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高二物理简单的逻辑电路


第十节 简单的逻辑 电路

课标解读 1.初步了解简单逻辑电路及表示符号.

2.通过实验理解“与”“或”和“非”门电路在逻辑电路中
的结果与条件的逻辑关系,会用真值表表示一些简单的逻

辑关系.
3.初步了解集成电路的作用和发展情况. 4.通过简单逻辑电路的设计,体会现实意义.

/> 课前自主学习 一?数字电路中最基本的逻辑电路——门电路

1.数字信号变化的两个状态:“有”或“没有”.
2.数字电路

(1)概念:处理数字信号的电路.
(2)功能:研究电路的逻辑功能.

二?“与”门
1.逻辑关系:一个事件的几个条件同时满足时事件才能发生.

2.符号:______________其中“&”具有与的意思,象征A?B两 个输入端都是1时,输出才是1.

3.真值表,“有”用“1”表示,“没有”用“0”表示
输入 输出

A
0 0 1 1

B
0 1 0 1

Y
0 0 0 1

三?“或”门
1.逻辑关系:某事件发生有几个条件,但只要一个条件满足事

件就能发生.
2.符号:_________________,“≥1”象征1个或多于1个输入 端为1时,输出端就是1. 3.真值表
A 0 0 1 1

输入
B 0 1 0 1

输出
Y 0 1 1 1

四?“非”门
1.逻辑关系:输出状态与输入状态相反. 2.符号_________________其中矩形右侧小圆圈表示数字 “0”,它与数字“1”象征着输入端为1时,输出端为0. 3.真值表
输入 A 输出 Y

0
1

1
0

五?集成电路 1.构成:将组成电路的元件(如电阻?电容?晶体管等)和连线

集成在一块硅片上.
2.优点:体积小?方便?可靠,适用于系列化?标准化生产.

知识梳理图

课堂互动探究 一?对三种基本逻辑电路的理解

门电路是用来实现基本逻辑功能的电子电路,可以由二极管?
三极管的元件构成,也可制成集成电路,基本的门电路有三

种类型,“与”门电路,“或”门电路和“非”门电路,较
复杂的门电路由上述三种基本门电路混和而成.

1.对“与”门的理解

如果一个事件和几个条件相联系,当这几个条件都满足后,该 事件才能发生,这种关系叫“与”逻辑关系.具有这种逻辑

关系的电路称为“与”门电路,简称“与”门.如上图所示,
如果把开关A闭合作为条件A满足,把开关B闭合作为条件B 满足,把电灯L亮作为结果Y成立,则“与”逻辑关系可以示 意为: A?
?? Y B?

2.对“或”门的理解

如果一个事件和几个条件相联系,当这几个条件中有一个满 足,事件就会发生,这种关系叫“或”逻辑关系.具有这种

逻辑关系的电路称为“或”门电路,简称“或”门.如上图
所示,如果把开关A闭合当作条件A满足.把开关B闭合当作 条件B满足,把电灯L亮当作结果Y成立,则“或”逻辑关系 可以示意为:

3.对“非”门的理解

设正常逻辑关系为:当条件A满足时,结果Y发生;当条件A不满 足时,结果Y不发生.与正常逻辑关系相反,如果条件A满足

时,结果Y不发生;条件A不满足时,结果Y却发生,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.如上图所示,如果把开关A闭合当作条 件A满足,把电灯L亮当作结果Y成立,把电灯L灭当作结果-Y 成立,则“非”逻辑关系表现为A?-Y.

二?各种基本的门电路的符号与真值表 1.“与”门的符号 “与”门的真值表
输入 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 输出 Y 0 0 0 1

2.“或”门的符号

“或”门的真值表
输入
A 0 B 0

输出 Y
0

0
1 1

1
0 1

1
1 1

3.“非”门的符号

“非”门的真值表

输入 A 0 1

输出 Y 1 0

三?“与非”门?“或非”门的真值表 1.“与非”门

一个“与”门电路和一个“非”门电路组合在一起,做成一
个复合门电路,称为“与非”门,如下图所示.

其真值表为

输入 A 0 B 0

输出 Y1 0

输入 A2

输出 Y2

0
0 0

1
1 1

0
1 1

1
0 1

0
0 1

1

0

2.“或非”门 一个“或”门电路和一个“非”门电路组合在一起,做成一

个“或非”门,如下图.

