知识讲解 简单逻辑电路

1 简单的逻辑电路 【学习目标】 1．知道数字电路和模拟电路的概念，了解数字电路的优点。 2．知道“与”门、“或”门、“非”门电路的特征，逻辑关系及表示法。 3．初步了解“与”门、“或”门、“非”门电路在实际问题中的应用。 4．初步了解三种门电路的逻辑关系和数字信号和数字电路的含义。 【要点梳理】 要点一、数字信号与模拟信号 　 1、数字信号 　　数字信号在变化中只有两个对立的状态：“有”或者“没有”。而模拟信号变化则是连 续的。 　　如图所示分别为几种常见模拟信号和几种常见数字信号： 2、数字信号的处理 　　处理数字信号的电路叫做数字电路，数字电路主要研究电路的逻辑功能，数字电路中最 基本的逻辑电路是门电路。 通常把高电势称为 ，低电势称为 。 　　数字信号的 和 好比是事物的“是”与“非”，而处理数字信号的电路称数字电路， 因此，数字电路就有了判别“是”与“非”的逻辑功能。 　　 我们将数字电路中基本单元电路称为逻辑电路，而最基本的逻辑电路是门电路。 那么数字信号的处理模式就是： 　　数字电路→逻辑电路→门电路 知识点二─、简单的逻辑电路 1、“与”门的逻辑关系，真值表和电路符号 　　所谓门，就是一种开关，在一定条件下它允许信号通过，如果条件不满足，信号就 被阻挡在“门”外。 1 0 0 12 （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。 　　如图所示，如果把开关 闭合作为条件 满足，把开关 闭合作为条件 满足，把电 灯 亮作为结果 成立，则“与”逻辑关系可以示意为： 。 　　　　　　 　　 　　它们的逻辑关系如下表所示： 条 件 结 果 开关 A 开关 B 灯泡 Y 断 断 不亮 断 通 不亮 通 断 不亮 通 通 亮 （2）“与”门的真值表 　　如把开关接通定义为 ，断开定义为 ，灯泡亮为 ，不亮为 ，那么上表的情况 可用下表的数学语言来描述，这种表格称为真值表。 　　“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 （3）“与”逻辑关系 　　有两个控制条件作用会产生一个结果，当两个条件都满足时，结果才会成立，这种关 系称为“与”逻辑关系。 　　符号： A A B B L Y A YB ⇒  1 0 1 03 （4）“与”门的逻辑关系式： （5） 波形图： （6） 实验电路： 2．“或”门的逻辑关系、真值表和符号 （1） 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。 　　如图所示，如果把开关 闭合当作条件 满足，把开关 闭合当作条件 满足， 把电灯 亮当作结果 成立，则“或”逻辑关系可以示意为： A A B B L Y A YB ⇒ 4 　　　　 　　　　 　　它们的逻辑关系如下表： （2）“或”门的真值表 　　把开关接通定义为 ，断开为 ，灯泡亮为 ，不亮为 ，将上表制成下表，就可反映 “或” 门输入输出关系的真值表，见下表： 　　“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 　　（3）“或”逻辑关系 　　在几个控制条件中，只要有一个条件得到满足，结果就会发生，这种关系称为“或”逻 辑关系。 　　符号： （4）“或”门的逻辑关系式： （5） 波形图： 条件 结果 开关 A 开关 B 灯泡 Y 断 断 不亮 断 通 亮 通 断 亮 通 通 亮 1 0 1 05 （6） 实验电路： 3．“非”门的逻辑关系、真值表和符号 （1）对“非”门的理解 　　设正常逻辑关系为：当条件 满足时，结果 发生；当条件 不满足时，结果 不发 生。与正常逻辑关系相反，如果条件 满足时，结果 不发生；条件 不满足时，结果 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。 　　如图所示，如果把开关 闭合当作条件 满足，把电灯 亮当作结果 成立，把电灯 灭当结果 成立，则正常逻辑关系为： 。而“非”逻辑关系表现为 。 　 　　　　 　　　　 （2）非门电路的真值表 　　仍然把开关接通定义为 ，断开定义为 ，灯亮为 ，不亮为 。 　　可画出“非”门的真值表，见下表： 　　非门电路的真值表 A Y A Y A Y A Y A A L Y L Y A Y⇒ A Y⇒ 1 0 1 06 输入 输出 A Y 0 1 1 0 　 （3）“非”逻辑关系 　　输出状态和输入状态成相反的逻辑关系称为“非”逻辑关系。 　　符号： （4） 非”门的逻辑关系式： （5） 波形图： 4．复合逻辑门电路 　　与门、或门和非门是基本门电路。我们常把他们组合起来，成为与非门电路、或非门电 路等，称为复合门电路。 （1）与非门电路 　　一个与门和一个非门连接起来，便组成一个与非门电路，其逻辑结构图和逻辑符号如图 所示： 　　 　 　　　　 　 　　其真值表为：7 （2）或非门电路 　　一个或门或一个非门连接起来，便组成一个或非门电路。其逻辑结构图和逻辑符号如图 所示： 　　 　　　　 　　其真值表为： 输入 输出 A B Y O O 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 5.集成门电路 6.斯密特触发器 　　如图所示，这种“非”门由于性能特别，称为斯密特触发器．当加在它的输入端 的 电压逐渐上升到某个值（ ）时，输出端 会突然从高电平跳到低电平（ ），而 当 输 入 端 的 电 压 下 降 到 另 一 个 值 （ ） 的 时 候 ， 会 从 低 电 平 跳 到 高 电 平 （ ）。斯密特触发器可以将连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号，而这正是进 输入 输出 A B Y 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 A 1.6 V Y 0.25 V A 0.8 V Y 3.4 V8 行光控所需要的。 　　　　　　 　　　　　　　　 要点诠释： 　　（1）斯密特触发器是一种“非”门，当输入端电压上升（下降）到某值时，输出端电 压会从高电平跳到低电平（低电平跳到高电平）。 　　（2）斯密特触发器一般应用于光控开关或温度报警器，电路中有一光敏电阻或热敏电 阻用于改变输入端电压。 要点三、晶体二极管和集成电路 1、晶体二极管 　　晶体二极管是用半导体材料制成的，它有两个极：一个叫正极，一个叫负极。它的符号 如图： 　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　 　 　　晶体二极管具有单向导电性（符号上的箭头表示允许电流通过的方向）。当给二级管加 正向电压时，它的电阻很小，电路导通（如图甲所示）；当给二极管加反向电压时，它的电 阻很大，电路截止（如图乙所示）。 　　　　　　 　　 2、集成电路 　　以半导体材料为基片，将组成电路的各种元件（如电阻、电容、二极管等）和连线集成 在同一基片上，成为具有一定功能的微电路系统，这就是集成电路。 　　集成电路具有分立元件不可比拟的优点，主要优点有：体积小、可靠性高、运算速度快、 成本低廉等。9 【典型例题】 类型一、对逻辑关系的理解 例 1．从北京到上海，就现在的地面交通来说，一般通过哪些途径来实现？请你分析一 下其中的事件与条件，它们体现了哪一种逻辑关系？ 【答案】乘火车或乘汽车“或”逻辑关系 【解析】事件是由地面交通从北京到上海，条件有两个：一个是乘火车，另一个是乘汽 车，由于两者只要有一个条件具备就能从北京到达上海，即两个条件（乘火车和乘汽车）只 要有一个满足，事件（从北京到上海）就能够发生，所以是一种“或”逻辑关系． 【总结升华】正确理解三种常见的逻辑关系：“与”逻辑关系为只有两个条件都满足时， 事件才能发生；“或”逻辑关系为只要两个条件中的一个条件满足时，事件就会发生；而输 出状态和输入状态相反的逻辑关系则为非逻辑关系． 类型二、对真值表的理解 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． 