[其它課程]D簡單邏輯電路上課

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1、D D 簡簡 單單 邏邏 輯輯 電電 路路 引入引入: 數(shù)字化的現(xiàn)代生活數(shù)字化的現(xiàn)代生活1 1、兩種不同的信號、兩種不同的信號0 0u ut t模擬信號模擬信號：電壓信號隨時間是：電壓信號隨時間是連續(xù)連續(xù)變化的，我們把它叫做模變化的，我們把它叫做模擬信號。（如音頻電信號）擬信號。（如音頻電信號）數(shù)字信號數(shù)字信號：電壓信號：電壓信號不連續(xù)不連續(xù)變化的信號，叫數(shù)字信號變化的信號，叫數(shù)字信號這兩種信號有什么不一樣？這兩種信號有什么不一樣？ 模擬信號模擬信號處理模擬信號的電路叫做處理模擬信號的電路叫做模擬電路模擬電路處理數(shù)字信號的電路叫做處理數(shù)字信號的電路叫做數(shù)字電路數(shù)字電路數(shù)字信號數(shù)字信號u ut0

2、0 011 10 00 0 01 10 0 0書 數(shù)字信號具有較強的干擾能力；處理起來方便；是計算機工作的數(shù)字信號具有較強的干擾能力；處理起來方便；是計算機工作的基礎(chǔ)，能更大范圍傳送信息；高速度、高保密、高保真等基礎(chǔ)，能更大范圍傳送信息；高速度、高保密、高保真等優(yōu)點優(yōu)點.tU0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0高電勢高電勢 （如（如 5V)“1”5V)“1”低電勢低電勢 （如（如 0V0V、接地）、接地）“0”“0”2. 2. 數(shù)字化的引入：數(shù)字化的引入：3. 3. （數(shù)字）邏輯電路（數(shù)字）邏輯電路邏輯電路中最基本的電路叫邏輯電路中最基本的電路叫“門門

3、”電路電路數(shù)字電路主要實現(xiàn)輸入信號和輸出信號之間的邏輯關(guān)系。數(shù)字電路主要實現(xiàn)輸入信號和輸出信號之間的邏輯關(guān)系。 數(shù)字電路的基本單元是邏輯電路數(shù)字電路的基本單元是邏輯電路二、基本門電路二、基本門電路門電路是最簡單的邏輯電路，是數(shù)字電路的基本單元門電路是最簡單的邏輯電路，是數(shù)字電路的基本單元 門電路是一種有一個或多個輸入端，只有一個輸出端的門電路是一種有一個或多個輸入端，只有一個輸出端的開開關(guān)電路關(guān)電路，是根據(jù)輸入信號，按一定的，是根據(jù)輸入信號，按一定的邏輯關(guān)系邏輯關(guān)系獲得相應(yīng)的獲得相應(yīng)的輸出信號的裝置。輸出信號的裝置。門電路在工作時輸入、輸出端只有兩種狀態(tài)：門電路在工作時輸入、輸出端只有兩種狀態(tài)

4、： 高電勢（比如高電勢（比如5v5v）“1”“1”， 低電勢（比如低電勢（比如0v0v）“0”“0”基本門電路分為三種基本門電路分為三種 “ “與與” ” 門門 “ “或或” ” 門門 “ “非非” ” 門門1 1、“與與”門門條件條件結(jié)果結(jié)果（1 1）“與與”邏輯關(guān)系邏輯關(guān)系s1s2L規(guī)定：規(guī)定：開關(guān)開關(guān) 閉合為閉合為 1，斷開為，斷開為 0燈泡燈泡 亮為亮為 1，熄滅為，熄滅為 0 “與與”門邏輯示意圖門邏輯示意圖 當決定某事件的全部條件當決定某事件的全部條件同時具備時，結(jié)果才會發(fā)生，同時具備時，結(jié)果才會發(fā)生，這種因果關(guān)系叫做這種因果關(guān)系叫做“與與”。 實現(xiàn)實現(xiàn)“與與”邏輯關(guān)系的電路邏輯關(guān)

