4.4逻辑电路与自动控制
4.4《逻辑电路和自动控制》
开关“接通”为1，“断开” 为 0； 灯“亮”为1，灯“灭”为0。
“非”门（NOT gate）
逻辑示意
符号
“非”门真值表
输入 输出 A 0 1 Z 1 0
开关“接通”为1，“断开” 为 0； 灯“亮”为1，灯“灭”为0。
集成门电路：
应用基本门电路组合成比较复杂的逻辑电路时， 我们可以仅仅关心它们的输入和输出特性，而 不必在意它们的内部结构，这种科学的思维方 法就叫做模块化思想。
4.4逻辑电路与自动控制
一、简单逻辑电路
1、逻辑电路（定义）：是有输入和输出端的一些 电子开关组成的执行逻辑任务的电路。 2、逻辑：输出的结果由输入的条件决定， 称为逻辑。
3、逻辑电路信号状态：
有两种状态： 高电位用“1”表示，低电位用“0”表示， 条件是用电位的高、低表示 4、逻辑门电路的分类（按输入输出关系分）： “与”门、“或”门、“非”门
பைடு நூலகம் “与”门（AND gate）
逻辑示意
符号
“与”门真值表
输入 A B 0 0 0 1 1 0 1 1 输出 Z 0 0 0 1
开关“接通”为1，“断开” 为 0； 灯“亮”为1，灯“灭”为0。
与门电路的工作波形图
“或”门（OR gate）
逻辑示意
符号
“或”门真值表
输入 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 输出 Z 0 1 1 1
半导体集成电路的发展：
1904年，发明了电子管 20世纪40年代半导体晶体管制成。 20实际50年代末出现了集成电路
电子管 晶体管
1971年到现在，大（超）规模集成电路
大（超）规模集成电路
集成电路
逻辑电路和控制电路
熵与生命
奥地利物理学家薛定谔：“一个生命有机体， 在不断地增加着它的熵——你或者可以说是在增 加正熵——并趋于接近最大值的熵的危险状态， 那就是死亡。要摆脱死亡，就是说要活着，唯一 的办法就是从环境里不断汲取负熵，我们马上就 会明白负熵是十分积极的东西，有机体就是赖负 熵而生的，这就是说，生命有机体不断汲取负熵 是生命得以维持的必要条件。”
信息是对事物状态、存在方式和相互联系进行描述的一 组文字、符号、语言、或情态。信息的特征在于能消除事 情的不确定性。
信息的单位：比特。
1比特的含义：在事情的两种可能结果中选中了其中 一个结果，我们所获得的信息维1比特。
信息传输的特点：信息输出者的信息量不会减少。
熵(S)
熵是物理学研究热力学时创建的一个概念。
目前计算机使用的“继电器”是电子继电 器。
但要提高计算速度，目前的以半导体材料为基础的集 成技术日益走向它的极限。
目
生物计算机
前 的 量子计算机
研
发 超导计算机 方
向
光计算机
A
P
输入：开关“通”和“断”。 若通记为“1”，则断为“0”。
输出：灯亮记为“1”，则不亮 记为“0”。
这就出现输入“1”时与之对应的输出是“1”还是“0”。 这就出现输入“0”时与农1948年和1949年发表两篇论文 《通讯的数学理论》、《在噪声中的通讯》为标志创建的。
申农对信息的定义：用来消除接收端在收到信息之前所 存在的关于通信信号波形的不确定的东西。
著名物理学家薛定谔“负熵论”。他认为：信息就是负 熵。 总之，信息可以减少不确定性增加确定性。信息可以减 小无序性可以增大有序性。
——————《教科书》
plc常开触点和常闭触点的符号
PLC（可编程逻辑控制器）在工业自动化控制中起着至关重要的作用，它可以精确地控制各种设备，实现自动化生产线的高效运行。
而PLC中的常开触点和常闭触点则是控制器中的两种基本逻辑元件，它们用于实现电路的开关功能，从而实现对设备的精确控制。
在PLC中，常开触点和常闭触点的符号表示也是非常重要的，在实际控制过程中，正确的符号表示可以帮助工程师更好地理解和分析控制逻辑，保障设备的安全运行。
一、常开触点的符号表示在PLC中，常开触点用于表示当输入激活时，输出才激活的逻辑关系。
在电气原理图中，常开触点通常用一条斜线表示，斜线的一端连接输入信号，另一端连接输出信号。
在实际的逻辑控制中，常开触点经常用于表示正逻辑输出。
