3.3 走进数字电路（教学课件）通用技术苏教版2019选择性必修1

第3节 走进数字电路 苏教版（2019）选择性必修1 高中通用技术 目 录 一、 学习目标 二、 课堂导入 三、 技术探究 四、 课堂小结 六、 课堂练习 五、 拓展延伸 学习目标 一 1.能阐述与门、或门、非门、与非门和或非门等基本逻辑门的逻辑关系。 2.能分析简单的组合逻辑电路。 3.了解常见的数字集成电路的类型，能用数字集成电路安装简单的实用电路。 二 课堂导入 这个神奇的裁判，它的内部是如何工作的？它是如何知道“多数同意”的呢？ 三 技术探究 识别基本逻辑门 任务一 三 任务一：识别基本逻辑门 电子控制系统控制(处理)部分的输出信号与输入信号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。 　　 实现各种逻辑关系的电路称为数字电路(或逻辑电路)。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。 三 任务一：识别基本逻辑门 门电路：数字电路最基本的单元 三种基本逻辑门： 与门（AND）、或门（OR）、非门（NOT） 三种基本门电路 三 任务一：识别基本逻辑门 与逻辑 1. 逻辑关系：所有逻辑前提皆为真时，逻辑结论才为真。 举例： 1．高铁在开动时，所有车门必须关好，如有车门没关不能放行。 2．我国婚姻法规定，男女双方必须同时到场方可登记结婚。 3．小明家走廊上有一盏节能路灯，天黑以后，有人通过并发出响声时，灯才亮，其他情况下灯不亮。 三 任务一：识别基本逻辑门 与逻辑 A B L A B L 　　令开关通为真，断为假；灯亮为真，不亮为假，写出一张真值表 两只开关控制一盏灯亮和灭的电路，在真值表内填入灯亮与否的情况。 真值表 亮 灭 通 通 通 通 断 断 断 断 灭 灭 三 任务一：识别基本逻辑门 与逻辑 以开关通为1，断为0，灯亮为1，灯灭为0。 A B L 真值表 亮 灭 通 通 通 通 断 断 断 断 灭 灭 A B L 真值表 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 三 任务一：识别基本逻辑门 与逻辑 3.与门波形图 B A F 4.与门逻辑符号 A B F 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 2.与门真值表 逻辑结论：全1出1，有0出0 5.与门逻辑关系 F=AB F=A·B F=A×B 或 或 三 任务一：识别基本逻辑门 或逻辑 1.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。 举例： 1．教室有2把钥匙，前门1把，后门1把，任何一道门打开都能进去。 2．班主任通知开家长会时要求：父亲来可以，母亲来也可以，父母一起来更好。 三 任务一：识别基本逻辑门 或逻辑 　　令开关通为真，断为假；灯亮为真，不亮为假，写出一张真值表 两只开关控制一盏灯亮和灭的电路，在真值表内填入灯亮与否的情况。 A B L 亮 亮 通 通 通 通 断 断 断 断 亮 灭 A L B 真值表 三 任务一：识别基本逻辑门 或逻辑 以开关通为1，断为0，灯亮为1，灯灭为0。 A B L 真值表 亮 亮 通 通 通 通 断 断 断 断 亮 灭 A B L 真值表 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 三 任务一：识别基本逻辑门 或逻辑 3.或门波形图 B A F 4.或门逻辑符号 2.或门真值表 逻辑结论：有1出1，全0出0 5.或门逻辑关系 A B F 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 F=A+B 三 任务一：识别基本逻辑门 非逻辑 1.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反而为假。 举例： 疫情时期，某单位的工作人员进单位办公均必须测体温，若体温超过38℃，则不能进入单位办公。这里，体温超过38℃，是逻辑前提，进单位办公是逻辑结论。则进单位办公与体温超过38℃之间是非逻辑关系。 三 任务一：识别基本逻辑门 非逻辑 3.非门波形图 4.非门逻辑符号 2.非门真值表 逻辑结论：有1出01，有0出1 5.