【答案】见解析 【解析】设甲、乙、丙三名裁判的裁判意见为逻辑变量 ，裁判结果为 ， 并且对于 ，设：判上举合格为逻辑“ ”，不合格为逻辑“ ”．对于 设：上举 合格为逻辑“ ”，不合格为逻辑“ ”． 根据题意及上述假设列出真值表如下表所示． 输入 输出 A B C D 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 A B C、 、 Y A B C、 、 1 0 Y 1 010 【总结升华】（1）理解题目“ ”和“ ”分别代表的意义，搞清 的逻辑关 系，才能正确画出真值表． （2）逻辑门电路在生产、生活和科技实践中有着广泛的应用，解题时要养成根据电路 特点确立门电路类别，然后根据门电路特点填写真值表． 类型三、门电路的逻辑关系 　　例 3． 如图所示，（a）为基本门电路中 门的电路符号，（b）为 门的输入输 出真值表。 【答案】与；非 【解析】根据电流的结构可知，（a）图为“与”门的电路符号；（b）真值表中只有一个 输入端与一个输出端，而且输出端的值始终与输入端的值相反，所以该电路为“非”门电路。 【总结升华】根据 基 本 逻 辑 门 电 路 的 输 入 输 出 关 系 能 得 到 真 值 表 ，有 真 值 表 的 逻 辑 关 系 能 推 出 对 应 的 逻 辑 门 ， 注 意 学 会 分 析 真 值 表 ． 举一反三 　　【变式 1】右表是某逻辑电路的真值表，该电路是 【答案】D 【高清课堂：简单逻辑电路 例 1 】 【变式 2】下图是一个或非门电路，如果两个输入端中有一个输入的是高电平，另一个 输入的是低电平，那么它的输出端输出的是高电平还是低电平？ 【答案】低电平 类型四、门电路的设计、分析与应用 输入 输出 A Z 0 1 1 0 0 1 A B C、 、 （b）11 例 4．火警自动报警器用“非门”、电位器、热敏电阻、蜂鸣器和电池等如图甲所示连 接，调节电位器使蜂鸣器正好不报警，然后用火焰靠近热敏电阻，蜂鸣器就会发出报警信 号．在不报警时， 为低电位记“ ”，报警时， 为高电位记“ ”．试问： （1）报警时， 点电位为高电位“ ”还是低电位“ ”？ （2）当用火焰靠近热敏电阻时，热敏电阻的阻值是增大还是减小？ 【答案】（1）低电位“ ” （2）热敏电阻的阻值减小 【解析】（1）报警时， 点为高电位“ ”，由于此电路运用了“非”门电路，输出端 为高电位时，输入端 点一定是低电位“ ”． （2）图乙为等效电路图． 当火焰靠近热敏电阻时，蜂鸣器报警，说明此时 点为高电位， 点为低电位，也就 是说热敏电阻两端的电压减小，由电路图乙可知，热敏电阻的阻值减小． 【总结升华】本题是“非”门电路在实际问题中的应用．画出等效电路，根据“非”门 的逻辑关系分析电路是解决本题的关键． 类型五、逻辑电路的典型应用 　　例 5．（2016 闸北区一模）如图，是为汽车发动机的冷却风扇设计的一个控制电路， 当温度升高，热敏电阻的阻值变小。设计要求是：点火开关闭合且温度过高时，继电器通电， 右侧磁性开关合上，冷却风扇 M 工作。则（ ） A．虚线框内接入的门电路是“或”门，要使冷却风扇容易启动，则应增大可变电阻 R1 B．虚线框内接入的门电路是“或”门，要使冷却风扇容易启动，则应减小可变电阻 R1 C．虚线框内接入的门电路是“与”门，要使冷却风扇容易启动，则应增大可变电阻 R1 D．虚线框内接入的门电路是“与”门，要使冷却风扇容易启动，则应减小可变电阻 R1 【答案】C P 0 P 1 A 1 0 0 P 1 P A 0 P A12 【解析】由电路图可知闭合点火开关，门电路一个输入端输入高电势，刚闭合时，热敏 电阻温度较低，阻值较大，门电路的另一个输入端输入低电势，风扇不启动，说明门电路输 出低电势；当温度升高时，热敏电阻的电阻减小，门电路的另一个输入端输入高电势，此时 风扇启动，门电路输出高电势，即门电路的两个输入端都输入高电势时，门电路输出高电势， 输入端有一个输入低电势时，门电路输出低电势，由此可知，门电路为“与”门．要使冷却扇 容易工作，即温度不太高时就工作，只需增大减 R 1 的阻值，可以使热敏电阻阻值相对变小， 输入高电势，启动风扇，由此可知，增大 R 1 阻值可以使风扇容易启动．