简单的逻辑电路1讲解学习
实验一 简单逻辑电路的原理图设计
实验一简单逻辑电路的原理图设计实验目的（1）学习并掌握QuartusⅡ开发系统的基本操作。
（2）学习并掌握在QuartusⅡ中原理图设计电路的方法。
（3）掌握在QuartusⅡ中设计简单逻辑电路的方法。
（4）掌握CPLD/FPGA的开发流程。
（5）掌握EDA实验开发系统的使用。
实验仪器设备（1）PC一台。
（2）QuartusⅡ开发软件一套。
（3） EDA技术实验开发系统一套。
实验要求（1）预习教材中的相关内容。
（2）阅读并熟悉本次实验的内容。
（3）用图形输入方式完成电路设计。
（4）分析功能仿真与时序仿真的差别。
（5）下载电路到EDA实验系统验证结果。
实验任务设计一个２－４线译码器并进行仿真、下载验证。
（１）２－４线译码器的逻辑线路图，在QuartusⅡ软件中完成的２－４线原理图，如下图一所示。
（２）原理图设计，编译和仿真方法与步骤。
１） 建立工程，主要包括建立工程文件，选择需要加入的文件和库，选择目标器件，选择第三方EDA 工具，结束设置。
２） 建立原理图文件，主要包括建立原理图／图表模块文件，放置元件符号，连接各元器件并命名，保存文件。
３） 对设计进行编译。
４） 仿真，主要过程包括建立矢量波形文件，添加端口或结点，编辑输入信号并保存文件，仿真。
（３） 引脚图分配。
引脚分配是为了对所涉及的工程进行硬件测试，将输入输出信号锁定在器件确定的引脚上，选择Assignment|Pins 菜单命令，确定本项目所有的输入输出引脚名，然后重新编译工程。
（４） 下载编程／配置步骤。
当连接好实验系统的下载电缆后，打开Quartus Ⅱ７．２软件，Quartus Ⅱ软件主界面中选择Tools |Programer 菜单命令，打开编程器对话框，查看左上角的Hardware 栏中硬件是否已经安装。
VCCAINPUTVCCBINPUT OUT1OUTPUT OUT2OUTPUT OUT3OUTPUT OUT4OUTPUT AND2instAND2inst1AND2inst2AND2inst3NOTinst4NOTinst5图一 实验原理图实验报告与总结实验仿真结果与分析。
简单的逻辑电路
或门
当至少一个输入信号为高 电平时，输出信号为高电 平；否则，输出信号为低 电平。
非门
输入信号和输出信号的状 态相反。
逻辑门电路的作用
实现逻辑运算
实现数据传输和处理
逻辑门电路可以用于实现各种逻辑运 算，如与、或、非等，从而实现数字 信号的处理和控制。
在数字通信和计算机系统中，逻辑门 电路可以用于实现数据传输和处理的 逻辑控制。
应用
在数字系统中，与门常用 于实现逻辑控制、数据传 输等。
或门电路
功能
只要有一个输入为高电平，输出 就为高电平。
描述
或门电路可以用于实现逻辑加法操 作，当任一输入为1时，输出就为1。
应用
在数字系统中，或门常用于实现逻 辑控制、数据传输等。
非门电路
功能
输入与输出状态相反。
描述
非门电路可以用于实现逻辑非操作，当输入为0时， 输出为1；当输入为1时，输出为0。
ERA
分立元件实现方式
分立元件
逻辑门电路最初是通过使用单个电子管或晶体管等分立元 件实现的。每个逻辑门由单独的元件组装而成，需要大量 的焊接和调试工作。
优点
由于没有使用集成电路，因此不存在热噪声和信号延迟问 题。
缺点
体积庞大，功耗高，可靠性差，成本高。
集成电路实现方式
01 02
集成电路
随着集成电路技术的发展，逻辑门电路被集成在一块芯片上，大大减小 了体积和功耗。集成电路中的逻辑门由多个晶体管和其他元件集成在一 起实现。
简单的逻辑电路
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
• 逻辑门电路的基本概念 • 常见的逻辑门电路 • 逻辑门电路的应用 • 逻辑门电路的实现方式 • 逻辑门电路的性能参数 • 逻辑门电路的发展趋势和展望
简单的逻辑电路详解
以数字信号为特征的现代信息技术迅猛发展，数字信号在变化中只有两个对立状态，“有”或“没有”；而模拟信号是连续的。
在高中物理中，我们简单的来了解一下基本的处理数字信号的逻辑电路——门电路。
处理数字信号的电路叫做数字电路，具有逻辑功能的数字电路叫做逻辑电路。
门电路“门”就是一种开关，在一定条件下它允许信号通过；如果条件不允许，信号就被阻挡在“门”外的一种逻辑关系。
门电路的种类“与”门；“或”门；“非”门。
“与”门如果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。
“与”门的符号和真值表如图所示，两个开关A,B串联起来控制同一个灯泡L，为了使灯泡亮，那么A,B开关必须同时处于闭合状态；当A,B开关一个或两个都断开时，灯泡L是灭的。
