第4节 逻辑电路与自动控制
学 习 目 标
知 识 脉 络(教师用书独具)
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 预 习·探 新 知]
[知识梳理]
一、简单逻辑电路
1．“与”门
(1)“与”逻辑：如果要求输出Z为1，只有输入A和B都为1才能实现，否则输出为0.
(2)“与”门的符号：.
(3)“与”门的真值表：
输入
输出
A
B
Z
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
2.“或”门
(1)“或”逻辑：如果要求输出Z为1，只要输入A或B有一个是1就能实现．
(2)“或”门的符号：.
(3)“或”门的真值表：
输入
输出
A
B
Z
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
3.“非”门
(1)“非”逻辑：输出Z是输入A的否定．
(2)“非”门的符号：.
(3)“非”门的真值表：
输入
输出
A
Z
0
1
1
0
二、逻辑电路的应用及集成电路
1．逻辑电路是自动控制电路的核心，在生产、生活中有着十分广泛的运用．
2．实例：恒温热水器、火警自动报警器等．
3．半导体集成电路
电子产品已经广泛深入到人们生活的方方面面，这与半导体集成电路的发展密不可分．如今，集成电路技术的发展，已经成为一个国家电子技术发展的重要标志．
4．集成电路的特点
(1)可靠性高，寿命长．
(2)专用性强，使用方便．
(3)体积小，功能多．
(4)应用领域广，发展前景大．
[基础自测]
1．思考判断
(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“与”逻辑关系．(√)
(2)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．(√)
(3)逻辑电路中的两个状态，“1”和“0”是逻辑关系的两种可能的取值，不表示具体的数字．(√)
(4)逻辑电路中的两个状态，“1”表示该点与电源正极相连，“0”表示该点与电源负极相连．(×)
[提示] 逻辑电路中“1”和“0”是表示逻辑信号的两种状态．
(5)集成电路的特点体积小，功能多，但专用性不强．(×)
2．隧道里有一个警报器，在隧道的两端各有一个开关，在出现险情时要求不论接通哪一个开关都能使警报器报警，那么应设计的电路为( )
A．“与”门电路 B．“或”门电路
C．“非”门电路 D．上述选项都可以
B [要求无论接通哪一个开关都能使警报器报警，这体现了“或”逻辑关系，故选项B正确．]
3．某同学在设计逻辑电路时，要求从输出端输出的信号为“1”时，输入端至少有一个信号为“1”．则下列满足要求的是( )
A．“与”门电路 B．“或”门电路
C．“非”门电路 D．都不可能
B [要求输出为“1”时，输入信号中至少有一个为“1”，则就要求是“1＋1＝1”或是“1＋0＝1”，所以满足要求的是“或”门电路．故B正确．]
如图是逻辑电路图及其真值表，此逻辑电路为________门电路，在真值表中X处的逻辑值为________．
[解析] 本题为“或”门电路，由输入和输出的关系得出X为1.
