[精]高二物理逻辑电路与自动控制
高中物理 第4章第4节 逻辑电路与自动控制课件 鲁科版选修3-1
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3
3．今天，我们就像生活和工作在数字化技术的 “海洋”里．计算机、数字电视、数码摄像机、CD机、 VCD机、DVD机、移动电话、数字音响等数字电子 设备越来越普遍地走进了千家万户．
你了解以上这些数码产品的内部电路结构吗？ 这就是今天我们要学习的内容．
00 0
01 0
10 0
11 1
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3.“非”门 (1)“非”逻辑关系：输出状态和输入状态_相__反_． (2)符号：____，其中矩形右侧小圆表示数字“0”， 它与数字“1”象征着输入端为_1时，输出端是_0. (3)真值表
输入 输出
A
Z
0
1
1
0
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简单逻辑电路
1．“与”门 (1)“与”门逻辑关系：只有决定一事件的全部条 件都满足时，该事件才能发生，这些条件与结果的 关系称为“与”逻辑，具有这种逻辑的电路称为“与” 门．“与”门的表示符号如图4－4－1所示．
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2．在如图4－4－5所示的逻辑
电路中，当A端输入电信号“1”、B
端输入电信号“0”时，在C端和D端
输出的电信号分别为
()
A．1和0
B．0和1
C．1和1
D．0和0
图4－4－5
解析：首先从“非”门电路入手，当B端输入电信
号“0”时，D端输出电信号为“15
(3)真值表 输 入 输出
AB Z
00 0
01 0
10 0
2.“或”门 1 1 1 (1)“或”逻辑关系：几个条件中只要有_1_个_条件得 到满足，事件就会发生．
4.4 逻辑电路和自动控制 —鲁科版高中物理选修3-1课件(共18张PPT)
(3)由前面分析可知，若R较大，由于它的分压作用，Rt两 端的电压不太高，则外界温度不太高时，就能使P、X之间 电压降到低电压输入，电铃就能响，因此R较大些，反应 较灵敏．(3分) 【答案】 (1)“非”门 (2)见解题样板 (3)R应大些
【思路点拨】 解答本题应把握以下三点： (1)理解“与”、“或”、“非”门的特点． (2)理解电铃响起的原因． (3)理解灵敏度的意义．
【解】 (1)温度较低时Rt的阻值很大, R比Rt小得多，因此P、X之间电压较大，要求此时电铃不响，表明输 出给电铃的电压应该较小，输入与输出相反，可见虚线处应接入的元 件是“非”门．
A．1和0
B．0和1
C．1和1
D．0和0
解析：选C.首先从“非”门电路入手，当B输入“0”时，D输出信 号为“1”，所以“与”门电路的两输入端均为“1”，因此C端输出 电信号为“1”，因此选项C正确．
2020/7/13
【名师点评】 在应用逻辑电路时，正确分 析电路结构是解题的关键，再根据逻辑电路 的特点得出结果．
2020/7/13
❖ 右图是一个简单的保险柜 报警电路图，将光敏电阻 （光越强电阻越小）装在 保险柜锁处，按钮开关装 在柜门前的地毯下，那么 盗贼用手电筒照柜锁或者 踏着地毯时，发光二极管 就发光报警，请指出虚线 方框是何种门电路。
0
1
1
1
1
逻辑示意
“非”门真值表
输入 输出
A
Z
0
1
1
0
开关“接通”为1，“断开”为 0；
2020灯/7/1“3 亮”为1，灯“灭”为0。
高二物理逻辑电路与自动控制
高二物理逻辑电路与自动控制Document number：WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT第四章第四节逻辑电路与自动控制【教学目的】1、认识与、或、非门电路的逻辑符号，知道它们的逻辑真值关系；2、能对与门、或门、非门电路进行简单的应用．由这三种基本门电路组成的复合门电路广泛应用于自动控制、数控车床、全自动洗衣机的程序控制等方面【教学重点】三种门电路的逻辑功能【教学难点】理解逻辑关系的涵义以及动手操作验证基本门电路的逻辑功能【教学媒体】【教学安排】【新课导入】新课引入:让学生列举我们家庭生活中有哪些数字设备提出问题:这些数字设备是如何工作的它们是如何记录信号和传输信号的我们就像生活在数字化技术的“海洋”里，越来越多的数字电子设备正在走进我们的千家万户，那么什么是数字化技术有什么优点让我们一起走进数字信号技术的基础电路——门电路。