非门逻辑关系 A F 0 1 1 0 A F F= 三 任务一：识别基本逻辑门 小结 B A F F=AB F=A·B F=A×B B A F F=A+B F= A F 与门 或门 非门 三 技术探究 探究与非门和或非门的逻辑关系 任务二 三 任务二：探究与非门和或非门的逻辑关系 　　“与非”关系和“或非”关系是从三种基本逻辑关系推演出来的复合逻辑关系．实现这两种逻辑关系的门电路分别称为与非门(NAND)和或非门(NOR)。 逻辑关系 含义 与非门（NAND）的逻辑关系 ________________________________　　　　　　　　　　　　　　 或非门（NOR）的逻辑关系 ________________________________　　　　　 全高出低，有低出高 有高出低，全低出高 三 任务二：探究与非门和或非门的逻辑关系 与非逻辑 A B L 与门 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 A B L 与非门 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 与非门的输出值和与门的输出值完全相反。 全1出0，有0出1 三 任务二：探究与非门和或非门的逻辑关系 与非逻辑 2.与非门波形图 3.与非门逻辑符号 1.与非门真值表 A B F 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 B A F F= 4.与非门逻辑关系 三 任务二：探究与非门和或非门的逻辑关系 或非逻辑 A B L 或门 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 A B L 或非门 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 或非门的输出值和或门的输出值完全相反。 全0出1，有1出0 三 任务二：探究与非门和或非门的逻辑关系 或非逻辑 2.或非门波形图 3.或非门逻辑符号 1.或非门真值表 4.或非门逻辑关系 A B F 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 B A F F= 三 任务二：探究与非门和或非门的逻辑关系 组合逻辑电路 Y2 Y1 Y3 三 技术探究 认识常用的数字集成电路 任务三 三 任务三：认识常用的数字集成电路 1.门电路 门电路是用_____________或__________（金属氧化物半导体场效应管）构成的电路，现在都已集成化，是一种数字集成电路。在数字电路中，用电平的高和低来代表逻辑1和逻辑0。 晶体三极管 MOS管 2.晶体三极管的开关特性 晶体三极管存在放大、截止和饱和三种状态。在数字电路中，用到截止和饱和两种状态。__________相当于开关断开，__________相当于开关闭合。 截止 饱和 三 任务三：认识常用的数字集成电路 状态 条件 现象 饱和 输入信号足够大（　　　） 三极管流过的电流较大，而集电极与发射极之间的电压只有0.3 V左右（　　　） 截止 输入信号足够小（　　　） 三极管没有电流流过，集电极与发射极之间的电压与电源电压相近（　　　） 高电平 低电平　 低电平　 高电平 三 任务三：认识常用的数字集成电路 3.金属氧化物半导体场效应管（MOS管） （1）结构 MOS管有三个极：源极S、栅极G和漏极D。 源极S相当于发射极，通常接地； 漏极D相当于集电极，通常通过电阻接电源； 栅极G相当于基极，用来控制漏极电流的大小。 （2）原理 普通晶体三极管是_________控制的器件，即基极必须注入电流才能使三极管导通，而MOS管属于_________控制器件，在其栅极与源极之间加适当的电压就能使MOS管导通。 （3）MOS管在开关信号的作用下，也有导通和截止两种状态，因而也可做开关使用。 电流 电压 三 任务三：认识常用的数字集成电路 4.数字集成电路的类型 注：两者在同一电路中使用时要注意电位相等，即要在它们之间加上电平转换电路。 5 V 3～18 V 快 大 大 低 三 任务三：认识常用的数字集成电路 计数方向 5.常见数字集成电路引脚编排顺序 01 02 任何复杂的逻辑关系都由与、或、非三种基本逻辑关系组合而成，实现这三种基本逻辑关系的电路分别称为与门、或门、非门。 03 四 课堂小结 门电路是用晶体三极管或MOS管（金属氧化物半导体场效应管）构成的电路，现在都已集成化，是一种数字集成电路。 数字电路的基本单元是门电路和触发器。