[答案] 或 1
[合 作 探 究·攻 重 难]
三种“门”电路的理解
门电路种类
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＝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
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；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 [根据门电路的特点可知，只有当两个车门都关紧，即都输入信号“1”时，输出信号才为“1”，汽车才能正常启动，所以该逻辑门是“与”门，选项A正确．]
[针对训练]
1．如图4-4-1所示为三个门电路符号，A输入端全为“1”，B输入端全为“0”．下列判断正确的是( )
图4-4-1
A．甲为“非”门，输出为“1” B．乙为“与”门，输出为“0”
C．乙为“或”门，输出为“1” D．丙为“与”门，输出为“1”
C [甲为“非”门，输出为“0”，乙为“或”门，输出为“1”，丙为“与”门，输出为“0”，故C正确．]
复合门电路的理解
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4-4-2所示．
可简化为
图4-4-2
真值表：
输入
输出
A1
B1
Z2
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
0
2.“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4-4-3所示．
可简化为
图4-4-3
真值表：
输入
输出
A1
B1
Z2
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
0
如图4-4-4所示是有三个输入端的复合门电路，请在下表中填写该门电路的真值表．
图4-4-4
输入
输出
A
B
C
Z
输入
输出
[解析] 根据“与”“或”“非”三种基本门电路的逻辑关系可写出该复合门电路的真值表为：
输入
输出
A
B
C
Z
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
1
0
1
1
0
1
0
0
1
1
0
1
0
1
1
0
1
1
1
1
0
[答案] 见解析
[针对训练]
2．如图4-4-5所示，低电位报警器由两个基本的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( )
图4-4-5
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
B [从图形上看，乙是“非”门，如果甲是“与”门，无论输入电压是高还是低，都会使乙的输出电压为高，从而使蜂鸣器发出警报．只有当甲是“或”门，输入电压为低时，甲的输出电压才为低，从而使乙的输出电压为高，蜂鸣器发出警报．]
[当 堂 达 标·固 双 基]
1．(多选)两个人负责安装一个炸药包，然后起爆，两个人分别控制两个串联的开关．只有当两个人都撤出危险区，在安全区把开关接通时，炸药包才能爆炸．如果有一个人未撤出危险区，开关没有接通，炸药包就不能起爆，这就是“与”的概念．如果用“0”表示不起爆，“1”表示起爆，用符号“×”表示“与”的运算符号，则下列运算式正确的是( )
A．0×0＝0，表示二人都不起爆，炸药包不爆炸
B．0×1＝1，表示一人不起爆，另一人起爆，炸药包爆炸
C．1×0＝1，表示一人起爆，另一人不起爆，炸药包爆炸
D．1×1＝1，表示二人都起爆，炸药包爆炸
AD [“与”逻辑关系表示所有条件都满足时，输出端才能达到目的，本题中只要有一个人不起爆，炸药包就不爆炸．故选项A、D正确．]
2．如图所示，由基本门电路组成的四个电路，其中能使小灯泡发光的是( )
D [要使小灯泡发光，就得使它两端的电压为高电压．A图为“非”门，“1”经它输出0；B图是“与”门，“1”与“0”经它输出“0”；C图为“或”门，“0”与“0”经它输出“0”；D图中，“1”与“0”经它输出“1”，小灯泡两端得到高电压，小灯泡发光，D正确．]
3．在如图4-4-6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，则在C和D端输出的电信号分别为( )
图4-4-6
A．1和0 B．0和1
C．1和1 D．0和0
C [B端输入电信号“0”时，经过“非”门在D端输出电信号“1”，同时，该电信号与A端输入的电信号“1”一起输入“与”门，则在C端输出电信号“1”，故C正确．]
1．如图所示为某一门电路符号及输入端A、B的电势随时间变化关系的图象，则下列图中能正确反映该门电路输出端电势随时间变化关系的是( )
A [由题图可知，Y是A、B的“与”逻辑关系的输出端，即只有当A、B的输入信号都为“1”时，Y才输出信号“1”．因此，先作出A、B、Y的真值表，再确定信号Y随时间的变化关系．
与题图对应的A、B、Y的真值表如下：
输入
输出
A(UA)
B(UB)
Y(UY)
1
1
1
1
0
0
1
1
1
0
0
0
对比各选项中的UY随时间t变化的关系，可知A正确．]
2．如图为某报警装置示意图，该报警装置在一扇门、两扇窗上各装有一个联动开关，门、窗未关上时，开关不闭合，只要有一个开关未闭合，报警器就会报警．该报警装置中用了两个串联的逻辑电路，虚线框甲内应选用________门电路，虚线框乙内应选用________门电路．(均选填“与”“非”或“或”)
[解析] 由题意知只要有一个开关未闭合，报警器就会报警，结合“或”门的特点知，虚线框甲内应选用“或”门；虚线框乙内也应选用“或”门．
[答案] 或 或
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