逻辑电路和控制电路(导学案)
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课题: 2.8 逻辑电路和控制电路
姓名:学号:班级:高一()班知识与技能目标:
了解“与”逻辑、“或”逻辑和“非”逻辑的意义,理解条件与结果的关系,以及这些逻辑关系的真值表
教学重点:知道“与”门、“或”门和“非”门三种基本逻辑电路。
教学难点:各种门电路的逻辑关系。
〖导学过程〗
〖导入新课〗
一、引入课题
情景1:(投影)数码相机、数码摄影机、条形码、遥控器和数字电视机图片。
这些电子产品都是伴随数字技术的发展而出现的,还有信息高速公路,电脑多媒体,移动电话系统等也都运用到数字技术,为什么称之为数字技术呢?让我们先来看一下这样两类电信号。
情景2:模拟信号和数字信号(用多媒体课件演示两种信号)
设问:这两种信号有什么不一样?
如图1中的这种信号,它的电压随时间是连续变化的,比如音频电信号,我们把它叫做模拟信号。
如图2显示的电信号是跳跃式变化的,它们通常只有两种状态,即高电势(比如5v)和低电势(比如0v),高电势和低电势可以分别用数字“1”和“0”来表示,这样我们就可以用“1”和“0”组成的一串数字来表示这个电信号了,所以这类信号被称为数字信号。数字技术中处理数字信号的电路叫做数字电路。逻辑电路是数字电路的基本组成部分,今天我们就来学习逻辑电路中的基本门电路。
1.三种基本逻辑电路
输入结果
A B Y
0 0
0 1
1 0
1 1
(2)“或”门真值表
输入结果
A B Y
0 0
0 1
1 0
1 1
(3)“非”门真值表
输入结果
A Y
1
二、教学过程
1.“与”门
我们先来看一个简单的电路(图3),让学生判断两个开关的状态怎样决定了这个灯是亮还是灭(见表1)。
开关S1开关S2灯泡L
断断灭
断合灭
合断灭
合合亮
如果规定开关闭合为“1”,断开为“0”,灯泡L亮为“1”,灭为“0”,那么表中开
开关S1开关S2灯泡L
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
表2中开关S1和S2是控制条件,而灯泡L是控制的结果,我们把这种表示各种控制条件和对应控制结果的表格,叫做真值表。
在门电路中也有反映类似逻辑关系的电路,叫做“与”门。它的两个输入端分别为A和B,有一个输出端Y。当输入A与输入B均是高电势时,输出Y才是高电势。
直接给出“与门”的定义:
输入A与输入B均是高电势时,输出Y才是高电势的逻辑电路叫做“与”门。
B
“与”门的真值
表
输入输出
A B Y
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
教师阐述:门电路就像一扇门,当具备开门条件时,输出端就有一个信号输出;反之,门关闭,就有另一个信号输出。
图4
实验演示晶体二极管“与”门电路(如图4),说明此电路分为输入端和输出端以及中间的控制电路,让学生观察到只有A.B处都接1,即都输入高电势,输出端才输出电压(高电势1),认识“与”门电路所具有的输入电势与输出电势之间的逻辑关系,知道它具有这样的逻辑关系是由于二极管具有的加正向电压被导通、加反向电压被截止的特性造成的。
2.“或”门
图5
习过程,指导学生自主填写表格(表3和表4),阐述:在门电路中也有反映类似逻辑关系的电路,叫做“或”门;并启发学生给出“或”门的定义。
开关S1开关S2灯泡L
断断灭
断合亮
合断亮
合合亮
表3
开关S1开关S2灯泡L
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
表4
输入A与输入B中任一个或者两个都是高电势,输出Y就为高电势的逻辑电路叫做“或”门。
“或”门的真值
表
输入输出
A B Y
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
图6
实验演示晶体二极管“或”门电路(如图6),介绍该电路的输入端和输出端以及中间的控制电路,让学生观察到只要A、B处任意一个接1,即输入高电势,输出端就输出电压(高电势1),让学生知道“或”门电路所具有的输入电势与输出电势之间的逻辑关系。
3.“非”门
“或”门的学习过程,让学生完全自主填写表格(表5和表6),指出:在门电路中也有反映类似逻辑关系的电路,叫做“非”门,并让学生尝试给出“非”门的定义。
开关S 灯泡L
断灭
合亮
开关S 灯泡L
断灭
合亮
输入A为高电势时输出Y为低电势,输入A为低电势时输出Y为高电势的逻辑电路叫做“非”门。
A
“非”门的真值
表
输入输出
A Y
0 1
1 0
练习1:下图中用电信号的方式标出了“与”门输入端A、B上的输入情况,请画出输出端Y输出的电信号。
练习2:下图中用电信号的方式标出了“或”门输入端A、B上的输入情况,请画出输出端Y输出的电信号。
练习3:下图中用电信号的方式标出了“非”门输入端A上的输入情况,请画出输出端Y 输出的电信号。
练习4:下图所示的电路图是一个应用“非”门构成一个简易火警报警器电路。R是可变电阻,R'是一个热敏电阻(当温度较低时,热敏电阻的电阻值很大,即R'远大于R;而当火警发生时,热敏电阻的电阻值就会降低,从而远小于电阻R的阻值),L是一个蜂鸣器,G是一个“非”门。请分析说明其工作原理。