5、系的電路稱為與門。稱為與門。（2 2） “ “與與”門符號門符號 &AZB（4 4）真值表）真值表: :羅列門電路輸入端狀態(tài)和輸出端狀態(tài)邏羅列門電路輸入端狀態(tài)和輸出端狀態(tài)邏輯對應(yīng)關(guān)系的表格。輯對應(yīng)關(guān)系的表格。100011011000ZBA輸出輸出輸入輸入輸入輸入A A與輸入與輸入B B均是高電均是高電勢時，輸出勢時，輸出Z Z才是高電勢。才是高電勢。有有“0”0”就就“0”0”全全“1 1”才才“1 1”（3 3）與門邏輯功能）與門邏輯功能ZutBtu（5 5）波形圖）波形圖Aut 0 1 0 11 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 下圖中用電信號的方式標出了下圖中用電信號的方式標出了“

6、與與”門輸入端門輸入端A、B上的輸入上的輸入情況，請畫出輸出端情況，請畫出輸出端Z的電信號的電信號:2 2、“或或”門門（1 1）“或或”邏輯關(guān)系邏輯關(guān)系結(jié)果結(jié)果ABL結(jié)果條件條件條件條件 結(jié)果結(jié)果 S1 S2 l 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 在決定某事件的條件中，只要任一條件具備，在決定某事件的條件中，只要任一條件具備，事件就會發(fā)生，這種因果關(guān)系叫做事件就會發(fā)生，這種因果關(guān)系叫做“或或”。 實現(xiàn)實現(xiàn)“或或”邏輯關(guān)系的電路稱為或門邏輯關(guān)系的電路稱為或門。“或或”門邏輯示意圖門邏輯示意圖（2 2）符號）符號1AYB（4 4）真值表）真值表: :有有“1 1”就就“1 1” 輸

7、入輸入A與輸入與輸入B中任一個中任一個或者兩個都是高電勢，輸出或者兩個都是高電勢，輸出Z就為高電勢。就為高電勢。111011011000ZBA輸出輸出輸入輸入（3 3）或門邏輯功能）或門邏輯功能ZutBtu（5 5）波形圖）波形圖Aut 0 1 0 1 1 0 1 01 0 1 1 1 1 1 下圖中用電信號的方式標出了下圖中用電信號的方式標出了“或或”門輸入端門輸入端A、B上的輸入情況，請畫出上的輸入情況，請畫出輸出端輸出端Z輸出的電信號。輸出的電信號。3 3、“非非”門門（1 1）“非非” ” 邏輯關(guān)系邏輯關(guān)系條件條件AL結(jié)果結(jié)果條件條件 結(jié)果結(jié)果 Sl 01 10 決定某事件的條件只有一

8、個決定某事件的條件只有一個, ,當條件出現(xiàn)時事件不發(fā)生當條件出現(xiàn)時事件不發(fā)生, ,而條件不出現(xiàn)時而條件不出現(xiàn)時, ,事件發(fā)生事件發(fā)生, ,這種因果關(guān)系叫做這種因果關(guān)系叫做“非非”。 實現(xiàn)實現(xiàn)“非非”邏輯關(guān)系的電路稱為非門，也稱反相器。邏輯關(guān)系的電路稱為非門，也稱反相器。U（4 4）真值表）真值表（5 5）波形圖（反相器）波形圖（反相器）AZ（2 2）符號：）符號：1AY0110ZA輸出輸出輸入輸入輸入輸入A A為高電勢時輸出為高電勢時輸出Z Z為低電勢，為低電勢，輸入輸入A A為低電勢時輸出為低電勢時輸出Z Z為高電勢。為高電勢。（3 3）非門邏輯功能）非門邏輯功能邏輯關(guān)系邏輯關(guān)系 ABZ結(jié)果

9、結(jié)果結(jié)果條件條件 “與與”邏輯關(guān)系邏輯關(guān)系結(jié)果結(jié)果 “或或”邏輯關(guān)系邏輯關(guān)系結(jié)果條件條件ABZA“非非”邏輯關(guān)系邏輯關(guān)系結(jié)果結(jié)果Z條件條件真值表真值表 與門與門 或門或門 非門非門 符號符號 AZ1AZB&AZB1輸入輸入 輸出輸出 A B Z 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 輸入輸入 輸出輸出 A B Z 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 輸入輸入 輸出輸出 A Z 0 1 1 0 “與非與非”門門A AB B& &1 1Z ZZ0“或非或非”門門A A11B B1 1Z ZZ0“與非與非”門的真值表門的真值表1 11 10 01 11 10 00 00 0Z

