第9课 数字电路1——逻辑电路识读-【精彩三年】2024-2025学年高中通用技术选择性必修1课程探究与巩固PPT课件（苏教版2019）

第三章│电子控制系统的信号处理 ——3.3　走进数字电路，教材P54～60 第9课　数字电路1——逻辑电路识读 新课程目标 1．通过案例分析，知道数字电路是一种能够方便地处理“1”和“0”两种状态的电路。　2.通过案例分析，学会与门、或门和非门等三种基本逻辑门的电路符号及各自的逻辑关系，会填写它们的真值表，能画出波形图。　3.通过案例分析，学会与非门、或非门的电路符号及各自的逻辑关系，会填写它们的真值表，能画出波形图。 目录 CONTENTS 教材整体感悟 知本与探源 01 02 命题整体感知 尝试与研析 01 教材整体感悟 知本与探源 教材整体感悟 知本与探源 1．数字信号中的“1”和“0”在数字电路分析中的应用 (1)电子控制系统控制(处理)部分的____________与____________之间存在着一定的逻辑关系，其中输出信号对应于逻辑结论，输入信号对应于逻辑前提。 (2)实现各种逻辑关系的电路称为数字电路(或_____________)。数字信号用数字电路处理，数字电路最基本的单元是__________。在数字电路中，“真”用高电平“1”表示，“假”用低电平“0”表示。“1”和“0”称为数字电路的真值或逻辑值。 输出信号 输入信号 逻辑电路 门电路 教材整体感悟 知本与探源 2．认识逻辑门 (1)与门：实现“与”逻辑运算 ①“与”逻辑关系： 所有逻辑前提皆为“真”时，逻辑结论才为“真”，即“__________________________”。 记作：_______________________。 ②电路符号： 全高出高，有低出低 F＝A×B＝A·B＝AB 教材整体感悟 知本与探源 ③与门真值表(真值表是表征逻辑事件输入和输出之间全部可能状态的表格)： → ④输出波形图及电路： A B F 假 假 假 假 真 假 真 假 假 真 真 真 A B F 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 教材整体感悟 知本与探源 (2)或门：实现“或”逻辑运算 ①“或”逻辑关系： 逻辑前提中有一个或一个以上为“真”，逻辑结论就为“真”，即“________________________”。记作：______________。 ②电路符号： 全低出低，有高出高 F＝A＋B 教材整体感悟 知本与探源 ③或门真值表及输出波形图： → (3)非门：实现“非”逻辑运算 ①“非”逻辑关系： 逻辑前提为“假”时逻辑结论为“真”，逻辑前提为“真”时逻辑结论 A B F 假 假 假 假 真 真 真 假 真 真 真 真 A B F 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 教材整体感悟 知本与探源 反而为“假”。 记作：___________。 ②电路符号： ③非门真值表及输出波形图： 教材整体感悟 知本与探源 (4)与非门(NAND)：“_______________________”，是与门和非门的叠加(先与后非)。 记作：_____________。 ①电路符号： 全高出低，有低出高 教材整体感悟 知本与探源 ②与非门真值表及输出波形图： (5)或非门(NOR)：“_______________________”，是或门和非门的叠加(先或后非)。 记作：_______________。 A B F 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 全低出高，有高出低 教材整体感悟 知本与探源 ①电路符号： ②或非门真值表及输出波形图： A B F 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 教材整体感悟 知本与探源 本课核心点·重难点 逻辑门的逻辑关系： 逻辑门 电路符号 逻辑表达式 真值表 理解 波形图 与门 F＝AB   有0出0，  全1出1   或门 F＝A＋B   有1出1， 全0出0    A　　　B F 0　　　0 0 0　　　1 0 1　　　0 0 1　　　1 1 A　　　