高中物理 4.4 逻辑电路与自动控制 （鲁科版选修3-1）

欢迎进入物理课堂 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 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 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 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 00B 01C 10D 11 答案 D3 或门的输入端输入信号为何时 输出端输出 0 A 00B 10C 01D 11 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 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 3V Z端才是高电位 1 3 7V 只要输入端有一个是低电位 0 0V 相应的二极管导通 Z点被连接于0 7V 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 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 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 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 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 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 甲 乙 答案 1 甲为 与 门 2 乙为 或 门 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 00010101B 00000010C 00101010D 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 00B 01C 10D 11 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101时 输出为 填 0 或 1 解析 A B输入端输入一个 与门 当输入 10 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 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全