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第二章 电路第六节 走进门电路
第七节 了解集成电路基本逻辑功能与门电路或门电路非门电路与逻辑几个条件或逻辑一个条件非逻辑相反晶体管电阻电容封装数字模拟微波小规模中规模大规模超大规模特大规模巨大规模三种门电路的理解 两种简单的复合门电路 谢谢观看
第六节 走进门电路
第七节 了解集成电路
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．
4．通过简单的逻辑电路的设计，体现现实意义.
[自 主 预 习·探 新 知]
[知识梳理]
一、门电路
1．门电路：用来实现基本逻辑功能的电子电路．基本的门电路有三种类型：与门电路、或门电路和非门电路．
2．基本门电路
(1)与门电路
①与门电路是实现与逻辑的电子电路，意思是一个事件的几个条件都满足后该事件才能发生．
②逻辑符号是.
③真值表
输入
输出
S1
S2
Q
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
(2)或门电路
①或门电路是实现或逻辑的电子电路，意思是一个事件的几个条件中，只要有一个条件得到满足，事件就会发生．
②逻辑符号是.
③真值表
输入
输出
S1
S2
Q
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
(3)非门电路
①非门电路是实现非逻辑的电子电路，意思是输出状态与输入状态相反．
②逻辑符号是.
③真值表
输入
输出
S
Q
0
1
1
0
二、集成电路
1．集成电路(IC)是指把晶体管、电阻、电容等元件，按电路结构的要求，制作在一块硅或陶瓷基片上，再加以封装而成的、具有一定功能的整体电路．
2．集成电路的分类
(1)按功能分可分为三类：数字集成电路、模拟集成电路和微波集成电路．
(2)按集成度可分为六类：小规模集成电路SSI；中规模集成电路MSI；大规模集成电路LSI；超大规模集成电路VLSI；特大规模集成电路ULSI；巨大规模集成电路GSI.
[基础自测]
1．思考判断
(1)与门电路中，只有S1、S2两个输入端都是“0”时，输出端才是“1”．( )
(2)与门电路中，S1、S2两个输入端中只要有其中一个为“1”，输出端就为“1”．( )
(3)输入端为“1”时，输出端是“0”的门电路就是或门电路．( )
(4)两个输入端都为“1”时，输出端为“1”的门电路就是与门电路．( )
(5)逻辑电路就是数字电路．( )
(6)逻辑电路可存在两种以上的状态．( )
(7)集成电路由三种最基本的门电路构成．( )
(8)集成电路可靠性高、寿命长，但耗电量高．( )
【答案】 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)× (7)× (8)×
2．在基本的逻辑门电路中，当输入信号中有一个为“0”时，输出信号为“0”的逻辑门电路是( )
A．与门电路 B．或门电路
C．非门电路 D．以上都不对
A [输入信号有一个为“0”时，与门电路的输出信号为“0”；或门电路输出什么信号要看另一个输入信号为什么，若另一个输入信号为“1”，那么或门电路输出信号为“1”；非门电路输入“0”时，输出“1”．]
3．下面为一逻辑门电路的真值表，试判断这是一个什么类型的逻辑门电路( )
输入
M
0
1
输出
N
1
0
A.与门 B．非门 C．或门 D．与非门
B [由该逻辑门电路的真值表可以看出输出端与输入端是相反的关系，故选B.]