B F 0　　　0 0 0　　　1 1 1　　　0 1 1　　　1 1 教材整体感悟 知本与探源 续表 逻辑门 电路符号 逻辑表达式 真值表 理解 波形图 非门 F＝  有1出0， 有0出1   与非门 F＝ 有0出1， 全1出0    或非门 F＝ 有1出0， 全0出1    A F 0 1 1 0 A　　　B F 0　　　0 1 0　　　1 1 1　　　0 1 1　　　1 0 A　　　B F 0　　　0 1 0　　　1 0 1　　　0 0 1　　　1 0 02 命题整体感知 尝试与研析 16 命题整体感知 尝试与研析 例1 下列四个电路中实现的逻辑功能与其他三个不同的是(　　) 【解析】 选项A、C、D实现的都是逻辑非的关系，而选项B中F输出永远是0，与输入A无关。 　A.　　　　　　　B.　　　　　　　C.　　　　　　D. B 命题整体感知 尝试与研析 变式1 如图所示，这是一种两位二进制译码器的逻辑电路图，X、Y表示输入，F1、F2、F3、F4表示输出。当X为1、Y为0时，F1、F2、F3、F4为(　　) A．0 0 0 0 B．0 1 0 0 C．0 0 1 0 D．0 0 0 1 【解析】 十字交叉的不连接，T字型结构的连接。与门的逻辑关系“有0出0，全1出1”，选项D正确。 D 命题整体感知 尝试与研析 变式2 如图所示的电路，通过输入端A、B控制LED1、LED2的亮灭。当发光二极管LED1发光，LED2不发光时，A、B的输入情况是(　　) A．A＝0、B＝0 B．A＝0、B＝1 C．A＝1、B＝0 D．A＝1、B＝1 【解析】 当LED1发光，LED2不发光时，LED1正极为1，负极为0；三极管V1导通，与非门出0，A为1；三极管V2导通，或非门出1，B为0，选项C正确。 C 命题整体感知 尝试与研析 变式3 现需要设计一个水箱水温提醒器，用热敏电阻作为传感器，当水温达到100 ℃时，蜂鸣器发出提醒声。以下符合上述设计要求的电路是(电路图中RT为正温度系数热敏电阻)(　　) 　A.　　　　　　　B.　　　　　　　C.　　　　　　D. C 命题整体感知 尝试与研析 【解析】 选项A，与非门一端接地为低电平，根据“有0出1”，则一直报警，选项错误；选项B，或非门一端接电源为高电平，根据“有1出0”，则一直不报警，选项错误；选项C，RT是正温度系数热敏电阻，温度高，RT阻值大，则与非门一端输入为低电平，根据“有0出1”，实现高温报警，选项正确；选项D，RT是正温度系数热敏电阻，温度高，RT阻值大，则或非门一端输入为高电平，根据“有1出0”，实现高温不报警，选项错误。 命题整体感知 尝试与研析 例2 如图所示的控制电路，S1、S2按下时接通，松开后断开，初始状态S1、S2都断开。下列说法不正确的是(　　) A．初始状态时，LED1不亮，LED2亮 B．只按下S1时，LED1亮，LED2不亮 C．只按下S2时，LED1不亮，LED2亮 D．同时按下S1、S2时，LED1亮，LED2不亮 B 命题整体感知 尝试与研析 【解析】 当S2断开时，不管S1的状态如何，或门输出高电平，所以LED1不亮，LED2亮，选项A正确，选项B错误；当S1断开，S2闭合时，或门输出高电平，LED1不亮， LED2亮，选项C正确；当S1、S2同时按下时，或门输出高电平， LED1亮，LED2不亮，选项D正确。 命题整体感知 尝试与研析 变式1 小明设计的地下室温度控制系统的电路和要求如图所示，下列说法不正确的是(　　) 输入 输出  室外温度 室内温度 排风扇 制冷机 低 低 关闭 关闭 低 高 开启 关闭 高 低 关闭 关闭 高 高 关闭 开启 C 命题整体感知 尝试与研析 A．输出端A应接制冷机，B接排风扇 B．RT1和RT2均为负温度系数热敏电阻 C．RT1为室内热敏电阻，RT2为室外热敏电阻 D．调节RP1和RP2可以设置排风扇和制冷机工作温度 【解析】 在条件复杂时，选择最简单项进行分析。这里先分析制冷机开启条件，可知温度都是高，假设RT是负系数，分析符合条件，且可知A为1，B为0，所以A接制冷机，B接排风扇，选项A和选项B正确；再分析排风扇开启，B为1，反推得到，RT1为室外热敏电阻，RT2为室内热敏电阻，选项C错误。 