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  • 2021-05-26 发布

高中物理 第四章 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知识导航素材 鲁科版选修3-1(通用)

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第4节 逻辑电路与自动控制 ‎ 思维激活 ‎1.十字路口的红绿灯是我们非常熟悉的,你知道红绿灯交替亮灭的原理是什么吗?‎ ‎2.有一种声控感应灯出现在我们的日常生活中,像住宅楼中楼梯间的灯,在有光或者没有声音时,灯都不会亮,而在无光有声音时,灯就会自动点亮,你能自己探索一下逻辑关系吗?‎ 答案:1.提示:红绿灯电路就是将简单的门电路组合起来的逻辑电路,应用的就是门电路原理.‎ ‎2.提示:与非门原理.‎ 自主整理 ‎1.简单的逻辑电路 处理数字信号的电路叫做数字电路.数字电路主要研究电路的___________功能.逻辑电路是由___________电路构成的.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.按输入、输出关系的不同,可以将基本的逻辑门电路分为___________门、___________门、___________门等.‎ ‎(1)“与”门:如果有一个是事件的几个条件都满足后该事件才能发生,我们把这种关系叫做“与”逻辑关系,具有“与”逻辑关系的电路称为___________电路,简称“与”门.‎ ‎(2)“或”门:若几个条件中只要有一个条件得到满足某事件就会发生,这种关系叫做“或”逻辑关系,具有“或”逻辑关系的电路称为___________电路,简称“或”门.‎ ‎(3)“非”门:输出状态和输入状态呈相反的逻辑关系,叫做“非”关系,具有“非”逻辑关系的电路被称为___________电路,简称“非”门.‎ ‎2.逻辑电路的运用 生活中的声控光控开关,这种灯的打开条件是,在无光的条件下,当有声音发出时,灯的开关被打开,这应该是___________逻辑电路.‎ ‎3.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.‎ 答案:1.逻辑 基本逻辑门 高电位 低电位 “与” “或” “非”‎ ‎(1)“与”门 (2)“或”门 (3)“非”门 ‎2.“与”‎ ‎3.集成 高手笔记 ‎1.对三种基本逻辑电路的理解 ‎(1)“与”门电路 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,若把电键A闭合作为条件A满足,把电键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:‎ ‎(2)“或”门电路 若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,若把电键A闭合当作条件A满足,把电键B闭合当作条件B满足,把电灯L亮当作结果C成立,则“或”逻辑关系可以示意为:‎ ‎(3)“非”门电路 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,若把电键A闭合当作条件A满足,把电灯亮当作结果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 ‎2.各种基本的门电路的符号与真值表 ‎(1)“与”门 符号:‎ ‎“与”门的真值表 输入 结果 A B Z ‎0‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎1‎ ‎0‎ ‎1‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎1‎ ‎1‎ ‎1‎ ‎(2)“或”门 符号:‎ ‎“或”门的真值表 输入 结果 A B Z ‎0‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎1‎ ‎1‎ ‎1‎ ‎0‎ ‎1‎ ‎1‎ ‎1‎ ‎1‎ ‎(3)“非”门 符号:‎ ‎“非”门的真值表 输入 结果 A Z ‎0‎ ‎1‎ ‎1‎ ‎0‎ 名师解惑 二极管“与”门电路的工作原理 剖析:A、B为输入端,Z为输出端.而A、B端都可以接高电位或低电位,据此可以画出其两种等效电路图如图(1)(2)所示.‎ 如图(1)所示,当脉冲电源使得其中一个输入端(如B端)为低电压(0 V)时,二极管DB导通,DB输出端Z=0(近似为0,实际上为二极管的正向电压降,硅管约0.7 V,锗管约0.3 V);如果输入端A为低电位(0 V)时,二极管DA导通,输出端也是Z=0;当输入端A和B为低电位(0 V)时,二极管DA和DB都导通,输出端仍是Z=0.‎ 如图(2)所示,当输入端A和B为高电位(3 V)时,二极管DA和DB都不导通,这时输出端Z的电压为电源电压,即为高电位Z=3 V.‎ ‎(1)‎ ‎(2)‎ 讲练互动 ‎【例】 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Z,并且对于A、B、C,设:判上举合格为逻辑“1”,不合格为逻辑“0”.对于Z,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下表所示.‎ A B C Z ‎0‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎1‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎1‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎1‎ ‎1‎ ‎0‎ ‎1‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎1‎ ‎0‎ ‎1‎ ‎1‎ ‎1‎ ‎1‎ ‎0‎ ‎1‎ ‎1‎ ‎1‎ ‎1‎ ‎1‎ 绿色通道 实际问题中的逻辑关系,可分别用数字“‎1”‎和“‎0”‎简单表示事件的两种相反结果.‎ 变式训练 某单位的保险柜上有三把锁,三把锁的钥匙分别由经理、会计和出纳三人掌管,三人同时到位时才能把保险柜打开,请你根据这些情况列出真值表.‎ 解析:三个人员分别用A、B、C表示,结果用Z表示.到位的逻辑值为“1”,不到位的逻辑值为“0”,打开锁的逻辑值为“1”,打不开的逻辑值为“0”.真值表如下:‎ A B C Z ‎0‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎1‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎1‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎1‎ ‎1‎ ‎0‎ ‎1‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎1‎ ‎1‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎1‎ ‎0‎ ‎1‎ ‎0‎ ‎1‎ ‎1‎ ‎1‎ ‎1‎ 体验探究 问题:夜晚停电时,楼道里没有灯会很危险,你能通过本节所学的知识,设计一个简单的楼道应急灯的控制电路吗?(只需作出简单的原理图即可)‎ 导思:楼道应急灯应在停电时,即电网断电时亮,而在平时应该是不亮的,由此我们能够判断应该用非门电路来完成这个电路设计.‎ 探究:当电网停电时,应急灯自动打开,来电时,应急灯自动熄灭.图中R1、R2为分压电阻,以使门电路获得合适的电压,J是应急灯开关控制继电器(图中未画应急灯电路).电网停电时,门电路输入端的电势要减小,应急灯要点亮,必须有高电势输入才行,所以门电路的输出要求是高电势,所以此处门电路应为“非”门电路.此时,如电路中来电时,高电势输入,低电势输出门电路,应急灯不亮.‎

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