1.1 基本符号常开触点的基本符号表示为一条斜线，如图1所示。
斜线的一端连接输入信号，另一端连接输出信号，表示只有当输入激活时，输出才激活。
图1 常开触点基本符号1.2 扩展符号除了基本的常开触点符号外，PLC中还有一些扩展符号用于表示不同的逻辑关系。
与常开触点并联的触点、带有标号的常开触点等。
这些扩展符号可以帮助工程师更准确地理解控制逻辑，保障控制系统的可靠性和安全性。
二、常闭触点的符号表示与常开触点相反，常闭触点表示当输入激活时，输出失活的逻辑关系。
在电气原理图中，常闭触点通常用一条斜线和一个斜线穿过的圆圈表示，斜线连接输入信号，圆圈连接输出信号。
在实际的逻辑控制中，常闭触点经常用于表示负逻辑输出。
2.1 基本符号常闭触点的基本符号表示为一条斜线和一个斜线穿过的圆圈，如图2所示。
斜线连接输入信号，圆圈连接输出信号，表示只有当输入失活时，输出才激活。
图2 常闭触点基本符号2.2 扩展符号与常开触点类似，常闭触点在PLC中也有一些扩展符号用于表示不同的逻辑关系。
与常闭触点并联的触点、带有标号的常闭触点等。
这些扩展符号同样能够帮助工程师更准确地理解控制逻辑，保障控制系统的可靠性和安全性。
三、常开触点和常闭触点的组合在实际的控制系统中，常开触点和常闭触点经常会组合使用，以实现复杂的逻辑控制功能。
简单的逻辑电路教材PPT课件
解：水位高于接触
器时，B输入真值1；
水温低时，热敏电
阻大，A输入真值1；
A、B都输入真值1
时，与门Z端输出
所以,只有同时满足既
真值1。这时，继 水位高于接触器又水温低
电器闭合，发热器 时，才加热。
加热。
问题：可变电阻Y有什么作用？
只有电子设备的输入和输出之 间形成一定的逻辑关系，电子设 备才能实现运算和控制。
方便； 3、产生结构简单，对元件的精度要求不高，
允许环境温度和电源电压有较大的变化， 易于集成。
模拟信号与数字信号的转换
模拟信号 （ Analog ）
A／D转换
数字信号 （ Digital）
000001000101100010010111001100110101010000100000
音乐(模拟信 号）
具有“非”逻辑关系的电路称为“非”门电路,简称“非”门
符号 A 真值表
1Y
波形图
见高出低,见低出高 (见1出0,见0出1)
逻辑关系
条结件果
结
果
AB Z
“与”逻辑关系
真值表
与门
输入 AB 00 01 10 11
输出 Y 0 0 0 1
符号
A& Y
B
条结果件
A
结
果
B
Z
“或”逻辑关系
或门
输入 输出
AB Y
2．“或”门
（1）“或”逻辑关系 几个条件中，只要有一个条
件得到满足，某事件就会发生, 这种关系称为“或”逻辑关系。
202
“或”逻辑关系
具有“或”逻辑关系的电路称为“或”门电路简称“或”
门
A
电器开关原理解析：探讨开关的可编程逻辑与自动控制
电器开关原理解析：探讨开关的可编程逻辑与自动控制电器开关作为现代生活中最常用的设备之一，扮演了非常重要的角色。
它的功能不仅仅是简单地打开或关闭电路，还可以通过编程逻辑和自动控制实现更为复杂的功能。
本文将通过对开关的原理进行解析，探讨开关的可编程逻辑与自动控制。
一、开关的基本原理开关的基本原理很简单，它需要通过连接或断开电路来控制电流的通断。
通常情况下，开关由导电材料制成，例如金属或碳蜡。
当开关处于关闭状态时，导电材料之间存在一定的间距，断开电路，电流无法流动；而当开关处于打开状态时，导电材料之间没有间隔，电路连通，电流可以顺利通过。
二、开关的可编程逻辑1. 逻辑电路可编程逻辑是指开关可以通过编程的方式实现特定的功能。
这需要借助逻辑电路来实现。
逻辑电路由逻辑门构成，逻辑门有与门、或门、非门等。
这些逻辑门可以通过将多个开关并联或串联，来实现不同的逻辑功能。
2. 逻辑功能通过编程，可以将开关与其他电器设备相连接，实现多种逻辑功能。
例如，我们可以将开关与电灯相连，编程控制开关的状态来切换灯光的亮度或颜色。
又如，我们可以将开关与空调相连，编程控制开关的状态来调节室内温度。
三、开关的自动控制1. 传感器技术为了实现开关的自动控制，需要借助传感器技术。
传感器可以感知到周围的环境变化，并将这些信息传递给开关进行判断和控制。