命题整体感知 尝试与研析 变式2 如图所示，这是小桐设计的温室大棚温度和湿度发光二极管指示电路。图中RT是负温度系数热敏电阻，MS是负系数湿敏电阻。根据该电路图，下列说法不正确的是(　　) A．当温度高时，不管湿度大小，发光二极管V3、V4始终不亮 B．当湿度小时，不管温度高低，发光二极管V1、V3始终不亮 C．当温度低、湿度小时，发光二极管V3亮 D．当温度高、湿度小时，发光二极管V1亮 B 命题整体感知 尝试与研析 【解析】 当湿度小时，B点为1，V1、V3是否点亮由温度信号决定，选项B错误。 命题整体感知 尝试与研析 例3 [2023·秀州中学检测]如图所示，这是小明设计的密码锁控制电路，开锁条件：①拨对密码；②钥匙插入锁眼使开关S闭合。当两个条件同时满足时，L1输出1，开锁；否则L2输出1，接通警铃。正确的开锁密码A、B、C、D依次是(　　) A．1 0 1 0 B．0 1 0 1 C．0 1 1 0 D．1 0 0 1 【解析】 将选项依次代入，当A、B、C、D四个输入信号分别为 0 1 1 0时，L1才会输出1，选项C正确。 C 命题整体感知 尝试与研析 变式 图中列出的输入信号A、B、C与输出信号F的真值表中，出现输出信号F为1的次数为(　　) A．1次 B．2次 C．3次 D．4次 【解析】 当F为1时，利用与门的逻辑关系，反推得到与非门和或非门都出1；再利用或非门的逻辑关系，得知或门出0，结合或门的逻辑关系，A、B、C必须全都为0，F才为1，选项A正确。 A 命题整体感知 尝试与研析 例4 如图所示的逻辑电路，A、B为输入信号，F为输出信号，下列波形图中能表达F与A、B之间的逻辑关系的是(　　) A.　　　 　B.　　　 　C.　　 　 　D. A 命题整体感知 尝试与研析 【解析】 由电路图可梳理出真值表，可得出只有选项A符合逻辑关系。 A B F 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 1 命题整体感知 尝试与研析 例5 [2022·浙江6月选考]如图所示，这是光线检测报警电路。光线正常时不报警，光线过暗时V1发光、蜂鸣器发声，光线过强时V2发光，蜂鸣器发声。下列说法不正确的是(　　) A．蜂鸣器发声过程中，通过R4的电流基本不变 B．电路中三个逻辑门均起到逻辑非的作用 C．RP1滑动端信号是模拟信号，V2正极是数字信号 D．光线过强时，RP1滑动端电位低于RP2滑动端电位 D 命题整体感知 尝试与研析 【解析】 选项A，蜂鸣器响时V1或V2发光，发光二极管导通压降一样，因此R4两端电压一致，流过R4的电流基本不变，选项正确；选项B，与非门1个输入为1，作为非门使用，或非门一个输入为0，也作为非门使用，故三个逻辑门均作为非门使用，选项正确；选项C，逻辑门的输入端光敏电阻线性变化，因此是模拟信号，逻辑门的输出为数字信号，选项正确；选项D，光线正常时不报警，意味着V1、V2不发光，与非门和或非门都输出高电平。RP2滑动端低电平，RP1滑动端高电平，因此RP1滑动端电位高于RP2滑动端电位，选项正确。 命题整体感知 尝试与研析 变式1 如图所示的电路，RT为负温度系数热敏电阻。温度在设定范围内时，A点为高电位，B点为低电位。下列说法正确的是(　　) A．温度低于设定范围下限时，V5不发光 B．温度在设定范围内时，V3不发光 C．温度高于设定范围上限时，V4不发光 D．温度在设定范围内时，V4、V5都不发光 D 命题整体感知 尝试与研析 【解析】 选项B，温度在设定范围内时，A点为高电位，B点为低电位，对应的与非门输出C为低电平、D为高电平，V3发光，选项错误；选项D，温度在设定范围内时，E为高电平、F为低电平，V4、V5都不发光，选项D正确；选项A，温度低于设定范围下限时，B点为高电位，D为低电平，F为高电平，V5发光，选项错误；选项C，温度高于设定范围上限时，A点为低电位，C为高电平，E为低电平，V4发光，选项错误。 命题整体感知 尝试与研析 变式2 如图所示，这是小明同学设计的恒温箱温度控制电路，该电路能把恒温箱内温度控制在36 ℃～38 ℃。但测试时继电器一直不能吸合，经检查后发现电路各部分都是良好的，而且或门输出电平随温度的变化是符合设计要求的。分析该电路，下列说法正确的是(　　) A．RT1和RT2是正温度系数的热敏电阻 B．