8 逻辑电路和控制电路
[学习目标] 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．
一、常见的逻辑电路
1．逻辑电路
(1)概念：输出与输入之间存在一定逻辑关系的电路．
(2)最简单的逻辑电路——有触点的开关电路：手动或继电器控制．
①电路如图1
②真值表如表1
图1 表1
2．常见的逻辑电路
(1)开关“与”电路
①“与”逻辑关系：一个事件的几个条件都满足后该事件才能发生．
②开关“与”电路(如图所示)．
③真值表
输入
输出
A
B
P
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
(2)开关“或”电路
①“或”逻辑关系：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开关“或”电路(如图所示)．
③真值表
输入
输出
A
B
P
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
(3)开关“非”电路
①“非”逻辑关系：输出状态与输入状态相反．
②开关“非”电路(如图所示)．
③真值表
输入
输出
A
P
0
1
1
0
二、用二极管实现“与”电路和“或”电路
1．特点
(1)动作速度快．
(2)可靠性极高．
2．实现方法：“与”电路和“或”电路可以用二极管来实现，而“非”电路需用三极管来实现．
三、集成电路
1．应用：逻辑电路是计算机和自动化设备中的重要组成部分，在生产、生活中有着广泛的运用．
2．优点：体积小、方便、可靠，适用于系列化、标准化生产等．
3．发展进程
(1)第一台电子计算机诞生于1946年．
(2)1947年，晶体三极管的发明给计算机提供了新的电子器件，1956年研制成功的第一台晶体管计算机，成为第二代电子计算机的开端．
(3)1958年研制出第一个半导体集成电路．
(4)1964年生产出由混合集成电路作为电子器件的第三代电子计算机．
1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)如果一个事件的几个条件都满足后，该事件才能发生，这种关系叫作“与”逻辑关系． ( )
(2)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，这种关系叫作“或”逻辑关系． ( )
(3)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． ( )
(4)在生产生活中，逻辑电路是自动控制电路的核心． ( )
[答案] (1)√ (2)√ (3)√ (4)√
2．(多选)在基本逻辑电路中，何种逻辑门电路当其所有输入均为“0”时，输出不是“1”的是( )
A．“与”门电路 B．“或”门电路
C．“非”门电路 D．都不可能
AB [当所有输入都为“0”时，“与”门电路输出为“0”，“或”门电路输出为“0”，“非”门电路输出为“1”，A、B选项正确，C、D选项错误．]
3．在如图所示的复合电路中，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( )
A．0 0 B．0 1
C．1 0 D．1 1
A [当C端输入“0”，“非”电路输出“1”，输出端Y输出“0”时，可知“或”电路的输出端必须为“0”，则A、B端的输入分别为0，0，A正确．]
三种门电路的理解
门电路种类
类比电路图
逻辑关系
“与”门
两个开关都闭合灯才亮，逻辑关系可示意为?C
“或”门
两个开关中至少一个闭合灯亮，逻辑关系可示意为CAB
“非”门
开关闭合时灯不亮，逻辑关系表示为A?－C，C表示结果成立，－C表示结果不成立
【例1】 如图所示，表示输入端A、B的电势随时间的变化关系，完成下题．求：
(1)开关“与”电路的输出电压P随时间变化的关系；
(2)开关“或”电路的输出电压P随时间变化的关系．
思路点拨：①“与”逻辑关系是当两个输入端都有信号输入时，输出端才有信号输出．
②“或”逻辑关系是当两个输入端的任意一个有信号输入时，输出端均有信号输出．
[解析] (1)对“与”电路，先做出A、B、P的真值表，然后再确定输出电压P与时间的变化关系．
A(UA)
B(UB)
P
0
1
0
1
0
0
0
1
0
1
1
1
0
0
0
1
1
1
0
1
0
1
0
0
0
1
0
所以UP随时间变化关系如图所示：
(2)对“或”电路，先做出A、B、P的真值表，然后再确定输出电压P与时间的变化关系．
A(UA)
B(UB)
P
0
1
1
1
0
1
0
1
1
1
1
1
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
0
1
0
1
1
所以UP随时间变化如图所示：
[答案] 见解析
对“与”电路、“或”电路及真值表中“0”“1”的理解
(1)“与”“或”电路有两个输入端，输出由两输入共同决定，而“非”电路只有一个输入端，其输出跟输入恰好相反．
(2)逻辑电路中的“0”和“1”不是表示数量而是表示事物矛盾双方的一种符号．
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，汽车可以正常启动行驶，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 [只要有一扇门没有关紧，汽车就不能启动，所以只要有一个输入为“0”，输出就是“0”，所以应该是“与”门．]
逻辑电路的设计与应用
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”“或”“非”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．
【例2】 如图为监控汽车安全带使用情况的报警电路．S为汽车启动开关，汽车启动时S闭合，RT为安全带使用情况检测传感器，驾驶员系好安全带时RT阻值变大．要求当驾驶员启动汽车但未系安全带时蜂鸣器报警．则在图中虚线框内应接入的元件是( )
A．“非”门 B．“或”门
C．“与”门 D．“与非”门
C [系好安全带，电阻RT变大，未系好安全带，电阻RT变小，根据闭合电路的欧姆定律可知，未系好安全带时，与RT相连的输入端为高电势，同时启动汽车，蜂鸣器报警，满足这些条件的门电路是“与”门电路．]
复合逻辑电路真值表的确定方法
(1)如果A、B输入分别经过一个“非”电路，它们各自的输出Y1、Y2又组成一个“与”电路或“或”电路，最后输出Y，则Y的值直接取决于Y1、Y2.