具有“与”逻辑关系的电路称为“与”门电路，简称“与”门。
“或”门如果几个条件中，只要有一个条件得到满足，某件事就会发生，这种关系叫做“或”逻辑关系。
具有“或”逻辑关系的电路叫做“或”门。
“或”门的符号和真值表z的值依次为1 1 0 1。
如图所示，两个开关A,B并联在电路中，只要A,B任意开关处于闭合状态，那么灯泡L就会亮；当A,B同时处于断开状态时，L是灭的。
“非”门我们假设开关闭合为1，断开为0，灯泡L亮为1，熄灭为0。
开关通断是控制条件，即输入，灯泡亮熄是控制的结果，即输出。
“非”门的符号和真值表当开关闭合即输入为1时，灯泡熄灭，输出为0；当开关断开即输入为0时，灯泡亮，输出为1。
像这种输入状态与输出状态相反的逻辑关系，叫做“非”门电路。
习题演练1. 一逻辑电路图如下图所示，其真值表见下表，此逻辑电路为门电路，在真值表中X处的逻辑值为。
2. 如图为某一控制小灯泡亮和熄灭的简单逻辑电路图，L为小灯泡，R为电阻箱，R'为光敏电阻，有光照射是R'的电阻将显著变小，下列说法正确的是（）A 逻辑电路是“或”门电路。
B 逻辑电路是“与”门电路。
人教版高中物理选修3-1课件2.11简单的逻辑电路
则“或”逻辑关系可以示意为
。
12
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典例透析
(3)“非”门电路
设正常逻辑关系为当条件 A 满足时,结果 C 发生;当条件 A 不满 足时,结果 C 不发生。与正常逻辑关系相反,如果条件 A 满足时,结果 C 不发生;条件 A 不满足时,结果 C 发生,这种关系叫“非”逻辑关系。 具有这种逻辑关系的电路叫“非”门电路,简称“非”门。如图所示,若把 开关 A 闭合当作条件 A 满足,把电灯亮当作结果 C 成立,把电灯 L 灭当作结果C成立, 则“非”逻辑关系为 A ⇒ C。
(2)题图的等效电路图如图所示。
当火焰靠近热敏电阻时,蜂鸣器报警,说明此时P点为高电平,A点
为低电平,也就是说热敏电阻两端的电压减小,由电路图可知,热敏
电阻的阻值减小。
35
类型一
类型二
类型三
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典例透析
答案:(1)低电平“0” (2)热敏电阻的阻值减小
36
类型一
类型二
类型三
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13
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典例透析
特别提醒(1)上述类比中都是开关闭合作为满足条件,灯泡亮作为结 果成立与否进行类比的。
(2)条件成立或结果成立对应逻辑门电路中的“1”,相反时对应 “0”,“1”“0”是逻辑关系中的两种取值,不表示具体数字。
14
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典例透析
2.复合门电路的认识
A(UA)
B(UB)
Z
0
1
1
1
0
1
0
1
1
1
2013年高二物理教学归纳学案《简单的逻辑电路》1(人教版选修3-1)
1、“与”门应用简单防盗报警器：当放在保险箱前地板上的按钮开关被脚踩下而闭合同时安装在保险箱内的光敏电阻被手电筒照射时就会发出鸣叫声。
（如图1）原理：当盗贼踩到装在保险箱前地板上的按钮开关S 时，“与”门的A 输入端变为高电势；同时若安装在保险箱内的光敏电阻受到光照，其电阻值将变小，使“与”门的B 输入端也变为高电势，根据“与”门的特点输出端Z 变为高电势，电铃报警。
2、“或”门应用简单车门报警电路：当任意一个车门没有关好时，报警器发出警报。
原理：两个按钮开关S 1，S 2分别装在汽车的两道门上。
只要其中任何一个开关处于断开状态，“或”门的一个输入端就为高电势，根据“或”门的特点输出端Z 变为高电势，发光二极管就发光报警。
3、“非”门应用 简易的火警报警电路：正常情况下电铃不响，当火警发生时电铃响起。
（如图5）图 1图 2 上开关 光传感器 蜂鸣器 5V0V图 3图 4图 6变阻器温度传感器5V 图 50V原理：当火警发生时，温度升高，热敏电阻的阻值变小，输入端A 点的电势变为低电势，根据非门的特点输出端Z 变为高电势，蜂鸣器报警。
“与”门，“或” 门和 “非”门在逻辑电路中是最小的结构单位，用这三个基本门可以组合成复杂门和更加复杂的逻辑电路。
1、组合逻辑电路：用基本门电路通过各种组合方式，可以达到不同的设计要求，从而构成各种组合逻辑电路。
2、“与非”门：1）构成：把一个与门的输出端接入一个非门的输入端，如图7。