10、Z0 0 Z ZB BA A 輸出輸出輸入輸入1110【知識拓展知識拓展】用基本門電路通過各種組合方式不同的設(shè)計用基本門電路通過各種組合方式不同的設(shè)計要求，從而構(gòu)成各種要求，從而構(gòu)成各種組合邏輯電路組合邏輯電路。比如我們把一個。比如我們把一個“與與”門門的輸出端接入一個的輸出端接入一個“非非”門的輸入端，來研究它的輸出情況門的輸入端，來研究它的輸出情況.0001A AB B& &Z ZA AB B1Z Z“與非與非”門的邏輯功能？門的邏輯功能？【知識拓展知識拓展】集成電路的優(yōu)點集成電路的優(yōu)點世界上第一臺電子管式計算機：世界上第一臺電子管式計算機：僅用僅用1.8萬支萬支電子管就占地電子管就占地1

11、70 ，重達，重達30t筆記本電腦：筆記本電腦：1kg左右左右微電子技術(shù)集成電路芯片：微電子技術(shù)集成電路芯片：在在1 的半導(dǎo)體的半導(dǎo)體硅上，可制造出硅上，可制造出20億億30億個晶體管億個晶體管2cm2m例：例：如圖所示，如圖所示，V是一個發(fā)光二極管，在是一個發(fā)光二極管，在ab兩端兩端加上一定電壓時，發(fā)光二極管會發(fā)光，關(guān)于電加上一定電壓時，發(fā)光二極管會發(fā)光，關(guān)于電路的控制過程下列說法正確的是路的控制過程下列說法正確的是 ( )A. 該電路控制功能相當于一個該電路控制功能相當于一個“或或”門門B. 當當S閉合時發(fā)光二極管發(fā)光。閉合時發(fā)光二極管發(fā)光。C. 當當S斷開時發(fā)光二極管發(fā)光。斷開時發(fā)光二極

12、管發(fā)光。D. 以上說法均不正確以上說法均不正確S S1 1a ab bV VC例：例：由基本門電路組成的電路使小燈泡發(fā)光的由基本門電路組成的電路使小燈泡發(fā)光的圖是（圖是（ ） & &+5V（A）11+5V（B）111 1+5V（D）1 1+5V（C）B&S S1 1S S2 2L LABZ 如圖（如圖（a）所示是一個模擬）所示是一個模擬 邏輯關(guān)系的電路，邏輯關(guān)系的電路，請利用與之相對應(yīng)的門電路實現(xiàn)相同的功能，并完成請利用與之相對應(yīng)的門電路實現(xiàn)相同的功能，并完成（b）虛線框內(nèi)的電路。）虛線框內(nèi)的電路。（a）R1S1R2+5V0VS2L L（b）與與四、應(yīng)用邏輯電路實現(xiàn)自動控制四、應(yīng)用邏輯電路實現(xiàn)

13、自動控制1 1、傳感器：把外界的信號（光、聲，溫度，濕度、壓、傳感器：把外界的信號（光、聲，溫度，濕度、壓力、運動等等）轉(zhuǎn)換成電信號，輸入控制器。如熱敏電力、運動等等）轉(zhuǎn)換成電信號，輸入控制器。如熱敏電阻阻, ,光敏電阻光敏電阻, ,濕度傳感器等等。濕度傳感器等等。2 2、控制器：通過邏輯電路作用，決定輸入執(zhí)行器的電、控制器：通過邏輯電路作用，決定輸入執(zhí)行器的電信號，從而控制執(zhí)行器的狀態(tài)。信號，從而控制執(zhí)行器的狀態(tài)。3 3、執(zhí)行器：根據(jù)電信號進行工作，例如發(fā)光、運動、執(zhí)行器：根據(jù)電信號進行工作，例如發(fā)光、運動、鳴叫等等。鳴叫等等。自動控制的一般設(shè)計模板：自動控制的一般設(shè)計模板： 執(zhí)行器執(zhí)行器