门电路用于实现各种逻辑关系，触发器用于存储数据。 04 数字电路中能将二进制数据记住的基本单元电路称为触发器。其中最简单的一种称为基本触发器。 现在我们来到了课堂小结环节。电子控制系统作为一个关键的概念，其工作过程和基本组成是本次课程的核心内容。 电子控制系统一般可划分为输入、控制（处理）和输出这三个基本组成部分。这三个部分紧密相连，构成了电子控制系统的工作框架。输入环节收集信息，如同人的感官获取外界信号；控制（处理）部分则对这些信息进行分析和决策，就像大脑进行思考；输出部分执行决策结果，好比身体做出相应动作。理解它们的协同运作，有助于我们把握电子控制系统的本质。 四 课堂小结 类型 逻辑符号 逻辑表达式 逻辑功能 真值表 波形图 与门 或门 非门 与非门 或非门 有0出0 全1出1 有1出1 全0出0 有0出1 全1出0 有1出0 全0出1 触发器的概念 数字电路中能将二进制数据记住的基本单元电路称为　　　　。其中最简单的一种称为基本触发器。 基本触发器的组成 通常是由2只　　　　（或2只与非门）交叉连接构成。 （1）输入：基本触发器有2个输入端S和R。S称为置位端或　　　　端，R称为复位端或　　　　端。 触发器 或非门 置1 置0 五 拓展延伸 有两个输入端： S 和 R ； 有两个输出端： Q 和 Q ； Q 和Q 相反； 2 1 3 1.或非门基本触发器输入、输出端组成及特征： 1 五 拓展延伸 0 1 =0 =1 0 0 =1 =0 1 0 或非门基本触发器功能表 S R Q Q 状态 1 0 1 0 置1状态 0 1 0 1 置0状态 2.探究或非门基本触发器功能 2 发现规律：对角相等 置位端/置1端 复位端/置0端 五 拓展延伸 为什么S=1，R=1 不使用呢？ 禁用原因： a.输入1 1，输出Q=Q=0； b.从输入1 1变0 0时， 输出不确定； 或非门基本触发器功能表 R S Q Q 状态 0 1 0 1 置1状态 0 1 1 0 置0状态 0 0 不 变 保持状态 1 1 不使用 禁用状态 ？ 2 1 五 拓展延伸 五 拓展延伸 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 Q=1 ， =0 与非门RS触发器 Q Q G1 S ＆ R ＆ G2 Q Q G1 S ＆ R ＆ G2 Q=0 ， =1 禁用 保持前一状态 × × Q Q G1 S ＆ R ＆ G2 R=1，S=0， R=0，S=1， R=1，S=1， R=0，S=0， 六 课堂练习 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 答案：C 解析：本题考查简单的逻辑门电路的波形图。由波形图可知逻辑为全高出低，其余出高，为与非门。 六 课堂练习 2.下列四个电路中实现的逻辑功能与其他三个不同的是 （　　） 答案：B 解析：B项中F输出永远是0，与输入A无关，而A、C、D项中实现的都是逻辑非的关系。 六 课堂练习 3.下列关于如图所示电路的分析中，正确的是 （　　） A.S=1，R=0时，VD不发光 　　 B.S=0，R=1时，VD发光 C.S=0，R=0时，VD保持原状态 　　 D.S=0，R=0时，VD发光 答案：C 解析：当S=1，R=0时，三极管VT基极为低电位，VT导通，VD发光；当S=0，R=1时，三极管VT基极为高电位，VT截止，VD不发光；当S=0，R=0时，基本触发器处于保持状态，VD保持原状态。 六 课堂练习 4.如图所示电路，VT1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.VD1不发光、VD2不发光 B.VD1不发光、VD2发光C.VD1发光、VD2不发光 D.VD1发光、VD2发光 六 课堂练习 答案：C 解析：当X=0，Y=1时，点6为0，点7为1，经或门出来点8为1。点1接地为0，X=0，则点2为0。点1与点2都是0，所以对于三极管来说，没有基极电流，则点3没有通过电流，R2无电流，则VCC的电压传到点3和点4，点4为高电平，即点4=1，点5=Y=1，经与非门后，点9=0，所以VD1发光，VD2不发光。 六 课堂练习 A.1个与非门　　 B.1个或非门　　 C.2个与非门　　 D.2个或非门 5.为了实现图a的逻辑功能，图b虚线框内逻辑电路至少还需要 （　　） 答案：A 解析：由真值表可列出逻辑表达式为： ，即只需一个或非门。 感谢观看 苏教版（2019）选择性必修1《电子控制技术》 $$