常见的传感器有光敏传感器、温度传感器、声音传感器等。
2. 自动控制功能通过连接传感器和开关，可以实现开关的自动控制。
例如，我们可以在房间安装光敏传感器，当光线不足时，传感器会检测到，并通过编程逻辑控制开关，自动打开房间的照明灯。
又如，我们可以在室内安装温度传感器，当室内温度超过设定值时，传感器会检测到，并通过编程逻辑控制开关，自动启动空调系统。
四、开关的现代应用1. 智能家居随着科技的发展，越来越多的开关被应用于智能家居系统中。
通过连接互联网，开关可以与智能手机、智能音箱等设备进行通信，实现远程控制。
自动化系统构成概述 - 副本
气动马达
二、各模块简介 3.3气动执行元件
气缸
二、各模块简介 3.4液动执行元件（hydraulic actuator）
将液压能转换为机械能以实现往复运动或回转运动的执行元件，分为液压 缸、摆动液压马达和旋转液压马达三类。液压执行元件的优点是单位重量和单 位体积的功率很大，机械刚性好，动态响应快。因此它被广泛应用于精密控制 系统、航空和航天等各部门。导弹舵机采用液压缸推动舵面，可以减轻导弹重 量、提高舵系统的快速性和动态、静态刚度。它的缺点是制造工艺复杂、维护 困难和效率低。
二、各模块简介 3.2电动执行元件（electric actuator）
将电能转换成机械能以实现往复运动或回转运动的电磁元件。常用的有直 流伺服电动机、交流伺服电动机、步进电动机、电磁制动器、继电器等。电动 执行元件具有调速范围宽、灵敏度高、响应速度快、无自转现象等性能，并能 长期连续可靠地工作。在特殊环境条件下，还能满足防爆、防腐、耐高温等特 殊要求。随着自动控制技术的发展，电动执行元件的品种不断更新，性能不断 提高。无刷电动机、低惯量电动机、慢速电动机、直线电动机和平面电动机等， 都是很有发展前途的新型电动执行元件。
二、各模块简介 2.3光敏元件
生活中的例子，如：红外 体温计
二、各模块简介 2.4气敏元件
气敏传感器是用来检测气体浓度和 成分的传感器，它对于环境保护和安全 监督方面起着极重要的作用。气敏传感 器是暴露在各种成分的气体中使用的， 由于检测现场温度、湿度的变化很大， 又存在大量粉尘和油雾等，所以其工作 条件较恶劣，而且气体对传感元件的材 料会产生化学反应物，附着在元件表面， 往往会使其性能变差。所以对气敏传感 器有下列要求：能够检测报警气体的允 许浓度和其他标准数值的气体浓度，能 长期稳定工作，重复性好，响应速度快， 共存物质所产生的影响小等。
基本逻辑门电路典型练习题3
基本逻辑门电路典型练习题31．如图是由晶体二极管组成的有两个输入端的门电路，A、B是输入端，Y是输出端，电压表显示输出电压的值．下列有关门电路的说法中正确的是（）A．门电路是“与”门关系，A、B都输入1，输出端有电压输出B．门电路是“与”门关系，A、B都输入0，输出端无电压输出C．门电路是“或”门关系，A输入0，B输入1，输出端有电压输出D．门电路是“或”门关系，A输入1，B输入0，输出端无电压输出【答案】C【详解】晶体二极管是正向导通，相当于导线，反向截至，相当于断路；当A、B两个输入端中有一个输入高电位或者全输入高电位时，输出端有电压输出，故是“或”门电路．A. 门电路是“与”门关系，A、B都输入1，输出端有电压输出与上述分析结论不相符，故A 错误；B. 门电路是“与”门关系，A、B都输入0，输出端无电压输出与上述分析结论不相符，故B 错误；C. 门电路是“或”门关系，A输入0，B输入1，输出端有电压输出与上述分析结论相符，故C正确；D. 门电路是“或”门关系，A输入1，B输入0，输出端无电压输出与上述分析结论不相符，故D错误．22．如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．11B．01C．10D．00【答案】A【详解】“与”门的特点是所有条件都满足，事件才能发生，输出端为“1”，则输入端为“1，1”．A. 11与上述分析结果输入端为“1，1”相符，故A正确；B. 01与上述分析结果输入端为“1，1”不相符，故B错误；C. 10与上述分析结果输入端为“1，1”不相符，故C错误；D. 00与上述分析结果输入端为“1，1”不相符，故D错误；23．