14、控制器控制器 傳感器傳感器 +5V0V一般電路一般電路邏輯電路邏輯電路例題例題1、如圖，一個火警報警裝置的邏輯電路圖。、如圖，一個火警報警裝置的邏輯電路圖。Rt是一個熱敏電是一個熱敏電阻，低溫時電阻值很大，高溫時電阻值很小，阻，低溫時電阻值很大，高溫時電阻值很小，R是一個阻值較小是一個阻值較小的分壓電阻。的分壓電阻。（1）要做到低溫時電鈴不響，火警時產(chǎn)生高溫，電鈴響起。在圖）要做到低溫時電鈴不響，火警時產(chǎn)生高溫，電鈴響起。在圖中虛線處應(yīng)接入怎樣的元件？中虛線處應(yīng)接入怎樣的元件？（2）為什么溫度高時電鈴會被接通？）為什么溫度高時電鈴會被接通？（3）為了提高該電路的靈敏度，即溫度較低時就報警，）為

15、了提高該電路的靈敏度，即溫度較低時就報警，R的值應(yīng)的值應(yīng)大一些還是小一些？大一些還是小一些？執(zhí)行器執(zhí)行器控制器控制器 0VRXRt+5V電鈴電鈴火警報警裝置火警報警裝置PDAY1傳感器傳感器RXRt+5VPD串聯(lián)電路串聯(lián)電路&例：例：下圖是用一個邏輯電路和按鈕開關(guān)、光敏電阻、蜂鳴器等元下圖是用一個邏輯電路和按鈕開關(guān)、光敏電阻、蜂鳴器等元件組成的一個簡單防盜報警器的電路圖。該報警器的功能是：當件組成的一個簡單防盜報警器的電路圖。該報警器的功能是：當放在保險箱前地板上的按鈕開關(guān)放在保險箱前地板上的按鈕開關(guān)S被腳踩下而閉合被腳踩下而閉合同時同時安裝在保險安裝在保險箱里的光敏電阻箱里的光敏電阻R0被手

16、電筒照射時，蜂鳴器就會發(fā)出鳴叫聲。被手電筒照射時，蜂鳴器就會發(fā)出鳴叫聲。試回答該報警器是用哪一種門電路，試回答該報警器是用哪一種門電路，并在電路的虛框內(nèi)畫出該門電路符號，并在電路的虛框內(nèi)畫出該門電路符號，R2與與R0的大小關(guān)系如何？的大小關(guān)系如何？R1SR2R0+5V0VABZR0在受光照時電阻應(yīng)遠小于在受光照時電阻應(yīng)遠小于R2R0在未受光照時電阻應(yīng)遠大于在未受光照時電阻應(yīng)遠大于R2 無光照時光敏電阻值大于無光照時光敏電阻值大于1 1兆兆歐，有光照時一般僅為幾千歐。歐，有光照時一般僅為幾千歐。 例：例：如圖是某種機器的冷卻風扇的一個控制電路，當機器溫度如圖是某種機器的冷卻風扇的一個控制電路，當

17、機器溫度過高時，接通觸動繼電器使風扇自動開啟，或只有在開關(guān)閉過高時，接通觸動繼電器使風扇自動開啟，或只有在開關(guān)閉合時風扇才啟動工作，則圖中合時風扇才啟動工作，則圖中X框內(nèi)使用了門電路是框內(nèi)使用了門電路是 門。門。R1是是 電阻，溫度正常，電阻，溫度正常，A端輸入電勢為端輸入電勢為 （高或（高或低），電阻低），電阻R1 R2（填（填“大于大于”或或“小于小于”）。電鍵）。電鍵S斷開時，斷開時，B端輸入電勢為端輸入電勢為 （高或低）。（高或低）?；蚧?5V0 ZBA繼電器繼電器XRMS S電源電源R1R2低低低低熱敏熱敏大于大于 例：例：為節(jié)電，居民小區(qū)的樓道燈通常采用門電路控制，為節(jié)電，居民小區(qū)

