4.4 逻辑电路与自动控制 课件（鲁科选修3-1）

(共52张PPT)
第4节　逻辑电路与自动控制
1．知道什么是逻辑电路．
2．了解“与”门、“或”门、“非”门的特点．
3．关注我国集成电路以及元器件研究的发展情况．
1．在下图三个电路中，开关A、B须满足什么条件，灯泡L才能亮？
【答案】　图(甲)同时闭合开关A、B
图(乙)闭合开关A或B
图(丙)断开开关A
1．什么是“与”门？
2．“与”门真值表及其符号是什么？
3．什么是“或”门？
4．“或”门真值表及其符号是什么？
5．什么是“非”门？
6．“非”门真值表及其符号是什么？
一、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
(1)“与”逻辑关系：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．
逻辑
基本逻辑门
高电位
低电位
“与”
“或”
“非”
“与”门
(2)符号：
(3)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”逻辑关系：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．
(2)符号：
“或”门
(3)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”逻辑关系：输出状态和输入状态呈相反的逻辑关系，叫做“非”逻辑关系，具有“非”逻辑关系的电路被称为 电路，简称“非”门．
(2)符号：
“非”门
(3)真值表
输入 输出
A Z
0 1
1 0
“非”门电路的特点是什么？其符号中的A、Z、1、0各代表什么意义？
【提示】　“非”门电路的特点：当输入为零时，输出为“1”；当输入为“1”时，输出为“0”，输出跟输入恰好相反．其中“非”门符号中的A代表输入端；Z代表输出端；“1”表示缓冲；“0”表示反相，因此“非”门又叫反相器．
二、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．
三、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．
“或”
集成
一、“与”门电路的特点及符号的意义
1．“与”门电路的特点：当输入都为“0”时，输出为“0”；当输入一个为“0”，一个为“1”时，输出为“0”；当输入都为“1”时，输出为“1”．
2．符号中各部分的意义是：A、B表示输入端，Z表示输出端，&表示“和”，“与”就是英文中的and的意思．
二、“或”门电路的特点及符号的意义
1．“或”门电路的特点是：当输入都为“0”时，输出为“0”；当一个输入为“0”，另一个输入为“1”时，输出为“1”；当输入都为“1”时，输出为“1”．
2．符号中各部分的意义是：A、B表示输入端，Z表示输出端，“≥1”表示“或”．
三、“非”门电路的特点及符号的意义
1．“非”门电路的特点是：当输入为“0”时，输出为“1”；当输入为“1”时，输出为“0”，输出跟输入恰好相反．
2．符号中各部分的意义是：A为输入端，Z为输出端，“1”表示缓冲，输出端“0”表示反相(又叫反相器)．
逻辑门电路中的“1”和“0”是逻辑关系的两种可能取值，不表示具体数字；用“1”表示高电位，“0”表示低电位．
1.逻辑电路的信号有两种状态：一是高电位状态，用“1”表示；另一种是低电位状态，用“0”表示．关于这里的“1”和“0”下列说法中正确的是(　　)
A．“1”表示电压为1伏，“0”表示电压为0伏
B．“1”表示电压为大于或等于1伏，“0”表示电压一定为 0伏
C．“1”和“0”是逻辑关系的两种可能的取值，不表示具体的数字
D．“1”表示该点与电源正极相连，“0”表示该点与电源负极相连
【答案】　C
2．与门的输入端输入信号为何时，输出端输出“1”(　　)
A．0　0　　　　　　 B．0　1
C．1　0 D．1　1
【答案】　D
3．或门的输入端输入信号为何时，输出端输出“0”(　　)
A．0　0 B．1　0
C．0　1 D．1　1
【答案】　A
4．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
【解析】　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．
【答案】　A
5．下图所示电路为(　　)
A．“与”门电路 B．“或”门电路
C．“非”门电路 D．无法判定
【答案】　C
〔实验与探究〕
与“门”的特点．
【点拨】　课本上表4－4的真值表如下表所示.