(2)判断复合逻辑电路的最终输出结果时，分析思路一般是“从前向后”，先分析第一个逻辑电路的输出结果，再判断第二个，依此类推．
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 [只要有开关处于断开状态，报警灯就发光属于“或”门电路，分析电路可知，只有D项正确．]
课 堂 小 结
知 识 脉 络
3个逻辑电路——“与”电路、“或”电路、“非”电路
1．以下关于数字信号和模拟信号说法正确的是 ( )
A．数字信号在大小上不连续，时间上连续，而模拟信号则相反
B．数字信号在大小上连续，时间上不连续，而模拟信号则相反
C．数字信号在大小和时间上均不连续，而模拟信号则相反
D．数字信号在大小和时间上均连续，而模拟信号则相反
C [根据数字信号和模拟信号的特点可知，数字信号在大小和时间上均不连续，模拟信号在大小和时间上均连续，故选项C正确．]
2．(多选)如图所示是一个三输入端复合门电路，当C端输入“1”，输出端P输出“1”时，A、B端的输入分别可能是( )
A．0、0 B．0、1
C．1、0 D．1、1
BCD [由于C、P均为“1”，而该电路为“与”门，则另一输入必为“1”，此输入为“或”门的输出，由此知A、B应为“0、1”、“1、0”或“1、1”，即选项B、C、D正确．]
3．下表是某逻辑电路的真值表，该电路是( )
输入
输出
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
0
D [ “与”门电路的逻辑功能是两个输入端只要有一端是“0”，输出端就是“0”，真值表是：
A
B
P
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
“非”门的输入端与输出端相反，所以，“与”门跟“非”门串联后的真值表是：
A
B
P
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
0
可见D选项正确．]
课件51张PPT。第二章 直流电路8 逻辑电路和控制电路逻辑关系继电器都满足有一个条件相反可靠性二极管三极管逻辑电路小晶体管混合集成电路三种门电路的理解 逻辑电路的设计与应用 点击右图进入…Thank you for watching !课时分层作业(十二) 逻辑电路和控制电路
[基础达标练]
(时间：15分钟 分值：50分)
一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)
1．联合国安理会每个常任理事国都拥有否决权，假设设计一个表决器，常任理事国投反对票时输入“0”，投赞成或弃权时输入“1”，提案通过为“1”，通不过为“0”，则这个表决器应具有哪种逻辑关系( )
A．“与”门 B．“非”门
C．“或”门 D．“与非”门
A [联合国规定，只要常任理事国有一个反对，提案就不能通过．这和“与”门的逻辑关系一致．]
2．两只晶体二极管组成如图所示电路，A、B为输入端，P为输出端，分析该电路属于( )
A．“与”门电路
B．“或”门电路
C．“非”门电路
D．都不可能
B [根据二极管的特点，只要在二极管上加上正向电压，则二极管即可导通．由题图中电路结构可知，D1、D2两个二极管只要有一个导通，或者两个都导通，则整个电路就会导通，因此该电路是符合“或”逻辑关系的门电路．]
3．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．上诉答案都有可能
B [要求不论接通哪一个开关都能使警报器报警，这体现了“或”的逻辑关系，故只有B项正确，A、C、D三项都不对．]
4．(多选)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”门电路控制楼道灯
B．应该采用“或”门电路控制楼道灯
C．黑夜时R2较大
D．黑夜时R2较小
AC [由题意分析可知，当在晚上和有人拍手发声两个条件同时满足时，灯L才发光，因此应该采用“与”门电路控制楼道灯，选项A正确，B错误；黑夜时，光敏电阻不受光照，因此R2较大，选项C正确，D错误．]
5.如图所示的电路图是一个应用“非”电路的简易火警报警电路，则图中X框、Y框中应是( )
A．X为热敏电阻，Y为可变电阻
B．X为热敏电阻，Y为开关
C．X为可变电阻，Y为热敏电阻
D．X、Y均为热敏电阻
C [温度升高时，Y处的热敏电阻阻值变小，所分电压变小，则A处变为低电位，由于“非”逻辑电路，输出端为高电位，故报警灯L发光报警，应选C.]