如图所示为三个基本逻辑电路的符号，A输入端全为“0”，B输入端全为“1”，以下判断中正确的是（）A．甲为“非”逻辑电路符号，输出为“0”B．乙为“与”逻辑电路符号，输出为“0”C．乙为“或”逻辑电路符号，输出为“1”D．丙为“与”逻辑电路符号，输出为“1”【答案】C【详解】A.甲为“非”逻辑电路符号，输出为“1”，故A项错误；BC.乙为“或”逻辑电路符号，输出为“1”，故B项错误，C项正确；D.丙为“与”逻辑电路符号，输出为“0”，故D项错误．24．如图所示是一个火警报警装置的逻辑电路图，应用“非”门构成．热敏电阻低温时电阻值很大、高温时电阻值很小．要做到低温时电铃不响，火警时电铃响起报警，则图中X框、Y 框中应是（）A．X为可变电阻，Y为热敏电阻B．X为热敏电阻，Y为开关C．X为热敏电阻，Y为可变电阻D．X、Y均为热敏电阻【答案】A【详解】由图可知，D点接地，电势为0．当温度较低时，由于Y的电阻非常大，A点的电势接近5V，“非”门的输入端为高电势，因此“非”门的输出端为低电势，报警器两端没有电压，报警器不报警．当火警发生时，温度升高导致Y的阻值变得很小，从而使输入端A点的电势接近0，“非”门输出端为高电势，这样报警器两端获得一个能发声的工作电压，报警器就会发出声音报警．所以Y为热敏电阻，X为可变电阻，用来调节报警器的灵敏度．A. X为可变电阻，Y为热敏电阻与上述分析结果：X为可变电阻，Y为热敏电阻相符，故A正确；B. X为热敏电阻，Y为开关与上述分析结果：X为可变电阻，Y为热敏电阻不相符，故B 错误；C. X为热敏电阻，Y为可变电阻与上述分析结果：X为可变电阻，Y为热敏电阻不相符，故C错误；D. X、Y均为热敏电阻与上述分析结果：X为可变电阻，Y为热敏电阻不相符，故D错误．25．如图所示是由基本逻辑电路构成的一个公路路灯自动控制电路，图中虚线框内M是一只感应元件，虚线框内N中使用的是门电路，则（）A．M为光敏电阻，N为与门电路B．M为光敏电阻，N为非门电路C．M为热敏电阻，N为非门电路D．M为热敏电阻，N为或门电路【答案】B【详解】CD．路灯控制电路使用的是光敏电阻，而非热敏电阻，故C、D错误；AB．电阻随光照强度变化而变化的是光敏电阻，光线较弱时，光敏电阻的阻值比较大，两端的电压比较大.输入门电路的是低电势，而输出高电势时，路灯才会亮，所以该门电路为非门电路，故B正确，A错误.26．如图所示A、B分别表示某一个门电路两个输入端的信号，Z表示该门电路输出端的信号，则根据它们的波形可以判断该门电路是（）A．“与”门B．“或”门C．“非”门D．“或非”门【答案】B【分析】与门的特点：事件的所有条件满足，事件才能发生．或门的特点：只要有一个条件满足，事件就能发生．非门的特点：输入状态和输出状态完全相反．【详解】将A、B、C、D四个门电路注意代入，与门输入端全为“1”，输出端才为“1”，或门输入端只要有“1”，输出端就为“1”．发现B正确，A、C、D错误．7．如图所示，用1表示有信号输出，用0表示无信号输出，则当A、B、C的输入分别为0、1、0时，在输出端Y的结果是（）A．0B．1C．0或1D．无法确定【答案】B【分析】与门的特点：事件的所有条件满足，事件才能发生．或门的特点：只要有一个条件满足，事件就能发生．非门的特点：输入状态和输出状态完全相反．【详解】当或门的A、B输入分别为0、1时，输出1；当非门的C输入为0时，输出为1；故与门的输入端为1、1，故输出为1；故选B.【点睛】本题是与、或、非门的复合门，关键掌握三种门电路的特点.8．如图所示由门电路组成的电路，输出端为“1”，指示灯L亮，输出端为“0”，指示灯L不亮，现要使灯L亮，则A，B两输入端分别是()A．“1”、“1” B．“0”、“0”C．“1”、“0” D．“0”、“1”【答案】B【详解】要使灯L亮，“非”门的输出应该为“1”，故“非”门的输入为“0”；故“或”门的两个输入端都应该为0.故B正确．【点睛】本题只要熟悉与门，非门，或门真值表就能正确解题．9．小萌同学家楼道灯的控制电路中接入了光传感器．在天黑时，灯就亮；在天亮时，灯就熄灭．这样天黑时，不管是否有人经过楼道，灯都是亮着的，白白浪费了宝贵的电能．