18、的樓道燈通常采用門電路控制，白天的時候，即使拍手發(fā)出聲音，燈也不亮，但到了晚白天的時候，即使拍手發(fā)出聲音，燈也不亮，但到了晚上，發(fā)出聲音燈就亮了。并采用延時電路，使之亮了一上，發(fā)出聲音燈就亮了。并采用延時電路，使之亮了一段時間后熄滅。電路中有一個聲控開關(guān)段時間后熄滅。電路中有一個聲控開關(guān)(如圖如圖)。 （1）完成下列表格）完成下列表格天色天色聲音聲音燈燈暗暗無無滅滅暗暗有有亮亮亮亮無無滅滅亮亮有有滅滅（2）畫出應(yīng)用什么門電路實現(xiàn)控制，其中）畫出應(yīng)用什么門電路實現(xiàn)控制，其中R2為光敏電為光敏電阻，受光照射電阻減小；阻，受光照射電阻減??；R1為定值電阻；為定值電阻；K為聲控開關(guān)為聲控開關(guān)&R1R2

19、R0+5V0VL L延時延時開關(guān)開關(guān)K天色天色聲音聲音燈燈暗暗無無滅滅暗暗有有亮亮亮亮無無滅滅亮亮有有滅滅（3）把天色信號設(shè)為）把天色信號設(shè)為A，聲音信號設(shè)為，聲音信號設(shè)為B，電路中輸入端高電，電路中輸入端高電勢為勢為1，低電勢為，低電勢為0，則當天色明亮時，則當天色明亮時，A輸入應(yīng)為輸入應(yīng)為 ，有，有聲音時聲音時B輸入應(yīng)為輸入應(yīng)為 。按照選定的門電路對應(yīng)的邏輯關(guān)系。按照選定的門電路對應(yīng)的邏輯關(guān)系填好真值表。填好真值表。R1R2R0+5V0VL L延時延時開關(guān)開關(guān)K&A AB BZ Z010100111 0 00ABZ（4）白天時，）白天時，R1、R2的關(guān)系是的關(guān)系是R1 R2 （填（填“大于

20、大于”或或“小于小于”）01大于大于電熱水器電熱水器例例:如圖所示是一種電熱水器系統(tǒng)的設(shè)計，當水溫低于某溫度和接觸如圖所示是一種電熱水器系統(tǒng)的設(shè)計，當水溫低于某溫度和接觸器被水淹沒時，會觸動繼電器而是電開始加熱，試回答下列問題器被水淹沒時，會觸動繼電器而是電開始加熱，試回答下列問題:（1）輸入端）輸入端A的狀態(tài)受元件的狀態(tài)受元件X和和Y控制，試寫出元件控制，試寫出元件X和和Y名稱。名稱。若水溫上升，器件若水溫上升，器件Y的電阻值有何變化？試指出在什么情況下輸?shù)碾娮柚涤泻巫兓?？試指出在什么情況下輸入端入端A的狀態(tài)是的狀態(tài)是“1”（設(shè)高電勢為（設(shè)高電勢為1，低電勢為，低電勢為0)&Y+5V0 ZB

21、A繼電器繼電器電源電源電熱器電熱器XR接觸器接觸器X為可變電阻器為可變電阻器Y為熱敏電阻為熱敏電阻水溫上升時水溫上升時Y阻阻值減小值減小溫度較低時溫度較低時A為為“1”如圖所示是一種電熱水器系統(tǒng)的設(shè)計，當水溫低于某溫度和接觸如圖所示是一種電熱水器系統(tǒng)的設(shè)計，當水溫低于某溫度和接觸器被水淹沒時，會觸動繼電器而是電開始加熱，試回答下列問題器被水淹沒時，會觸動繼電器而是電開始加熱，試回答下列問題:（2）輸入端）輸入端B的狀態(tài)受接觸器和電阻器的狀態(tài)受接觸器和電阻器R控制，若整個接觸器控制，若整個接觸器浸沒在水中，輸入端浸沒在水中，輸入端B的狀態(tài)是什么？試簡單解釋為何將接觸器的狀態(tài)是什么？試簡單解釋為何