其真值表为
输入 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 输出 Y1 0 1 1 1

输入 A2
0

输出 Y2
1

1
1 1

0
0 0

四?逻辑电路的实际应用 1.逻辑电路在实际中有着广泛的应用,有些试题要求通过设

计一些简单的逻辑电路完成相关的逻辑功能,要对门电路
的种类进行准确的选取,这就要求: (1)熟悉“与”“或”“非”三种门电路的逻辑关系. (2)准确分析实例条件与结果之间的逻辑关系. (3)理解条件与结果之间的关系.

2.门电路的问题分析中,门电路往往要和一些常用的电学元 件(如电阻?电键?光敏电阻?热敏电阻?二极管)一起构成电

路,通过电路中某一部分的变化(电键的通断?电阻的变化
等)实现输入端的电压变化,即电势的高低变化,从而通过 门电路的输出端达到控制电路的目的?因此,在分析这类问 题时,除熟练掌握各种门电路的作用外,还要熟练掌握电路 动态变化规律的分析,准确判断出电路中尤其是门电路中 部分电势高低的变化,从而达到正确解决问题的目的.

典例分析 一?逻辑电路的理解

例1:逻辑电路图(如右图所示)及其真值表,此逻辑电路为
1 或 ________门电路,在真值表中X处的逻辑值为________.
输入 输出 Z 0 1

A
0 0

B
0 1

1
1

0
1

X
1

[巩固练习] 1.走廊里有一盏电灯,在走廊两端各有一个开关,我们希望不

论哪一个开关接通都能使电灯点亮,那么设计的电路为(
) A.“与”门电路 C.“或”门电路 B.“非”门电路 D.上述答案都有可能

解析:不论用哪一个开关接通都能使电灯点亮,这体现了“或 ”逻辑关系,故C项正确,A?B?D三项不对. 答案:C

二?真值表 例2:在举重比赛中,有甲?乙?丙三名裁判,其中甲为主裁判,

乙?丙为副裁判,当主裁判和一名以上(包括一名)副裁判认
为运动员上举合格后,才可发出合格信号,试列出真值表. 解析:设甲?乙?丙三名裁判的裁判意见为逻辑变量A?B?C,裁 判结果为Y.并且对于A?B?C设:上举合格为逻辑“1”,不合 格为逻辑“0”.对于Y设:上举合格为逻辑“1”,不合格为 逻辑“0”.

根据题意综合上述假设列出真值表如下表所示:
A 0 0 0 0 1 1 B 0 0 1 1 0 0 C 0 1 1 0 0 1 Y 0 0 0 0 0 1

1
1

1
1

0
1

1
1

答案:见解析

名师点拨:要判断是何种电路,应先根据条件写出真值表,再 根据真值表判断是哪种门电路,故三种门电路的真值表要

记清,根据题目要求写出真值表,这样就可以判断是哪种逻
辑门电路了.

[巩固练习] 2.如下图所示,试判断这是一个什么逻辑门电路.A?B?C闭合

时记“1”,断开时记“0”,P灯亮时记“1”,不亮时记
“0”,试完成真值表.
A B C P

0
0 0 0 1 1

0
0 1 1 0 0 1

0
1 0 1 0 1 0 1

1

1

1

解析:由上图可知,开关A?B?C只要有一个闭合时,灯泡便亮. 所以这个电路满足“或”门电路逻辑.即当几个条件中只

要有一个或一个以上具备就能出现某一结果.所以这是一
个“或”门电路.其真值表(见下表).

A 0

输入 B
0

C 0

输出 P
0

0
0 0

0
1 1

1
0 1

1
1 1

1
1 1 1

0
0 1 1

0
1 0 1

1
1 1 1

答案:或 真值表见解析

三?逻辑电路的应用 例3:如下图是一个应用某逻辑电路制作的简单车门报警电路

图.图中的两个按钮开关S1?S2分别装在汽车的两道门上.只
要其中任何一个开关处于开路状态,发光二极管(报警灯) 就发光.请你根据报警装置的要求,分析开关状态与发光二 极管的发光状态,并指出是何种门电路,在图中画出这种门 电路的符号.

解析:驾驶员离开汽车时,两个车门均处于关闭状态,跟两个 车门对应的开关S1和 S2均闭合,这时发光二极管不会发光报 警.为什么这时发光二极管不发光呢?原来S1和S2闭合后,电流 不通过发光二极管.当有其他人打开了某一个门时,S1或S2就 处于断开状态,这时就有电流通过发光二极管,使其发光报警

.可见,这一装置实际上是一个“或”门电路.符号为

答案:见解析

名师点拨:要准确地对生活实例分析条件与结果之间的逻辑 关系,就要熟记“与”“或”“非”三种逻辑关系意义,理

解条件与结果之间的关系,以及对应的真值表,关于如何实
现这些逻辑关系,则不需要掌握.