学了门电路和传感器后，小萌同学就试着改进楼道灯，以节约能源．她设想在楼道灯控制电路中接入另一个传感器，在天黑时，出现声音灯才开启，这样便可节约大量电能．你认为小萌应接入的传感器和两个传感器间采用的门电路分别是()A．温度传感器与门B．声传感器与门C．声传感器或门D．力传感器或门【答案】B【分析】了解延时开关的使用原理，利用了光传感器、声音传感器，天黑、声音同时出现它就开启，灯亮．根据题意，灯亮这件事要想发生，必须同时满足，天黑，出现声音的条件，该逻辑关系属于与逻辑关系，对应的门电路为与门电路．【详解】根据题意，天黑时，出现声音它就开启；而白天，即使有声音它也没有反应，故电路中有光传感器，即使天黑，没声音灯也不亮，故用到了声音传感器．即控制电路中接入了光传感器、声音传感器．根据题意，灯亮必须同时具备天黑，出现声音的条件，可得该逻辑关系属于与逻辑关系，对应的门电路为与门电路，故设计的门电路为与门电路．故选B．30．关于逻辑电路和自动控制，下列说法正确的是（）A．基本的逻辑门电路分为“与”门、“或”门和“非”门等B．开关A或B接通，灯泡均会亮，这是“非”逻辑功能电路C．开关断开时灯亮，接通时熄灭，这是“与”逻辑功能电路D．开关A和B同时接通灯泡才亮，这是“ 或”逻辑功能电路【答案】A【详解】A．基本的逻辑门电路分为“与”门、“或”门和“非”门等，故A正确；B．闭合任何一开关，灯泡都会发光，即有一个条件满足，事件就能发生，所以这个电路的逻辑关系是“或”逻辑关系，故B错误；C．开关断开时灯亮，接通时熄灭，这是“非”逻辑功能电路，选项C错误；D．开关A和B同时接通灯泡才亮，这是“与”逻辑功能电路，选项D错误．【点睛】此题关键掌握三种逻辑电路的特点：一个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；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，这种关系叫做“或”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．通过三种逻辑关系的特点进行分析求解．。
与或非 逻辑电路
与或非逻辑电路与或非逻辑电路一、引言逻辑电路是现代电子技术中的重要组成部分，它通过不同的逻辑门电路实现了与、或、非等逻辑运算。
本文将重点介绍与、或、非逻辑电路的原理、特点和应用。
二、与逻辑电路与逻辑门是一种基本的逻辑门电路，其输出信号仅在所有输入信号都为高电平时才为高电平。
与逻辑电路由两个或多个输入端和一个输出端组成。
当所有输入端的信号都为高电平时，输出端才会输出高电平信号，否则输出端为低电平信号。
与逻辑电路常用的符号是一个带有圆点的大写字母“Λ”。
与逻辑电路的应用非常广泛。
例如，在计算机的逻辑电路中，与门常用于判断两个或多个输入信号是否同时为高电平，从而控制数据的传输和处理。
此外，与逻辑电路还可以用于电子仪器、自动控制系统等领域。
三、或逻辑电路或逻辑门是另一种基本的逻辑门电路，其输出信号仅在所有输入信号都为低电平时才为低电平。
或逻辑电路由两个或多个输入端和一个输出端组成。
当任何一个输入端的信号为高电平时，输出端就会输出高电平信号，只有所有输入端的信号都为低电平时，输出端才会输出低电平信号。
或逻辑电路常用的符号是一个带有圆弧的大写字母“∨”。
或逻辑门在电子电路中具有重要的作用。
它可以实现多个输入信号的任意组合，从而控制电路的开关状态。
例如，在数字电路中，或逻辑电路常用于实现多个开关的并联，当任何一个开关打开时，电路就会通路。
此外，或逻辑电路还可以用于编码器、解码器、多路选择器等电子设备。
四、非逻辑电路非逻辑门是最简单的逻辑门电路，其输出信号与输入信号相反。
非逻辑电路只有一个输入端和一个输出端，当输入端的信号为高电平时，输出端就会输出低电平信号；当输入端的信号为低电平时，输出端就会输出高电平信号。
非逻辑电路常用的符号是一个圆圈加上一个横杠。
非逻辑门在电子电路中也有广泛的应用。
例如，在数字电路中，非逻辑电路常用于控制信号的反转，从而改变电路的工作状态。
此外，非逻辑电路还可以用于时序电路、计数器等电子设备。