故答为 C 举一反三 【高清课堂：简单逻辑电路 例 2 】 【变式 1】为了保障行驶安全，一种新型双门电动公交车安装了如下控制装置：只要有 一扇门没有关紧，汽车就不能启动。如果规定：车门关紧时为“ ”，未关紧时为“ ”；当 输出信号为“ ”时，汽车可以正常启动行驶，当输出信号为“ ”时，汽车不能启动。能 正确表示该控制装置工作原理的逻辑门是（ ） A．与门 B．或门 C．非门 D．与非门 【答案】A 　 【高清课堂：简单逻辑电路 例 3 】 【变式 2】如图，一个火警报警装置的逻辑电路图。 是一个热敏电阻，低温时电阻值 很大，高温时电阻值很小， 是一个阻值较小的分压电阻。 （1）要做到低温时电铃不响，火警时产生高温，电铃响起。在图中实线处应接入怎样 的元件？ （2）为什么温度高时电铃会被接通？ （3）为了提高该电路的灵敏度，即报警温度调的稍底些， 的值应大一些还是小一些？ 【答案】（1）“非”门 （2）见解析 （3） 大一些 【解析】（1）温度较低时 的阻值很大， 比 小得多，因此 之间电压较大. 1 0 1 0 tR R R R tR R tR P X、13 要求此时电铃不发声，表明输出给电铃的电压应该较小，输入与输出相反，可见虚线处元件 应是“非”门. 如图所示： （2）当高温时 阻值减小， 之间电压降低，输入低电压时，从“非”门输出是 高电压，电铃响起. （3）由前面分析可知，若 较大，由于它的分压作用， 两端的电压不太高，则外界 温度不太高时，就能使 之间电压降到低电压输入，电铃就能发声.因此 较大，反应 较灵敏. 　　例 6. （2015 高考上海卷）监控系统控制电路如图所示，电键 S 闭合时，系统白天和 晚上都工作；电键 S 断开时，系统仅晚上工作。在电路中虚框处分别接入光敏电阻（受光 照时阻值减小）和定值电阻，则电路中（ ） A．C 是“与门”，A 是光敏电阻 B．C 是“与门”，B 是光敏电阻 C．C 是“或门”，A 是光敏电阻 D．C 是“或门”，B 是光敏电阻 【答案】D 【解析】开关 S 闭合后，C 门的一个输入端就是 1，系统不管白天和晚上都工作，说明 与另一个输入端的逻辑值无关，这说明Ｃ门是“或”门。开关Ｓ断开时，Ｃ门的一个输入端就 是０，要让系统工作，另一个输入端必须是１，也就是高电压，所以Ｂ是光敏电阻，故 D 正确。 　　【总结升华】熟悉三种基本逻辑关系，掌握各种门电路的逻辑功能，是解决逻辑电路在 生活中的应用的题目关键。 举一反三 【高清课堂：简单逻辑电路 例 4 】 【变式１】某同学设计了一个路灯自动控制门电路。天黑了，让路灯自动接通，天亮了， tR P X、 R tR P X、 R14 让路灯自动熄灭。图中 是一个光敏电阻，当有光线照射时，光敏电阻的阻值会显著的减 小。 是可调电阻，起分压作用。 为路灯总开关控制继电器（图中未画路灯电路） （1）请在虚线框内填入需要的门电路符号 （2）如果路灯开关自动接通时天色还比较亮，现要调节自动控制装置，使得它在天色较暗 时才会自动接通开关，应如何调节 ? 【答案】（1）“非”门 （2）使 增大 【解析】（1）天黑时无光照， 较大， 分压小， 接通而启动开关，路灯亮；天亮 时有光照， 较小， 分压大， 断开而关闭开关，路灯熄。显然虚框内门电路输入信号 弱（强）时输出信号强（弱），是“非”门。 （2）天色较亮时，光线照射使 不太小，但如果 不太大，则会由于 分压不太大 而使“非”门输出端得到较强信号导致 接通而启动开关将路灯点亮。所以，应使 增大。 【高清课堂：简单逻辑电路 例 5 】 【变式 2】如图为某报警装置示意图，该报警装置在一扇门、两扇窗上各装有一个联动 开关，门、窗未关上时，开关不闭合，只要有一个开关未闭合，报警器就会报警。该报警装 置中用了两个串联的逻辑电路，虚线框甲内应选用_________门电路，虚线框乙内应选用 _________门电路（填与、非、或）。 【答案】或，或 GR R J R R GR R J GR R J GR R R J R15 【解析】题意只要有一个开关未闭合，报警器就会报警，结合或门的特点因此虚线框甲 内应选用或门；虚线框乙内应选用或门。 