2）“与非”门真值表：3）“与非”门电路符号：如图9。
3、“或非”门：1）构成：把一个或门的输出端接入一个非门的输入端，如图10。
2）“或非”门真值表：3）“或非”门电路符号：如图12。
4、“与或”门：图 8图 7图 9图12图11图 10图135、“与或非”门：1）构成：把一个与或非门的输出端接入一个非门的输入端，如图15。
2）“与或非”门真值表：6、 模块化思想。
基本门电路实际上是一种模块式电路，应用基本门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。
《简单的逻辑电路》物理教案
《简单的逻辑电路》物理教案第一章：逻辑电路基础1.1 教学目标：了解逻辑电路的定义和作用。
掌握逻辑电路的基本组成和符号表示。
1.2 教学内容：逻辑电路的定义和作用。
逻辑电路的基本组成：输入、输出、逻辑门。
逻辑电路的符号表示：与门、或门、非门。
1.3 教学方法：采用讲解和示例相结合的方式，让学生理解逻辑电路的基本概念。
通过绘制逻辑电路图，加深学生对逻辑电路符号表示的理解。
1.4 教学评估：课堂练习：让学生绘制简单的逻辑电路图。
课后作业：要求学生分析并解释给定的逻辑电路的功能。
第二章：与门和或门2.1 教学目标：掌握与门和或门的功能和工作原理。
能够分析简单的与门和或门电路。
2.2 教学内容：与门的功能和工作原理。
或门的功能和工作原理。
简单电路的分析：与门和或门的组合。
2.3 教学方法：通过实验和示例，让学生观察和理解与门和或门的功能。
引导学生通过逻辑推理，分析简单电路的功能。
2.4 教学评估：课堂实验：观察并解释与门和或门的实验结果。
课后作业：分析并绘制给定的简单电路图。
第三章：非门3.1 教学目标：掌握非门的功能和工作原理。
能够分析非门电路。
3.2 教学内容：非门的功能和工作原理。
非门电路的分析。
3.3 教学方法：通过实验和示例，让学生观察和理解非门的功能。
引导学生通过逻辑推理，分析非门电路的功能。
3.4 教学评估：课堂实验：观察并解释非门的实验结果。
课后作业：分析并绘制给定的非门电路图。
第四章：逻辑电路的应用4.1 教学目标：了解逻辑电路的实际应用。
能够设计简单的逻辑电路。
4.2 教学内容：逻辑电路的实际应用：数字电路、计算机等。
设计简单的逻辑电路：编码器、译码器等。
4.3 教学方法：通过实例和项目，让学生了解逻辑电路在实际应用中的作用。
引导学生通过小组合作，设计简单的逻辑电路。
4.4 教学评估：小组项目：设计并实现一个简单的逻辑电路。
课后作业：分析并解释给定的逻辑电路应用实例。
第五章：逻辑电路的测试与维护5.1 教学目标：了解逻辑电路的测试方法。
高中物理人教版选修3-1课件：2.14 简单的逻辑电路
(2)符号“&”表示“和”就是英文“and”的意思；
(3)“与”门电路的特点：有零为零，全一为一．
(4)真值表：
与门电路 输 入 输出
有“0” 为“0”
A BY
0
00
0
10
1
00
1
11
目标定位
预习导学
课堂讲义
对点练习
课堂讲义
简单的逻辑电路
二、三种简单的门电路
2．或门电路
(1)符合“≥1”表示两个输入信号的和必须大于或等于1；
3．门电路实质上就是一种开关电路，逻辑关系就是指条件 对结果的控制关系；门电路可以由二极管、三极管等分立元 件构成，也可以由集成电路构成．
目标定位
预习导学
课堂讲义
对点练习
课堂讲义
简单的逻辑电路
例1 关于逻辑电路，下列说
法正确的是( A )
A．逻辑电路就是数字电路 B．逻辑电路可存在两种以上
的状态 C．集成电路由三种最基本的
对点练习
课堂讲义
简单的逻辑电路
例4 如图为包含某逻辑电路的一个简单电路图，L为小灯泡.光
照射电阻R′时，其阻值将变得远小于R，小灯泡L发光．则该逻
辑门是( C)
A．“与”门
B．“或”门
C．“非”门
D．“与非”门
电势 较低
UR UR'
“非” 门
电势 较高
目标定位
预习导学
路
① 根据课堂提问抓住老师的思路。老师在讲课过程中往往会提出一些问题，有的要求回答，有的则是自问自答。一般来说，老师在课堂上提出的问 题都是学习中的关键，若能抓住老师提出的问题深入思考，就可以抓住老师的思路。
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
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3、“非”门
（1）“非”门逻辑电 路
条件
A Z
结果
（2）符号：A 1 Y
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” 逻辑关系的电路叫”非”门.