输入 输出
A B Z
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
实验结果表明，对于“与”门电路：(1)当输入都为“0”时，输出为“0”．(2)当一个输入为“0”，另一个输入为“1”时，输出为“0”．(3)当输入都为“1”时，输出为“1”．
〔讨论与交流〕
二极管“与”门电路的工作原理．
【点拨】　A、B为“与”门的两个输入端，Z是输出端，当A、B都为高电位“1”时(＋3 V)，Z端才是高电位“1”(3.7 V)．只要输入端有一个是低电位“0”(0 V)，相应的二极管导通，Z点被连接于0.7 V，其他输入端为高电位的二极管都被截止．
〔实验与探究〕
“或”门的特点．
【点拨】　课本上表4－7的真值表如下表所示.
输入 输出
A B Z
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
实验结果表明，对于“或”门电路：(1)当输入都为“0”时，输出为“0”．(2)当一个输入为“1”，另一个输入为“0”时，输出为“1”．(3)当输入都为“1”时，输出为“1”．
〔实验与探究〕
“非”门的特点．
【点拨】　课本上表4－9的真值表如下表所示.
实验结果表明，对于“非”门电路：(1)当输入为“0”时，输出为“1”．(2)当输入为“1”时，输出为“0”．
输入 输出
A Z
0 1
1 0
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
【答案】　见解析
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．
1－1：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：
【答案】　
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
下表是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 输出
M N
0 1
1 0
【解析】　“非”门电路，由真值表可知，输入端与输出端是相反的关系，因此是“非”门电路．
【答案】　“非”门电路
2－1：(1)若门电路的真值表为甲，则表示什么类型的逻辑电路？
(2)若门电路的真值表为乙，则表示什么类型的逻辑电路？
输入 输出
A B Z
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
甲
　 乙
【答案】　(1)甲为“与”门　(2)乙为“或”门
输入 输出
A B Z
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
1．在基本逻辑电路中，何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
【答案】　AB
2．关于下列门电路的符号，下列说法中正确的是(　　)
A．甲为“非”门、乙为“与”门
B．甲为“与”门、乙为“或”门
C．甲为“非”门、乙为“或”门
D．甲为“或”门、乙为“与”门
【答案】　C
3．如右图所示的电路图是一个应用“非”门构成一个简易火警报警电路，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
【解析】　热敏电阻受热后，电阻减小，A端出现低电位，经过非门后使L两端出现高电位，产生报警信号．
【答案】　C
4．如右图是一个组合逻辑电路，A、B、C为输入端，Z为输出端，则在真值表中Z空格从上到下依次填写都正确的是(　　)
A B C Z
0 0 0
0 0 1
0 1 0
0 1 1
1 0 0
1 0 1
1 1 0
1 1 1
A.00010101 B．00000010
C．00101010 D．以上答案都不正确
【答案】　C
5.如右图是一个三输入端复合门电路，当C端输入“1”时，A、B端输入为何时输出端Y输出“1”(　　)
A．0　0
B．0　1
C．1　0
D．1　1
【解析】　只有A、B逻辑电路的输出为“1”，这样与C结合才能保证最后输出端Y输出为“1”，这就要求A、B必须同时输入“1”．
【答案】　D
6．如右图是一个复合门电路，由一个x门电路与一个“非”门组成，若整个电路成为一个“或”门，则x电路应是(　　)
A．“与”门
B．“或”门
C．“与非”门
D．“或非”门
【答案】　D
7．如右图所示，一个三输入端复合门电路，当输入为1　0　1时，输出为________．(填“0”或“1”)
【解析】　A、B输入端输入一个“与门”，当输入“1　0”时，输出为“0”，再和C输入到一个“或门”，一端输入“1”，根据“或门”的特点，最后输出应为1.
【答案】　1
8．“与非”门可以改装成一个“非”门，方法为只用一个输入端如A端，而另一个输入端B端输入稳定信号，则为把“与非”门改装成“非”门，B端应始终输入________．(填“0”或“1”)
【解析】　参考“与非”门和“非”门的真值表可以得出，无论A端输入什么信号，只要B端始终输入“1”，就可以完成改装.
【答案】　1