任何一个开关处于开路状态，发光二极管(报警灯)就发光．请你根据报警装置的要求，列表分析开关状态与发光二极管的发光状态，并指出是何种门电路，画出这种门电路的逻辑符号．解析：驾驶员离开汽车时，两个车门均处于关闭状态，与两个车门对应的开关S1和S2均闭合，这时发光二极管不会发光报警．因为S1和S2闭合后，电流不通过发光二极管，当有其他人打开某一个门时，S1或S2就处于断开状态，这时就有电流通过发光二极管，使其发光报警．可见，这一装置实际上是一个“或”门电路．答案：开关闭合及二极管不发光状态为“0”，开关断开及二极管发光状态为“1”．则开关状态及发光二极管发光状态对应如下表．虚线框内门电路的符号如图所示S1S2发光状态000011101111