【高清课堂：简单逻辑电路 例 6 】 【变式 3】一个机要仓库有一扇很大的电动仓库门，门上有三把电动锁，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（闭合开关）才能通过一个继电器把门打开。 图中的 是三个锁内的开关。 为继电器，在方框内画出符合要求的三输入的门 电路符号 【答案】“与”门 类型六、门电路与图象结合的问题 例 7． 下图是输入端 的电势随时间的变化曲线，从中可看出其电势随时间的变 化关系． （1）如果它们是“与”门的输入端，请画出输出端的电势随时间变化的关系． （2）如果它们是“或”门的输入端，请画出输出端的电势随时间变化的关系． 【答案】（1）如图甲所示 （2）如图乙所示 【解析】（1）第一步确定“ ”“ ”， 的电势有两个值（两个状态），我们可 以把高电势看做“ ”，把低电势看做“ ”．第二步搞清逻辑关系，题目要求为“与”门电 路，即 1 2 3S S S、 、 J A B、 0 1 A BU U、 1 016 。 这样我们就可以得出输入 与输出端的真值表： 时间 输入 结果 t A B Y 0—t1 0 1 0 t1—t2 1 1 1 t2—t3 1 0 0 t3—t4 1 0 0 t4—t5 0 1 0 由真值表可以很容易地画出输出端的电势随时间变化的关系． （2）解题步骤同（1）． 其逻辑电路如图 。 则 与输出端的真值表如下： 时间 输入 结果 t A B Y 0—t1 0 1 1 t1—t2 1 1 1 t2—t3 1 0 1 t3—t4 1 0 1 t4—t5 0 1 1 【总结升华】本题是门电路与图象相结合确定输出结果的问题，结果的确定常采用下列 两步法： ○1 由图象确定“ ”“ ”，并明确其代表的物理含义． ○2 由门电路的特点列真值表：“与”门电路“全高出高，见低出低”；“或”门电路 “全低出低，见高出高”；“非”门电路“见高出低，见低出高”． A BU U、 A BU U、 0 117 【巩固练习】 一、选择题 1．在基本逻辑电路中，何种逻辑门电路，当所有输入均为 0 时，输出不是 1（ ） A．“与”门电路 B．“或”门电路 C．“非”门电路 D．都不可能 2．图为包含某逻辑电路的一个简单电路，L 为小灯泡，光照射电阻 R2 时，其电阻值将 变得远小于电阻 R1，当 R2 受到光照时，下列判断正确的是（ ） A．A 点为高电势，灯 L 不发光 B．A 点为低电势，灯 L 不发光 C．A 点为高电势，灯 L 发光 D．A 点为低电势，灯 L 发光 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”。下列说法以中正确的是（ ） A．“1”表示电压为 l V，“0”表示电压为 0 B．“1”表示电压为大于或等于 1 V，“0”表示电压一定为 0 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．“l”表示该点与电源正极相连，“0”表示该点与电源负极相连 4．（2016 奉贤区二模）如图是一个简单的车门报警电路图，图中的开关 S1、S2 分别 装在汽车的两扇门上，只要有车门打开（电路处于开路状态），发光二极管就发光报警，请 根据报警装置的要求，指出虚线方框是何种门电路．（　　） A．与门 B．或门 C．非门 D．与非门 5．（2015 崇明县二模）如图所示，A、B 是某“门”电路的输入信号，Z 是相应的输 出信号，由此可以判断，该门电路是（ ）18 A．“或”门 B．“与”门 C．“非”门 D．“与非”门 6.如图所示的电路图是一个应用“非”门构成一个简易火警报警电路，则图中 X 框、Y 框 中应是 ( 　) 　　A、X 为热敏电阻，Y 为可变电阻 　　　 　　B、X 为热敏电阻，Y 为开关 　　C、X 为可变电阻，Y 为热敏电阻 　　D、X、Y 均为热敏电阻　 　　　　　　　　　　　　 　　7.