逻辑电路和控制电路
【教学目的】
1、认识与、或、非门电路的逻辑符号,知道它们的逻辑真值关系;
2、能对与门、或门、非门电路进行简单的应用.由这三种基本门电路组成的复合门电路广泛应用于自动控制、数控车床、全自动洗衣机的程序控制等方面
【教学重点】
三种门电路的逻辑功能
【教学难点】
理解逻辑关系的涵义以及动手操作验证基本门电路的逻辑功能
【教学媒体】
【教学安排】
【新课导入】
新课引入:让学生列举我们家庭生活中有哪些数字设备?
提出问题:这些数字设备是如何工作的?它们是如何记录信号和传输信号的? 我们就像生活在数字化技术的“海洋”里,越来越多的数字电子设备正在走进我们的千家万户,那么什么是数字化技术?有什么优点?让我们一起走进数字信号技术的基础电路——门电路。
首先说明:在计算机中用二进制数“0”和“1”表示假和真可以使计算速度加快。而在门电路中也用0和1表示条件不成立或成立。
【新课内容】
1. 与门电路
实物投影课本实验一——如右图:
请同学们观察与思考下列问题:
(1)只有S1闭合,灯泡亮吗?
(2)只有S2闭合,灯泡亮吗?
(3)什么时候灯泡才亮?
(4)假设开关闭合,逻辑“真”,用“1”表示,反之“假”用“0”表示;同理灯
泡亮,用“1”,灯泡灭,用“0”,完成课本的真值表.如右图所示。
输入
输出
A(S1)
B(S2)
Z(Q)
0
0
0
1
1
0
1
1
教师:与门的输出输入看起来象数学的什么运算?
——乘法
教师:对,与门的“与”在逻辑上就是共同的意思,即当全部条件共同具备时,才能产生一定的结果。
与门符号如右。
论书本利用二极管实现与门功能的电路图。体会二极管的单向导电性在这里所起的作用。
2. 或门电路
实物投影课本实验二—右图:
请同学们观察与思考下列问题:
(1)只有S1闭合,灯泡亮吗?
(2)只有S2闭合,灯泡亮吗?
(3)S1、S2同时闭合,灯泡亮吗?
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输入
输出
A(S1)
B(S2)
Z(Q)
0
0
0
1
1
0
1
1
(4)开关闭合,逻辑“真”,用“1”表示,反之“假”用“0”表示;同理灯泡亮,用“1”,灯泡灭,用“0”,请同学们完成课本上或逻辑真值表.(如右图)
或门符号: (如右图)
1. 非门电路
实物投影课本实验三—右图:请同学们观察与思考下列问题:
(1) 灯泡什么时候亮?
(2) 灯泡什么时候熄灭?
输入
输出
S
Q
1
0
(3) 开关闭合,逻辑“真”,用“1”表示,反之“假”用“0”表示;同理灯泡亮,用“1”,灯泡灭,用“0”,请同学们完成课本上非逻辑真值表.
非门符号如右图。
2. 门电路的应用
三种基本的门电路在实践中更多的是以组合的形式出现复合门电路,这此复合的门电路可以制成各种编码器,译码器,计数器,触发器,存储器等,广泛应用于社会生产和人们生活中,如本节课开头我们列举的数字设备等.下面通过实验来探究门电路的逻辑功能.
(1)非门电路的应用实例: 简易火警报警器——请同学们看书本P85,右下角的图。讨论其电路结构。请大家画成常见的电路图形式。(如右图所示)
可以看出,该电路图是一个应用非门构成的电路.图中R是可变电阻,R’是一个热敏电阻,L是一个蜂鸣器,G是一个非门。
请大家回顾上一节课的分组实验中,老师请你们测过热敏电阻,它有什么特点?(温度升高时阻值降低)——对,这是一种负温度系数的热敏电阻,当温度较低时,热敏电阻的电阻值非常大,而在电路中是由R和R’串联分压。R’远大于R;使A点表现为高电势——1,输出为0,蜂鸣器两端无电势差,不发声。而当火警发生时,热敏电阻的阻值就会降低,从而远小于电阻R的阻值.从而使输入端A点的电势接近0,非门输出端为高电势,这样蜂鸣器两端获得一个能发声的工作电压,蜂鸣器就会发出声音报警.
[拓展] 由于电阻R和R’之间存在一个分配电压的问题,因此,调节可变电阻尺,可以改变报警器的灵敏度.想一想,为了使报警器更灵敏,R应取得大一些,还是小一些?
(2)与门电路的应用实例:温度和水位自动控制电路(如书P85)
在锅炉、冰箱、空调和热水器等用电器上都需要温度控制。比如热水器,我们希望设定温度为80ºC的话,要是水温经散热后一低于该设定,就能自动加热。但是又要防止一个危险,如果水位低于某处,加热器是不能启动的,因为这时内部空气多,加热容易使容器爆裂。请大家思考一下,这里的条件和加热器启动的结果之间有什么逻辑关系?可以用什么门电路来实现?
学生讨论——把温度低于设定值做为一个条件;把水位高于临界线做为一个条件,只有当两个条件都是真——1的情况,加热器才能启动——1;这是与的关系。
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教师:很好。我们来看看书上的电路图,请大家具体讨论一下,A的电势高低是怎样表达了温度高时为0,温度低时为1的条件的?(类似于火警报警器,可用Y与RT串联分压来解释)B的电势为什么又和水位能联系起来?(当水位低时,R所在线断路,R为等势体,其电势为零,水位高与接触器时,R电路接通,B电势为+5V——输入为1)
而J为继电器,教师简单画出电磁铁和衔铁,略述继电器的构造和原理。但AB条件同时成立时输出的Z为高电势1,所以J两端有电势差,将有电流产生磁性,吸引衔铁,接同加热电路。使水温升高。
1. 巩固练习: 手册例3——要求学生用两个门电路实现三人表决的功能(先一或门再一与门)
小结——门电路可以看作是一种条件开关。它有一个或多个输入端和一个输出端。只有当输入信号满足一定的条件时,门才开启,信号才能通过。条件得不到满足,门就关闭,信号就不能通过。换句话说,门电路的输出和输入之间存在着一定的逻辑关系。不同的门电路,输出与输入之间的逻辑关系也不同。
【课后作业】
【课后反思】
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