首先说明：在计算机中用二进制数“0”和“1”表示假和真可以使计算速度加快。
而在门电路中也用0和1表示条件不成立或成立。
【新课内容】1.与门电路实物投影课本实验一——如右图: 请同学们观察与思考下列问题: (1)只有S1闭合，灯泡亮吗 (2)只有S2闭合，灯泡亮吗 (3)什么时候灯泡才亮(4)假设开关闭合，逻辑“真”，用“1”表示，反之“假”用“0”表示；同理灯 泡亮，用“1”，灯泡灭，用“0”，完成课本的真值表.如右图所示。
教师:与门的输出输入看起来象数学的什么运算 ——乘法教师：对，与门的“与”在逻辑上就是共同的意思，即当全部条件共同具备时，才能产生一定的结果。
与门符号如右。
论书本利用二极管实现与门功能的电路图。
体会二极管的单向导电性在这里所起的作用。
2. 或门电路实物投影课本实验二—右图: 请同学们观察与思考下列问题: (1)只有S1闭合，灯泡亮吗 (2)只有S2闭合，灯泡亮吗 (3)S1、S2同时闭合,灯泡亮吗输入 输出 A （S1） B （S2） Z （Q ） 0 00 1 1 0 1 1输入 输出 ABZ(4)开关闭合，逻辑“真”，用“1”表示，反之“假”用“0”表示；同理灯泡亮，用“1”，灯泡灭，用“0”，请同学们完成课本上或逻辑真值表.（如右图） 或门符号: （如右图）3. 非门电路实物投影课本实验三—右图:请同学们观察与思考下列问题: (1) 灯泡什么时候亮 (2) 灯泡什么时候熄灭(3) 开关闭合，逻辑“真”，用“1”表示，反之“假”用“0”表示；同理灯泡亮，用“1”，灯泡灭，用“0”，请同学们完成课本上非逻辑真值表. 非门符号如右图。
高二物理鲁科版选修3-1配套课件 第4章 第4节 逻辑电路与自动控制
2．“与”门的输入端输入信号为何时，输出端输出“1”(
)
A．0
C．1
0
0
B．0 1
D．1 1
解析：根据“与”门真值表可以判断D正确。 答案：D
3．关于如图4－4－1所示门电路的符号，下列说法中正确
当A端输入电信号“1”、B端输入电信号“0” 时，则在C和D端输出的电信号分别为( A．1和0 C．1和1 B．0和1 D．0和0 ) 图4－4－5
[审题指导]
(1)各部分电路的输入端与输出端的逻辑关系。 (2)各部分门电路的输出逻辑关系。 [解析] B、D间是“非”门，当输入信号为“0”时D端 输出为“1”，故A、D错误；D、A共为“与”门的输入端。
一、基本逻辑门电路
1．门电路
(1)数字电路：处理 数字 信号的电路。 (2)门电路：数字电路主要研究电路的 逻辑 功能，
门电路是数字电路中最基本的逻辑电路。
2．各种基本的逻辑门电路符号、真值表及特点 (1)“与”门 ①“与”门的符号：
②“与”门的真值表： 输入 A 0 0 B 0 1 输出 Z 0 0
由“与”门的真值表可知输出端C为“1”，故B错误，C正确。
[答案] C
牢记门电路的逻辑关系与真值表是解决这类 问题的关键。
1．(对应要点一)如图4－4－6所示为三个门电路符号，A输
入端全为“1”，B输入端全为“0”。下列判断正确的是
( )
图4－4－6
A．甲为“非”门，输出为“1” C．乙为“或”门，输出为“1”
(1)明确什么是条件，什么是结果；
高中物理选修课件逻辑电路与自动控制
逻辑电平是指逻辑电路中高低电平的 电压范围，不同的逻辑电平标准具有 不同的电压范围，如TTL、CMOS等。
逻辑门电路简介
逻辑门定义
逻辑门是实现基本逻辑关系（与、或、非等）的电路单元。
常见逻辑门
常见的逻辑门包括与门（AND gate）、或门（OR gate）、非门 （NOT gate）、与非门（NAND gate）、或非门（NOR gate） 等。
鲁棒性问题的提出
01