如图所示是由“与门”、“或门”和“非门”三个基本逻辑电路组成的一个组合逻辑 电路，A、B、C 为输入端，Y 为输出端，在完成真值表时，输出端 Y 空格中从上到下依次填 写都正确的是 ( 　　) 　　A、00010101 　　　　　　　　　　B、00000010 　　C、00101010　　　　　　　　　　 D、以上答案都不正确 　　　　　　　　　　　　　　　　 　　真值表19 A B C Y 0 0 0 　 0 0 1 　 0 1 0 　 0 1 1 　 1 0 0 　 1 0 1 　 1 1 0 　 1 1 1 　 　　 8. 美国科学家 Willard S. Boyle 与 George E．Smith 因电荷耦合器件(CCD)的重要发明 荣获 2009 年度诺贝尔物理学奖．CCD 是将光学量转变成电学量的传感器．下列器件可 作为传感器的有(　　) A．发光二极管　　　　　B．热敏电阻 C．霍尔元件 D．干电池 二、填空题 9．一逻辑电路如图所示，其真值表见下表，此逻辑电路为________门电路，在真值表 中 X 处的逻辑值为________． 10．如图所示是一种应用逻辑电路制作的简易走道灯电路图， 风是一个光敏电阻，当走道里光线较暗时或是将手动开关 S 接通时， 灯会亮．则在电路图的虚线框内的门电路应是________门，当有光 照到光敏电阻 R0 上时，门电路的输出端 B 是________电位．20 11．（2016 广州模拟）如图所示为低压控制电路自动操纵路灯工作的电路，虚线框内 J 为电磁继电器，D 为动触点，E 为静触点。低压控制电路中 T 为斯密特触发器，A 端输入高 电势时，Y 端输出低电势，线圈 F 中有电流通过，铁芯中产生磁场，吸引衔铁 B 向下运动， 带动触点 D 向下与 E 接触，工作电路接通；A 端输入低电势时，Y 端输出高电势，线圈 F 中无电流通过，电磁铁失去磁性，衔铁 B 在弹簧 C 作用下拉起，带动触点 D 与 E 分离，自 动切断工作电路。白天，线圈 F 中无电流，D 与 E 分离，路灯不亮；当天变暗时，光敏电 阻 RG 阻值 （增大、减小），斯密特触发器输入端 A 输入的电势 （升高、 降低），输出端 Y 输出的电势 （升高、降低），线圈 A 中 （有、无）电流， 电磁继电器吸引衔铁向下运动接通工作电路，自动开启路灯。要使天更暗时路灯才点亮，应 将 R1 调 （大、小）。 12．如图所示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， 其阻值将变得远小于 R．该逻辑电路是________（填“与”“或”或“非”）门电路．当电阻 R＇受到光照时，小灯泡 L 将________（填“发光”’或“不发光”）． 三、解答题 13．下图为一逻辑电路，根据电路图完成它的真值表。 21 14．轿车前后共有四扇门，为安全起见，应保证让车的四个门都关上，才能启动汽车前 进．图中 S1、S2、S3、S4 是四扇门的接触开关，门关上时开关就闭合，J 为继电器，它用来 控制发动机的工作，只有它处于工作状态时，发动机才能启动（图中未画发动机和继电器间 电路）．请在虚线方框内画出符合要求的门电路符号． 　　15.电热毯、电饭锅等是人们常用的电热式家用电器，他们一般具有加热和保温功能， 其工作原理大致相同，图甲为某种电热式用电器的简化电路图，主要元件有电阻丝 R1、R2 和自动开关 S。 　　（1）当自动开关 S 闭合和断开时，用电器分别处于什么状态？ 　　（2）用电器由照明电路供电（U=220 V），设加热时用电器的电功率为 400 W，保温时 用电器的电功率为 40 W，则 R1 和 R2 分别为多大？ 　　（3）若将图甲中的自动开关 S 换成理想的晶体二极管 D，如图乙所示，其它条件不变， 求该用电器工作 1 h 消耗的电能。 　　　　　　　 　 【答案与解析】 一、选择题22 1．【答案】AB 【解析】据“与”门电路和“或”门电路的真值表可知 A、B 正确，C、D 不正确．故 正确答案为 A、B． 2．【答案】A 【解析】光照射电阻 R2 时，其电阻值将变得远小于电阻 R1，R2 分压较小 ，A 点为高 电势；该逻辑电路是非门电路，故 L 上端为低电势，灯泡不发光，故选 A 3．