22、將接觸器放在盛水器內(nèi)的高處。放在盛水器內(nèi)的高處。&Y+5V0 ZBA繼電器繼電器電源電源電熱器電熱器XR接觸器接觸器若整個接觸器浸沒在水若整個接觸器浸沒在水中，輸入端中，輸入端B為高電勢為高電勢如圖所示是一種電熱水器系統(tǒng)的設(shè)計，當水溫低于某溫度和接觸如圖所示是一種電熱水器系統(tǒng)的設(shè)計，當水溫低于某溫度和接觸器被水淹沒時，會觸動繼電器于是電開始加熱，試回答下列問題器被水淹沒時，會觸動繼電器于是電開始加熱，試回答下列問題:&Y+5V0 ZBA繼電器繼電器電源電源電熱器電熱器XR接觸器接觸器（3）電熱器在什么情況下開始對水加熱？）電熱器在什么情況下開始對水加熱？自動控制的一般設(shè)計模板：+5VR2R4R

23、1濕度傳感器濕度傳感器例：例：“天黑路滑天黑路滑”指示燈指示燈以下備用以下備用RR/1E EL L 例：例：如圖所示，由如圖所示，由“非非”門構(gòu)成的一個簡單光控制電門構(gòu)成的一個簡單光控制電路，其中路，其中R/為光敏電阻，光照時電阻變小，為光敏電阻，光照時電阻變小，R為定值為定值電阻，電阻，L為小燈泡，其工作原理是，當光敏電阻受光為小燈泡，其工作原理是，當光敏電阻受光照時，此時輸入電勢為照時，此時輸入電勢為 （高或低），小燈（高或低），小燈L （填（填“亮亮”或或“滅滅”） 。白天燈兩端電壓為。白天燈兩端電壓為UL1，夜，夜晚為晚為UL2，則，則UL1_UL2（填（填“”或或“”）。要使路）。要

24、使路燈早一些亮起來，應(yīng)使燈早一些亮起來，應(yīng)使R_ （填（填“增大增大”或或“減減小小”）。）。 滅滅高高減小減小ERRRUL1RRUURR高電勢高電勢低電勢低電勢 門的真值表門的真值表輸入輸入輸出輸出A AB BZ Z00011111110011R1S2R2+5V0 0 VABZS1R例：例：下圖是一個應(yīng)用某種邏輯電路制作的簡單車門報警電路圖。下圖是一個應(yīng)用某種邏輯電路制作的簡單車門報警電路圖。圖中的兩個按鈕開關(guān)分別裝在汽車的兩道門上。只要其中任何圖中的兩個按鈕開關(guān)分別裝在汽車的兩道門上。只要其中任何一個開關(guān)處于開路狀態(tài)（即輸入為邏輯一個開關(guān)處于開路狀態(tài)（即輸入為邏輯1），那么輸出也是邏輯），

25、那么輸出也是邏輯1，發(fā)光二極管（報警燈）就發(fā)光。請你根據(jù)報警要求，在電路，發(fā)光二極管（報警燈）就發(fā)光。請你根據(jù)報警要求，在電路圖的虛線框內(nèi)畫出門電路的符號，并完成該門電路的真值表。圖的虛線框內(nèi)畫出門電路的符號，并完成該門電路的真值表?！盎蚧颉?ABZ 如圖（如圖（a）所示是一個模擬）所示是一個模擬 邏輯關(guān)系的電路，邏輯關(guān)系的電路，請利用與之相對應(yīng)的門電路實現(xiàn)相同的功能，并完請利用與之相對應(yīng)的門電路實現(xiàn)相同的功能，并完成（成（b）虛線框內(nèi)的電路。）虛線框內(nèi)的電路。（a）R1S1R2+5V0VS2L L（b）S S1 1S S2 2L L 例：例：如圖所示，由如圖所示，由“非非”門構(gòu)成的一個簡單光門構(gòu)成的一個簡單光控制電路，其中控制電路，其中R/為光敏電阻，光照時電阻變?yōu)楣饷綦娮?，光照時電阻變小，小，R為定值電阻，為定值電阻，L為小燈泡，其工作原理為小燈泡，其工作原理是，當光敏電阻受光照時，小燈是，當光敏電阻受光照時，小燈L （填（填“亮亮”或或“滅滅”），此時輸入電勢為），此時輸入電勢為 （高或低）（高或低）R+5VR/1L L亮亮低低