[合 作 探 究·攻 重 难]
三种门电路的理解
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＝Q
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S?－Q，Q表示结果成立，－Q表示结果不成立
在基本逻辑电路中，当有一个输入为“1”时，输出是“1”的是( )
A．与门电路 B．或门电路
C．非门电路 D．都不可能
B [与门的特点：事件的几个条件都满足，该事件才能发生．所以输入端均为“1”，则输出端为“1”；或门的特点：只要一个条件得到满足，事件就会发生．所以输入端有1个为“1”，则输出端为“1”；非门的特点：输出状态和输入状态相反．输入端为“1”，则输出端为“0”，故B正确．]
[针对训练]
1．在车门报警电路中，两个按钮开关分别装在汽车的两扇门上，只要有开关处于断开状态，报警灯就发光．能实现此功能的电路是( )
D [能实现此功能的电路是或门电路，选项D正确．]
两种简单的复合门电路
1.与非门电路
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2-6-1所示．
图2-6-1
其真值表为
输入
输出
输入
输出
A1
B1
Y1
A2
Y2
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
0
0
0
1
1
1
1
1
0
2.或非门电路
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2-6-2所示．
图2-6-2
其真值表为
输入
输出
输入
输出
A1
B1
Y1
A2
Y2
0
0
0
0
1
0
1
1
1
0
1
0
1
1
0
1
1
1
1
0
在如图2-6-3所示的复合电路中，A、B、C为门电路的输入端，现欲使Y输出“0”，如果C输入端为“0”，则A、B两端分别输入( )
图2-6-3
A．0 0 B．0 1
C．1 0 D．1 1
A [当C端输入“0”，非门输出“1”．输出端Y输出“0”时，可知或门的输出端必须为“0”，则A、B端的输入分别为0,0，A正确．]
研究逻辑关系的基本思路
门电路是数字电路中最简单的逻辑电路．所谓“门”就是一种开关，在一定条件下它允许信息通过，如果条件不满足，信号就被挡在“门”外．研究逻辑关系的基本思路：
(1)明确什么是条件，什么是结果；
(2)看条件与结果的内在联系；
(3)写出真值表或逻辑表达式．
[针对训练]
2.如图2-6-4，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2-6-4
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 [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．]
[当 堂 达 标·固 双 基]
1.如图2-6-5所示电路为( )
图2-6-5
A．与门电路
B．或门电路
C．非门电路
D．无法判定
C [当开关S闭合时，电灯灭，当开关S断开时，电灯亮，输出是输入的否定，这体现了非逻辑关系．应选C.]
2．隧道里有一个报警器，在隧道的两端各有一个开关，在出现危险时要求不论接通哪一个开关都能使报警器报警，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．上述答案都有可能
B [不论哪一个开关接通都能使报警器报警，所满足的关系是或逻辑关系，即事件的某一个条件满足，该事件就能发生．故B正确，A、C、D错误．故选B.]
3．(多选)或门电路的逻辑关系可表示为Z＝A＋B，则下列结构正确的是( )
A．0＋0＝0 B．0＋1＝0
C．1＋0＝1 D．1＋1＝0
AC [由或门的逻辑关系或真值表可知，只要A＋B≥1，就输出1，A、C都正确．]
4．在如图2-6-6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2-6-6
A．1,0 B．0,1 C．1,1 D．0,0
C [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端均为“1”，因此C端输出电信号为“1”．因此C项正确．]
一、单项选择题
1．为调动学生的协作精神，我班60名学生平均分成10个小组，班委规定只有小组内所有成员一周内均没有违纪扣分，才能被评为周优秀小组，班委的规定中反映的逻辑关系是( )
A．与逻辑 B．或逻辑
C．非逻辑 D．以上答案均不正确
解析：选A.所有成员都没扣分，才能被评为周优秀小组，反映了与的逻辑关系．