6．(多选)如图所示，为温度报警器的示意图，R0为一热敏电阻，下列对此电路的分析正确的是( )
A．当R0的温度升高时，R0减小，A端电势降低，P端的电势升高，蜂鸣器就会发出报警声
B．当R0的温度升高时，R0减小，A端电势升高，P端的电势降低，蜂鸣器就会发出报警声
C．当增大R1时，A端电势升高，P端的电势降低，蜂鸣器就会发出报警声
D．当增大R1时，A端的电势降低，P端的电势升高，蜂鸣器就会发出报警声
BC [当R0的温度升高时其电阻会减小，A端电势升高，P端电势降低，蜂鸣器会报警；当R1增大时，R0上消耗的电压减小，A端电势升高，P端电势降低，蜂鸣器报警．]
二、非选择题(14分)
7．电动机的自动控制电路如图所示，其中RH为热敏电阻，RL为光敏电阻．当温度升高时，RH的阻值远小于R1；当光照射RL时，其阻值远小于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________(选填“增大”或“减小”)R2的阻值．
[解析] 电路中的逻辑关系是“或”逻辑关系，故虚线框内应选“或”门电路．增大R2的阻值，可增大电动机两端的电压，此时RL的阻值改变较小时，就可以使电动机启动，故增大R2的阻值可提高光照时电动机启动的灵敏度．
[答案] 或 增大
[能力提升练]
(时间：25分钟 分值：50分)
一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)
1．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( )
甲 乙 丙
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”
B [根据逻辑电路的符号特点可知，甲为“非”逻辑电路符号，A输入端为1时，输出为“0”，A错误；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正确，C错误；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错误．]
2．请根据下面所列的真值表，从四幅图中选出与之相对应的一个逻辑电路( )
输入
输出
A
B
Y
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
0
A B C D
C [从真值表可看出不是单一的“与”“或”关系，更不是单一的“非”关系，一定对应一个复合逻辑电路，从真值表分析可得应为“或非”复合逻辑电路，选项C正确．]
3.如图为含逻辑电路的一个简单电路图，L为小灯泡．光照射光敏电阻时，其阻值R′将变得远小于R.当光照射光敏电阻时，则( )
A．R两端的电势差变小
B．R′两端的电势差变大
C．小灯泡L发光
D．小灯泡L不发光
C [当电阻R′受到光照时，其阻值将变得远小于R.则R两端的电势差大，R′两端间的电势差小．故A、B错误；该逻辑电路为“非”门电路．“非”门的特点是输出状态和输入状态相反，当电阻R′受到光照时，其阻值将变得远小于R，则输入端为低电势，输出端为高电势，故a点电势为高电势，小灯泡L发光．故C正确，D错误．]
4.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，下列说法正确的是( )
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
BD [当光照变弱时光敏电阻RG的阻值变大，分担的电压大，则门电路获得的电势低，“非”门电路输入端电压变小，继电器得到的电压变高，路灯被点亮，所以B对，A错；在相同的光照情况下，若电阻R增大，使得R分得的电压变大，使“非”门电路的输入端电压变大，继电器得到的电压偏低，路灯不被点亮．只有更晚一些，天色更暗时，光敏电阻更大一些，门电路获得的电势低，“非”门电路输入端电压变小，继电器得到的电压变高，路灯才能被点亮，故C错，D对．]
二、非选择题(本题共2小题，共26分)
5．(12分)由逻辑电路构成的一简单控制电路如图所示，其中R′为光敏电阻，光照时电阻很小，R为变阻器，L为小灯泡．其工作情况是：当光敏电阻受到光照时，小灯泡L不亮，不受光照时，小灯泡L亮．该逻辑电路是________电路，该控制电路可以用在________控制系统中(举一个例子)．
[解析] 光照时光敏电阻阻值减小，逻辑电路的输入端电势升高，灯不亮，说明逻辑电路输出端电势降低，输出状态与输入状态相反，故逻辑电路为“非”逻辑电路．
[答案] “非” 城市路灯
6．(14分)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Y.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Y，设上举合格为逻辑“1”，不合格为逻辑“0”．
[答案] 根据题意综合上述假设列出真值表如下表所示
A
B
C
Y
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