[巩固练习] 3.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,其阻值远远小于R,该逻辑电路是
非 ________(填“与”“或”“非”)门电路,当电阻R′受到

发光 光照时,小灯泡L将________(填“发光”或“不发光”).

解析:由图可知该逻辑电路是“非”门电路,当光照R′时 ,R′远远小于R,“非”门电路输入端电势降低,输出电势

升高,灯泡L两端电压升高,灯泡L发光.

课后巩固提升 巩固基础

1.关于下列门电路的符号,下列说法中正确的是(

)

A.甲为“非”门?乙为“与”门?丙为“或”门 B.甲为“与”门?乙为“或”门?丙为“非”门

C.甲为“非”门?乙为“或”门?丙为“与”门
D.甲为“或”门?乙为“与”门?丙为“非”门

答案:C

2.在基本逻辑电路中,何种逻辑门当所有输入均为0时,输出 不是1( )

A.“与”门电路
C.“非”门电路

B.“或”门电路
D.都不可能

解析:据“与”门电路和“或”门电路的真值表可知A?B两项
正确C?D两项不正确. 答案:AB

3.逻辑电路的信号有两种状态:一是高电位状态,用“1”表 示;另一种是低电位状态,用“0”表示.关于这里的“1”

和“0”下列说法中正确的是 (

)

A.“1”表示电压为1 V,“0”表示电压为0 V B.“1”表示电压为大于或等于1 V,“0”表示电压一定为0 V C.“1”和“0”是逻辑关系的两种可能的取值,不表示具体 的数字

D.“1”表示该点与电源正极相连,“0”表示该点与电源负 极相连

答案:C

4.我国高等院校在对艺体生招生工作中,一般都要求“专业 成绩和文化课成绩都过关才能被录取”.试分析其中的逻

辑关系,并指出条件和事件.
解析:专业成绩?文化课成绩都过关是条件,艺体生被录取是 事件,只有上述两个条件都具备,事件才能发生,故其中为 “与”逻辑关系. 答案:与 专业成绩?文化课成绩都过关是条件,艺体生被录 取是事件

5.试完成下列“与”门真值表.
输入 输出

A
0

B
0

Y
0

1
0 1

1
1 0

1
0

0

提升能力 6.下图表示输入端A?B电势随时间变化的关系,如果它是“与

”门的输入端,请在下图所示的坐标系中画出输出端的电
势随时间变化的关系.

答案:

7.如下图所示为两个“非”门和一个“或”门组成的复合门 电路,请在下表中填写该门电路的真值表.
输入 输出 Y

A

B

答案:
输入 A B 输出 Y

0
0 1

0
1 0

1
1 1

1

1

0

8.一个机要仓库有一扇很大的电动仓库门,门上装有三把电 动锁,三个机要员各有一把锁的钥匙,只有三人同时转动自

己的钥匙(闭合自己的开关),才能通过一个继电器把门打
开,下图中的S1?S2?S3是三个锁内的开关,J为继电器(图中 未画电动机的电路),请在方框内画出符合要求的可输入的 门电路符号.

答案:如下图所示

9.给你干电池两节,小灯泡一只,开关三个,滑动变阻器一只, 导线若干,试分别设计一个具有“与”逻辑和“或”逻辑

功能的电路.

答案:下图为具有“与”逻辑功能的电路.

下图为具有“或”逻辑功能的电路.

10.如图所示,是一个逻辑电路和按钮开关,光敏电阻,蜂鸣器 等元件组成的一个简单防盗报警器的电路图,该报警器的

功能是:当放在保险箱前地板上的按钮开关S被脚踩下而闭
合,同时安装在保险箱内的光敏电阻R0被手电筒照射时,蜂 鸣器就会发出鸣叫声.

(1)该报警器使用的门电路是________,并在虚线框内画出该 门电路符号.

(2)试分析R2和R0的大小关系.
答案:见解析

解析:(1)蜂鸣器发出鸣叫声,这一事件需要按钮开关S闭合及
光敏电阻被照射两个条件同时满足.因此该门电路是“与”

门电路,符号是
(2)根据“与”门电路的工作原理,当有光照射时应从B输入 高电势,此时应有R2?R0,当无光照射时,应从B端输入低电势, 此时应有R2?R0.


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