【答案】C 【解析】门电路是用来控制信号的“通过”或“截断”的一种开关电路．根据指定条 件，门电路对输入、输出的因果关系作出判断．门电路的输入、输出信号都以电位高低来表 示．若把高电位看做有信号，表示某个条件存在或信号能通过，且用符号“1”表示；把低 电位看做无信号，表示某个条件不存在或信号不能通过，用符号“0”表示，这种逻辑关系 称为正逻辑．反之，则称为负逻辑．在通常情况下不加说明的都指正逻辑．所以“1”和 “0”只是两个符号，是两种变量的两种可能的取值．C 选项正确． 4．【答案】B 【解析】车门中只要有一个车门打开，报警电路即应当工作，则可知应为或门电路；故 选：B． 5．【答案】A 【解析】由图可知，当 AB 中有一个为高电平时，输出 Z 即为高电平，符合“或”门的 性质，故选 A ６. 【答案】C 　　【解析】根据斯密特触发器的原理可知 X 为可变电阻，Y 为热敏电阻。选 C。 　　７. 【答案】C 　　【解析】由图可知 AB 为或门，C 为非门，最后为与门，根据其逻辑关系可知输出端的 真值表为 00101010，选 C。 　　８. 【答案】BC　 【解析】 传感器是指能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并把它 们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量的元件 ．发光二极管是电学元件，是将电能 转化成光能的元件，不是传感器，A 错误；干电池是一种电源，不是传感器，D 错误；热敏 电阻被光照射时，其电阻会发生变化，能把光学量转换成电学量，是传感器，B 正确；霍尔 元件能够把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量，是传感器，C 正确．23 二、填空题 9．【答案】“与” 0 【解析】本题考查“与”逻辑电路．逻辑电路分为“或”门电路、“与”门电路和“非” 门电路，本题为“与”门电路．由图表中输入或输出的关系，得出 X 值应为 0． 10．【答案】“或” 低 【解析】手动开关接通时，在 A 端输入高电位，有光线照射时，光敏电阻的阻值较小， 与 R1 串联后分得的电压小，B 端输入低电位．所以，S 闭合，A 输入为 1，S 断开，A 输入 为 0．光照射强时，B 输入为 0，光照射弱时，B 输入为 1．电路要求光线较暗或手动开关 S 接通时，灯都会亮，因此应该选择“或”门电路． 11．【答案】增大，升高，降低，有，大 【解析】光敏电阻的阻值随着光照的减弱而增大；根据电路规律可知，触发器输入端的 电势增大；由题意可知，触发器的输出端电势降低；此时线圈两端存在电势差，因此线圈中 有电流；从而带动衔铁向下运动接通工作电路；要使天更暗时才能接通电路，则应让光敏电 阻分压更小故应将 R1 调大。 12．【答案】 非 发光 【解析】“与”门和“或”门电路至少有两个输入端，由电路只有一个输入和电路符号 知此逻辑电路为“非”门电路；当光照射到光敏电阻时，其阻值变小，R＇的端电压变小， “非”门电路的输入端为低电位（“0”），输出端变为高电位（“1”），灯泡上端电势变高， 灯泡 L 将发光． 三、解答题 13．【答案】见解析 【解析】非门 B 的特点是输入与输出状态相反；所以 B 门后的真值为 1010，B 的输出 与 A 合起来后 C 的输出真值为 0010 真值表如下． 输入 输出 A B C 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 14．【答案】见解析 【解析】由题意可知，该电路要求四个开关均闭合，门电路输出端才有输出电压，其 关系符合“与”逻辑关系，故虚线方框内应接入“与”门，由于有四个输入端，故应接入一 个 4 输入的“与”门，接入符号如图所示．24 　15．【答案】见解析 【解析】 　　（1）S 闭合，处于加热状态；S 断开，处于保温状态。 　　（2）由电功率公式得 　　　　 ① ② 　　　　联立①②得 R1=121Ω，R2=1089Ω。 　　（3） （或 7.92×105 J）。