分析实际系统中存在的不确定性和干扰因素，引出鲁棒性问题
的研究意义。
鲁棒性分析的基本方法
02
介绍鲁棒性分析的基本方法，如灵敏度分析、结构奇异值分析
等，用于评估系统鲁棒性。
鲁棒控制器的设计
03
阐述鲁棒控制器的设计方法和策略，如H∞控制、μ综合等，以
提高系统对不确定性和干扰的抑制能力。
触发器类型
根据触发方式不同，触发器可分为电平触发型和边沿触发型两大类；根据逻辑 功能不同，触发器又可分为RS触发器、JK触发器、D触发器和T触发Leabharlann 等。寄存器、计数器等应用举例
寄存器
寄存器是一种能暂存二进制数据的逻辑部件，由触发器和门 电路组成。一个触发器能存储1位二进制数，所以n个触发器 就能构成一个n位寄存器。
执行器类型及其工作原理
电动执行器
通过电动机驱动，将电信 号转换为机械运动，实现 自动控制。
气动执行器
通过气压驱动，将气信号 转换为机械运动，实现自 动控制。
液动执行器
通过液压驱动，将液信号 转换为机械运动，实现自 动控制。
传感器与执行器选型原则
根据被测量类型选择传感器类型
根据被测量的物理量（如温度、压力、位移等）选择合适的传感器类 型。
鲁科版高中物理选修3-1：逻辑电路与自动控制_课件1
一、基本逻辑电路
1、逻辑电路： 由一些有输入端和输出端的电子开
关组成的电路，输出的结果由输入的条件决定， 称为逻辑。
2、在逻辑电路中用电位的高、低表示逻辑中输入的 条件和输出的结果，输入和输出的高电位用“1” 表示，低电位用“0”表示。
3、门电路能象门一样依一定的条件“开”或“关”， 所以又称“门”电路。
输入 A 0 1
输出 Z 1 0
2、逻辑符号
A
1
Z
3、逻辑函数式： Z=A 4、逻辑功能： 有0出1，有1出0
二、逻辑电路的运用 温度和水位自动控制电路
（一）、“与”门电路
“与”逻辑关系
G
AB
开关A、B都闭合，灯亮
Y
开关A或B断开，灯不亮
当决定一件事情（灯亮）的几个条件（开 关A、B闭合）全部具备之后，这件事情（灯亮） 才能发生，否则不发生，这样的因果关系称 “与”逻辑关系。
1、真值表是一种表明逻辑门电路输入端状态 和输出端状态逻辑对应关系的表
“与”门真值表
输入
A
B
0
0
0
1
1
0
1
1Leabharlann 输出 Z0 0 0 12、逻辑符号：
A
＆z
B
3、逻辑表达式： Z＝Ａ＊Ｂ Z＝ＡＢ
4、逻辑功能：全1出1，有0出0
（二）、“或”门电路 “或”逻辑关系
A
B
A或B闭合，Y亮
G
Z
A和B断开，Y灭
当决定一件事情（灯亮）的几个条件中 （开关A、B闭合）只要有一个条件得到满足， 这件事情（灯亮）就会发生，这种因果关系称 为“或”逻辑关系。
1、“或”门真值表
高中物理第4章闭合电路欧姆定律和逻辑电路第4节逻辑电路与自动控制课件鲁科选修3_1
开,灯泡就发光。生活中哪些事例体现了“非”逻辑关系? 问题:阅读课本“‘非’门电路”内容,体会什么是“非”逻
辑关系,什么是“非”门电路?
解答:输出状态和输入状态成相反的逻辑关系,叫作“非” 逻辑关系。具有“非”逻辑关系的电路叫作“非”门电路。 “非”门电路符号及“非”门电路状态表如下:
输入
A
B
0
0
0
1
1
0
1
1
输出
Z
0 0 0 1
生活中体现“与”逻辑关系的事例很多,例如上述情景中无 光与有声这两个条件必须同时具备,灯才亮;又如财务室的门(如 图所示)有两把锁,必须两个人同时在才能开门。
知识链接:“1”和“0”表示两种相反状态的代码,如开关的 通和断、电势的高和低、用电器的工作和停止等。
输入
A
B
0
0
0
1
1
0
1
1
输出
Z
0 1 1 1
教室的门有多把钥匙,班主任有,班长有,值班小组长等多个 人都有,他们谁来了,都可以打开教室的门,这就体现了“或”逻 辑关系。
知识链接:电路并没有“思维”,也不会进行逻辑判断,但通 过人的设计却能够完成各种逻辑“判断”,从而实现自动化。
主题 3:“非”门电路
(3)输出 Z 是输入 A 的⑧否定,这就是“非”逻辑。具有“非”
逻辑功能的电路,称为“非”门。
①逻辑电路 ②电信号 ③1 ④0 ⑤1 ⑥0 ⑦1 ⑧否定
1.逻辑电路的电信号有几种状态?它们分别是什么状态?