A为上限输入端，B为下限输入端 C．把RP1的阻值调小可能解决该问题 D．把R2换成阻值小的电阻可能解决该问题 D 命题整体感知 尝试与研析 【解析】 选项A，两个小d端子表示连通在一起，温度低时，J——2处于吸合状态，A和B均为高电平，RT1和RT2均为大电阻，因此均为负温度系数热敏电阻，选项错误；选项B，从高温进入中间温度时，B电位肯定为0，所以从中间温度进入低温，一定是A点电位发生变化导致的，A点决定下限，选项错误；选项C，根据题干“或门输出电平随温度的变化是符合设计要求的”可知，输入端A和B都没问题，因此RP1阻值大小不存在问题，选项错误，所以可能是R2太大导致继电器无法吸合，调小R2可能解决问题，选项D正确。 命题整体感知 尝试与研析 |随|堂|检|测| 1．一个门电路的两个输入端A、B与输出端Z的波形如图所示，则可知该门电路是(　　) A．与门 B．或门 C．与非门 D．或非门 【解析】 从图中可知有0出1，全1出0，属于与非门，选项C正确。 C 命题整体感知 尝试与研析 2．如图所示的电路，V3工作于开关状态。当输入X＝0、Y＝1时，下列发光二极管状态中正确的是(　　) A．V1不发光、V2不发光 B．V1不发光、V2发光 C．V1发光、V2不发光 D．V1发光、V2发光 C 命题整体感知 尝试与研析 【解析】 首先依据题意化简电路图可知，上端为高电平，下端为低电平，又因为二极管正偏时工作，反向截止，故V1发光，V2不发光，选项C正确。 命题整体感知 尝试与研析 3．如图所示的电路，信号输入端A、B、C、D可输入数字信号“1”或“0”。下列关于电路功能的说法中，正确的是(　　) A．当开关S1和S2都闭合时，没有信号组合 能使LED发光 B．当开关S1和S2都断开时，只有当B输入“1”时才能使LED发光 C．当开关S1闭合S2断开时，LED是否发光与输入信号D无关 D．当开关S1断开S2闭合时，只要输入端有“1”输入LED就能发光 B 命题整体感知 尝试与研析 【解析】 开关S1闭合时X＝1，开关S1断开时X＝0；开关S2闭合时Y＝0，开关S2断开时Y＝1。选项A，当开关S1和S2都闭合时，F＝C，只要C＝1就能使LED发光，选项错误；选项B，开关S1和S2都断开时，F＝B，只有当B输入“1”时，才能使LED发光，选项正确；选项C，开关S1闭合S2断开时，F＝D，LED是否发光由输入信号D决定， 选项错误；选项D，开关S1断开S2闭合时，F＝A， 只有A端输入“1”才能使LED发光，选项错误。 命题整体感知 尝试与研析 4．如图所示，这是“双人密码控制电机”试验电路，可用于机要部门保险柜门的开关控制。工作原理是：甲、乙两个人各掌握一组四位密码和一把钥匙。当两人插入不同的钥匙后，相应的开关S1、S2会闭合，同时各自输入正确的密码后，在电机的驱动下，保险柜的门会自动打开，同时相应的指示灯会亮起。甲掌握密码(A1、B1、C1、D1)，乙掌握密码(A2、B2、C2、D2)，则正确的开锁密码是(　　) A．甲(0 1 0 0)、乙(1 0 0 0) B．甲(0 1 1 0)、乙(1 0 1 0) C．甲(0 1 1 0)、乙(1 1 0 1) D．甲(1 0 1 0)、乙(0 0 1 1) B 命题整体感知 尝试与研析 【解析】 电机转动→保险柜打开→继电器吸合→三极管导通→四输入与门出1→每个输入端为1；对于甲，四输入与门出1，则每个输入端为1，则甲为(0 1 1 0)；对于乙，四输入或非门输出1，则每个输入端为0，则乙为(1 0 1 0)。故选项B正确。 命题整体感知 尝试与研析 5．小明设计的温度范围指示电路如图所示，当温度高于上限时，V3、V4均发光，当温度低于下限时，V3、V4均不发光。下列关于该电路的说法中，不正确的是(　　) A．RT是负系数热敏电阻 B．V3或V4发光时的亮度与温度高低有关 C．若R1＝R3且R2＝R4，则电路不能实现温度范围指示 D．若R1＞R2且R3＜R4，则温度在某个范围内时，仅V4发光 B 命题整体感知 尝试与研析 【解析】 V3或V4发光时的亮度，主要取决于R5和R6的阻值大小。因为门电路的存在，使温度的高低只会影响门电路出高或出低，即只会影响发光或熄灭的状态，选项B错误。 感谢聆听，再见！ F＝ F＝ F＝ $$