2．走廊里有一盏灯，在走廊的两端各有一个开关，我们希望无论哪一个开关接通都能使电灯亮，那么设计的电路应为( )
A．“或”门电路 B．“与”门电路
C．“非”门电路 D．以上答案均可
解析：选A.由题意知道，两个条件只要一个满足，结果就能发生，反映了“或”的逻辑关系，A正确．
3．下列是逻辑门真值表中的一些数值的说法，其中不正确的是( )
A．在“与”门中，当S1＝0、S2＝1时，Q＝0
B．在“或”门中，当S1＝0、S2＝1时，Q＝0
C．在“或”门中，当S1＝1、S2＝0时，Q＝1
D．在“非”门中，当输入为“0”时，输出必为“1”
解析：选B.根据逻辑门电路的特点可知，对“与”门，两事件都满足后才能成立，故A对，“或”门电路，只要一个条件满足则成立，故C对，“非”门中两种关系相反，故D对．
4．两个人负责安装一个炸药包，然后启爆，两个人分别控制两个相串联的开关．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．如果有一人未撤出危险区，开关没有接通，炸药包就不能启爆，这就是“与”的概念．如果用“0”表示不启爆，“1”表示启爆，用符号“×”表示“与”的运算符号，则下列运算式错误的是( )
A．0×0＝0，表示二人都不启爆，炸药包不爆炸
B．0×1＝1，表示一人不启爆，另一人启爆，炸药包爆炸
C．1×0＝0，表示一人启爆，另一人不启爆，炸药包不爆炸
D．1×1＝1，表示二人都启爆，炸药包爆炸
解析：选B.只有两人都接通开关时，炸药包才能爆炸，这是“与”逻辑关系，对于“与”逻辑关系，只有输入都为“1”时输出才是“1”，只要输入有一个是“0”，则输出为“0”，故A、C、D正确，B错误．
5．如图所示是一个三输入端复合门电路，当S3端输入“0”时，S1、S2端输入为何值时输出端Q输出“1”( )
A．0和0 B．0和1
C．1和0 D．1和1
解析：选D.当S3端输入“0”时，输出端Q输出“1”，由“或”门特点，可知S1、S2的输出端必为“1”，又由“与”门特点，可知S1、S2端输入为“1”和“1”．
6．如图是一个三输入端复合门电路，当S3端输入“1”时，S1、S2端输入为何值时输出端Q输出“1”( )
A．0 0 B．0 1
C．1 0 D．1 1
解析：选D.只有S1、S2逻辑电路的输出为“1”，这样与S3结合才能保证最后输出端Q输出为“1”，这就要求S1、S2必须同时输入“1”．
二、双项选择题
7．下列说法正确的是( )
A．所谓“门”就是一种开关，在一定条件下允许信号通过，如果信号不满足条件，则不允许通过
B．门电路是最基本的逻辑电路
C．各类门电路的逻辑关系相同
D．以上说法都不正确
解析：选AB.门电路是一种逻辑开关，各类门电路有不同的逻辑关系．
8．在基本逻辑电路中，哪一种逻辑门当所有输入均为0时，输出不是1( )
A．与门电路 B．或门电路
C．非门电路 D．都不可能
解析：选AB.据“与”门电路和“或”门电路的真值表可知A、B两项正确，C、D不正确．
☆9.居民小区里的楼道灯，采用门电路控制，电路如图所示，图中R2是光敏电阻，受光照后电阻减小，R1为定值电阻，S是声控开关．白天的时候，即使拍手发出声音，楼道灯也不亮；但是到了晚上，拍手发出声音后，灯就亮了，并采用延时电路，使之亮一段时间后才熄灭，下列说法正确的是( )
A．应该采用“与”门电路控制电灯
B．应该采用“或”门电路控制电灯
C．黑夜时R2较大
D．黑夜时R2较小
解析：选AC.应该在声控开关、光控开关、手动开关全部闭合时楼道灯才会亮，只要一个不闭合楼道灯就不亮，因此应该采用“与”门电路控制楼道灯；黑夜时光敏电阻不受光照，因此R2较大．
三、非选择题
10．一逻辑电路图，其真值表如下表所示，此逻辑电路为____门电路，在真值表中x处的逻辑值为______．
输入
输出
S1
S2
Q
0
0
0
0
1
0
1
0
x
1
1
1
解析：由真值表可得逻辑电路为“与”门电路，x处逻辑值为“0”．
答案：与 0
11．如图所示为包含某逻辑电路的一个简单电路图，L为小灯泡．光照射电阻R′时，其阻值将变得远小于R.该逻辑电路是______(填“与”、“或”或“非”)门电路．当电阻R′受到光照时，小灯泡L将____(填“发光”或“不发光”)．
解析：当电阻R′受光照时，非门输入低电压，输出高电压，故灯泡将发光．
答案：“非” 发光
12．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．(选填“与”、“非”或“或”)
解析：由题意知只要有一个开关未闭合，乙的输出端为高电位，报警器就会报警，结合“或”门的特点知虚线框乙内应选用“或”门；当S1闭合，只要S2或S3有一个断开，甲的输出端为高电位，故虚线框甲内也应选用“或”门．
答案：“或” “或”