解答:两种,1 表示高电位状态,0 表示低电位状态。
2.逻辑电路的优点是什么?
高中物理课件第4章-第4节 逻辑电路与自动控制
【解析】 (1)对出 Z 与时间的变化关系.
A(UA)
B(UB)
Z
0
1
0
1
0
0
0
1
0
1
1
1
0
0
0
1
1
1
0
1
0
1
0
0
0
1
[后思考] 通过比较什么可以知道两种介质哪个是光密介质，哪个是光疏介质？ 【提示】 可以通过比较光在两种介质中传播速度的大小或折射率的大小来 确定光密介质和光疏介质，也可通过光线射入不同介质时的偏折程度判断．
[核心点击] 1．全反射现象 (1)全反射的条件： ①光由光密介质射向光疏介质． ②入射角大于或等于临界角． (2)全反射遵循的规律：发生全反射时，光全部返回原介质，入射光与反射光 遵循光的反射定律，由于不存在折射光线，光的折射定律不再适用．
2．对光疏介质和光密介质的理解 (1)光疏介质和光密介质的比较：
光疏介质 光密介质
光的传播速度 大 小
折射率 小 大
(2)相对性：光疏介质、光密介质是相对的．任何两种透明介质都可以通过比 较光在其中传播速度的大小或折射率的大小来判断谁是光疏介质或光密介质．
3．不同色光的临界角：不同颜色的光由同一介质射向空气或真空时，频率 越高的光的临界角越小，越易发生全反射．
[先填空] 1．逻辑电路 计算机的核心是由一些被称为逻辑电路的基本逻辑门电路构成的． 这里所说的逻辑，是指“条件”与“结果”的关系．在计算机中，所谓的 条件就是一些用 电位的高低表示的电信号，执行类似逻辑任务的是一些电子开 关，即逻辑门电路．逻辑门电路的信号只有两种状态，一是高电位状态，用 1 表 示；一是低电位状态，用 0 表示．
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第四章第四节逻辑电路与自动控制【教学目的】
1、认识与、或、非门电路的逻辑符号，知道它们的逻辑真值关系；
2、能对与门、或门、非门电路进行简单的应用．由这三种基本门电路组成
的复合门电路广泛应用于自动控制、数控车床、全自动洗衣机的程序控制等方
面
【教学重点】
三种门电路的逻辑功能
【教学难点】
理解逻辑关系的涵义以及动手操作验证基本门电路的逻辑功能
【教学媒体】
【教学安排】
【新课导入】
新课引入:让学生列举我们家庭生活中有哪些数字设备?
提出问题:这些数字设备是如何工作的?它们是如何记录信号和传输信号的?我们就像生活在数字化技术的“海洋”里，越来越多的数字电子设备正在走进我们
的千家万户，那么什么是数字化技术？有什么优点？让我们一起走进数字信号
技术的基础电路——门电路。
首先说明：在计算机中用二进制数“0”和“1”表示假和真可以使计算
速度加快。
而在门电路中也用0和1表示条件不成立或成立。
【新课内容】
1.与门电路
实物投影课本实验一——如右
图:
请同学们观察与思考下列问题:
(1)只有S1闭合，灯泡亮吗？
(2)只有S2闭合，灯泡亮吗？
(3)什么时候灯泡才亮？
(4)假设开关闭合，逻辑“真”，用“1”表示，反之“假”用“0”表示；同理灯
泡亮，用“1”，灯泡灭，用“0”，完成课本的真值
表.如右图所示。
教师:与门的输出输入看起来象数学的什么运算？——乘法
教师：对，与门的“与”在逻辑上就是共同的意思，即当全部条件共同具备时，才能产生一定的结果。
与门符号如右。
论书本利用二极管实现与门功能的电路图。
体会二极管的单向导电性在这里所起的作用。
2.或门电路
实物投影课本实验二—右图:
请同学们观察与思考下列问题:
(1)只有S1闭合，灯泡亮吗？
(2)只有S2闭合，灯泡亮吗？
(3)S1、S2同时闭合,灯泡亮吗?