A Z
（3）真值表
输入 输出 AY 01 10
（4）波形图 A Y
三、集成门电路
●逻辑关系
条结件果
结果
AB Z
条结果件
A 结果
2.10 简单的逻辑电路
一、现代信息传播的方式
模拟信号：
数字信号：
二、门电路简介
• 处理数字信号的电路叫门电路. • 数字电路主要研究电路的逻辑关系,数字电路
中最基本的逻辑电路是门电路 • 门电路是一种有一个或多个输入端，只有一个
输出端的开关电路，是数字电路的基本单元。 • 门电路就像一扇门，当具备开门条件时，输出
课堂训练
4、由某门电路构成的一简单控制电路如图，其
中为光敏电阻，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L不亮，不受光照时，小灯L亮。
①请在电路中虚线框内画出该门电路符号； ②该门电路是 。
非门
A1 Y
R
（1）“或”门逻辑电 路
条结果件
A
B
结果
Z
（2）符号 A ≥1 Y
B
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”或”逻辑 关系.具有”或”逻辑关系电路称为”或”门.
A
B Z
（3）真值表
输入
输出
AB
Y
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
（4）波形图 A B Y
实验现象
A
B
1
0
Y
V
R
晶体管“或”门电路
输入A
0 0 1 1
输入B
00 10 00 11
课堂训练
2、画出非门的工作波形图：
画出或门的工作波形图：
课堂训练
3、下图是一个或非门电路，如果两个输 入端中有一个输入的是高电平，另一个 输入的是低电平，那么它的输出端输出 的是高电平还是低电平？
输输输 入A 入B 出Y
00 1 01 0 10 0 11 0
端就有一个信号输出；反之，门关闭，就有另 一个信号输出。
1、“与”
（门1）“与”逻辑电路 条件
结果
（2）符号 A & Y
B
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”与”逻辑关系.具有”与”逻辑 关系电路称为”与”门.
实验现象
＋
A
1
0
B
1
0
R Y
V
晶体管“与”门电路
2、“或”门
（1）要做到低温时电铃不响，火警时产生高温，电铃响起。在图 中虚线处应接入怎样的元件？
（2）为什么温度高时电铃会被接通？
（3）为了提高该电路的灵敏度，即报警稳定调的稍底些，R的值应 大一些还是小一些？
D
R
X
1
A
Y
Rt
+5V 电铃
0V
P 火警报警装置
课堂训练
1、 根据与门逻辑 式：Y=A×B， 填写与门真值表
B
条结果件 A 结果
B Z
“或”逻辑关系
或门
输入 输出
AB Y
00
0
01
1
10
1
11
1
A ≥1 Y
B
条件
A
结果
Z
“非”逻辑关系
输入 A 0 1
非门
输出 Y 1 0
A1 Y
例题、如图，一个火警报警装置的逻辑电路图。Rt是一个热敏电阻， 低温时电阻值很大，高温时电阻值很小，R是一个阻值较小的分压 电阻。
B Z
条件
A
结果
Z
“与”逻辑关系
●实验现象
＋
A 10
B
R Y
V
“或”逻辑关系
A 10 B
Y V R
“非”逻辑关系
晶体管三极管 开关电路演示
晶体管“与”门电路
晶体管“或”门电路
晶体管“”门电路
●逻辑关系
条结件果
结果
AB Z
“与”逻辑关系
●真值表 与门
输入 输出
AB
Y
00
0
01
0
10
0
11
1
●符号 A & Y