4.4 逻辑电路与自动控制 教案 (1)

4.4
逻辑电路与自动控制
教案
一.设计思想
逻辑电路与自动控制这一节是新教材中增加进去,是讨论数字电路的基础——门电路的逻辑关系和功能。本节课的设计思想主要是探究实验与理论实际相结合,培养学生科学探究能力,实践能力,自主学习能力.同时体现以学生为主的教育思想,培养学生的学习兴趣,以及学生实事求是和勇于探索的科学态度和科学精神.提高学生的科学素养和促进学生的发展.这部分内容对中学生来是是相对比较抽象，虽然同学们对家用数字设备(如数码相机,数码摄像机等)比较熟悉,但是,对数码设备记录信息的原理比较陌生,教学中让学生理解三种逻辑电路的基本逻辑关系是很本节课的重点.
二.确定教学目标
1.知识与技能
(1)
认识与、或、非门电路的逻辑符号，知道它们的逻辑真值关系
(2)
能对与门、或门、非门电路进行简单的应用．由这三种基本门电路组成的复合门电路广泛应用于自动控制、数控车床、全自动洗衣机的程序控制等方面
2.过程与方法
以实验探索为主线，得出与、或、非门电路的输入和输出之间的逻辑真值关系
3.情感态度与价值观
通过实验,培养学生科学的探究和团结协作的精神
三.教学重点、难点
本节教学的重点是三种门电路的逻辑功能,难点是理解逻辑关系的涵义以及动手操作验证基本门电路的逻辑功能。
四.教学过程
1.新课引入:播放一段模拟视频信号和数字视频信号,让学生观察对比,哪段图象清晰,并试分析其中的原因是什么 (学生讨论)接着让学生列举我们家庭生活中有哪些数字设备
设问:这些数字设备是如何工作的 它们是如何记录信号和传输信号的
我们就像生活在数字化技术的“海洋”里，越来越多的数字电子设备正在走进我们的千家万户，那么什么是数字化技术？有什么优点？让我们一起走进数字信号技术的基础电路——门电路。
2.新课教学
2.1与门电路
实验一:
请同学们观察与思考下列问题:
(1)只有S1闭合，灯泡亮吗？
(2)只有S2闭合，灯泡亮吗？
(3)什么时候灯泡才亮？
(4)假设开关闭合，逻辑“真”，用“1”表示，反之“假”用“0”表示；同理灯
泡亮，用“1”，灯泡灭，用“0”，完成课本的真值表.
与逻辑真值表
输入
输出
S1
S2
Q
0
0
0
1
1
0
1
1
释疑:与门的“与”在逻辑上就是共同的意思，即当全部条件共同具备时，才能产生一定的结果。
与门符号如右:
2.2或门电路
实验二:
请同学们观察与思考下列问题:
(1)只有S1闭合，灯泡亮吗？
(2)只有S2闭合，灯泡亮吗？
(3)S1S2同时闭合,灯泡亮吗
(4)开关闭合，逻辑“真”，用“1”表示，反之“假”用“0”表示；同理灯泡亮，用“1”，灯泡灭，用“0”，请同学们完成课本上或逻辑真值表.
输入
输出
S1
S2
Q
0
0
0
1
1
0
1
1
或门符号:
2.3非门电路
实验三:
请同学们观察与思考下列问题:
灯泡什么时候亮
(2)灯泡什么时候熄灭
(3)
开关闭合，逻辑“真”，用“1”表示，反之“假”用“0”表示；同理灯泡亮，用“1”，灯泡灭，用“0”，请同学们完成课本上非逻辑真值表.
输入
输出
S
Q
1
0
非门符号:
3门电路的应用
三种基本的门电路在实践中更多的是以组合的形式出现复合门电路,这此复合的门电路可以制成各种编码器,译码器,计数器,触发器,存储器等,广泛应用于社会生产和人们生活中,如本节课开头我们列举的数字设备等.下面通过实验来探究门电路的逻辑功能.
3.1与门电路的应用实例
应用一:
简易火警报警器
如图所示的电路图是一个应用非门构成的一个简易火警报警器电路．图中R是可变电阻，R’是一个热敏电阻，L是一个蜂鸣器，G是一个非门,当温度较低时，热敏电阻的电阻值非常大，即R’远大于R;而当火警发生时，热敏电阻的阻值就会降低，从而远小于电阻R的阻值．请说明工作原理．
[讨论分析]由图可知，0点接地，
电势为0．当温度较低时，
由于R’的电阻非常大，A点的电势接近5V，非门G的输入端为高电势，
因此非门的输出端为低电势，蜂呜器两端没有电压，蜂鸣器不报警．
当火警发生时，温度升高导致R’的阻值变得很小，从而使输入端A点的电势接近0，非门输出端为高电势，这样蜂鸣器两端获得一个能发声的工作电压，蜂鸣器就会发出声音报警．
[拓展]
由于电阻R和R’之间存在一个分配电压的问题，因此，调节可变电阻尺，可以改变报警器的灵敏度．想一想，为了使报警器更灵敏，R应取得大一些，还是小一些
实验二：与门电路的逻辑功能
如图是一个集成与门Sn7408实验电路，它具有四个与
门．实验时将此集成电路的第14脚接5V电源的正极，第7脚接地(电源负极)，第1和第2脚为两个输入端，第3脚为输出端．
输入为高电平时，我们用真值“1”表示；输入为低电平时，我们用真值“0”表示；输出为高电平时，二极管发光，我们用真值“厂表示；输出为低电平时，二极管不发光，我们用真值“0”表示．改变输入端1、2的状态，观察发光二极管的发光情况．完成与门电路真值表2-6-4，表中用S1、S2分别表示1、2两个输入端，用Q表示输出端3．
请同学们自己动手完成或逻辑真值表
输入
输出
S1
S2
Q
0
0
0
1
1
0
1
1
五.归纳总结
门电路可以看作是一种条件开关。它有一个或多个输入端和一个输出端。只有当输入信号满足一定的条件时，门才开启，信号才能通过。条件得不到满足，门就关闭，信号就不能通过。换句话说，门电路的输出和输入之间存在着一定的逻辑关系。不同的门电路，输出与输入之间的逻辑关系也不同。
六.作业(略)
七.教学流程图
开始
视频引入新课
实验一:与门电路逻辑功能
实验二:或门电路逻辑功能
实验三:非门电路逻辑功能
门电路的应用
简易火警报警器
课堂巩固练习
结束
布置开放作业