输入输出A（S1）B（S2）Z（Q）
0 0
0 1
1 0
1 1
输入输出A（S1）B（S2）Z（Q）
(4)开关闭合，逻辑“真”，用“1”表示，反之
“假”用“0”表示；同理灯泡亮，用“1”，灯泡灭，用“0”，请同学们完成课本上或逻辑真值表.（如右
图）
或门符号: （如右图）
3.非门电路
实物投影课本实验三—右图:请同学们观察与思考下列
问
题:
(1)灯泡什么时候亮? (2)灯泡什么时候熄灭?
(3)
开关闭合，逻辑“真”，用“1”表示，反之“假”用“0”
表示；同理灯泡亮，用“1”，灯泡灭，用“0”，请同学们完成课本上非逻辑真值表. 非门符号如右图。
4.门电路的应用
三种基本的门电路在实践中更多的是以组合的形式出现复合门电路,这此复合的门电路可以制成各种编码器,译码器,计数器,触发器,存储器等,广泛应用于社会生产和人们生活中,如本节课开头我们列举的数字设备等.下面通过实验来探究
门电路的逻辑功能. （1）非门电路的应用实例
: 简易火警报警器——请同学们看书本
P85，右下角
0 0 0 1 1 0 1
1
输入输出S Q
1 0
的图。
讨论其电路结构。
请大家画成常见的电路图形式。
（如右图所示）
可以看出，该电路图是一个应用非门构成的电路．图中R是可变电阻，R’是一个热敏电阻，L是一个蜂鸣器，G是一个非门。
请大家回顾上一节课的分组实验中，老师请你们测过热敏电阻，它有什么特
点？（温度升高时阻值降低）——对，这是一种负温度系数的热敏电阻，当温
度较低时，热敏电阻的电阻值非常大，而在电路中是由R和R’串联分压。
R’远大于R;使A点表现为高电势——1，输出为0，蜂鸣器两端无电势差，不发声。
而当火警发生时，热敏电阻的阻值就会降低，从而远小于电阻R的阻值．从而使输入端A点的电势接近0，非门输出端为高电势，这样蜂鸣器两端获得一个能
发声的工作电压，蜂鸣器就会发出声音报警．
[拓展] 由于电阻R和R’之间存在一个分配电压的问题，因此，调节可变电阻尺，可以改变报警器的灵敏度．想一想，为了使报警器更灵敏，R应取得大一些，还是小一些?
（2）与门电路的应用实例：温度和水位自动控制电路（如书P85）在锅炉、冰箱、空调和热水器等用电器上都需要温度控制。
比如热水器，我
们希望设定温度为80oC的话，要是水温经散热后一低于该设定，就能自动加热。
但是又要防止一个危险，如果水位低于某处，加热器是不能启动的，因为这时
内部空气多，加热容易使容器爆裂。
请大家思考一下，这里的条件和加热器启
动的结果之间有什么逻辑关系？可以用什么门电路来实现？
学生讨论——把温度低于设定值做为一个条件；把水位高于临界线做为一个
条件，只有当两个条件都是真——1的情况，加热器才能启动——1；这是与的关系。
教师：很好。
我们来看看书上的电路图，请大家具体讨论一下，A的电势高低是怎样表达了温度高时为0，温度低时为1的条件的？（类似于火警报警器，可用Y与R T串联分压来解释）B的电势为什么又和水位能联系起来？（当水位低时，R所在线断路，R为等势体，其电势为零，水位高与接触器时，R电路接通，B电势为+5V——输入为1）
而J为继电器，教师简单画出电磁铁和衔铁，略述继电器的构造和原理。
但
AB条件同时成立时输出的Z为高电势1，所以J两端有电势差，将有电流产生
磁性，吸引衔铁，接同加热电路。
使水温升高。
5.巩固练习：手册例3——要求学生用两个门电路实现三人表决的功能
（先一或门再一与门）
小结——门电路可以看作是一种条件开关。
它有一个或多个输入端和一个输出
端。
只有当输入信号满足一定的条件时，门才开启，信号才能通过。
条件得不
到满足，门就关闭，信号就不能通过。
换句话说，门电路的输出和输入之间存
在着一定的逻辑关系。
不同的门电路，输出与输入之间的逻辑关系也不同。
【课后作业】
【课后反思】。