[精]高二物理逻辑电路与自动控制

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】