《邏輯電路與自動控制》參考教案

8/8第四章第四節(jié)

邏輯電路與自動控制【教學目的】1、認識與、或、非門電路的邏輯符號，知道它們的邏輯真值關(guān)系；2、能對與門、或門、非門電路進行簡單的應(yīng)用．由這三種基本門電路組成的復(fù)合門電路廣泛應(yīng)用于自動控制、數(shù)控車床、全自動洗衣機的程序控制等方面【教學重點】三種門電路的邏輯功能【教學難點】理解邏輯關(guān)系的涵義以及動手操作驗證基本門電路的邏輯功能【教學安排】1課時【新課導(dǎo)入】新課引入:讓學生列舉我們家庭生活中有哪些數(shù)字設(shè)備?提出問題:這些數(shù)字設(shè)備是如何工作的?它們是如何記錄信號和傳輸信號的?我們就像生活在數(shù)字化技術(shù)的“海洋”里，越來越多的數(shù)字電子設(shè)備正在走進我們的千家萬戶，那么什么是數(shù)字化技術(shù)？有什么優(yōu)點？讓我們一起走進數(shù)字信號技術(shù)的基礎(chǔ)電路——門電路。首先說明：在計算機中用二進制數(shù)“0”和“1”表示假和真可以使計算速度加快。而在門電路【新課內(nèi)容】與門電路實物投影課本實驗如下圖所示:請同學們觀察與思考下列問題:(1)只有S1閉合，燈泡亮嗎？(2)只有S2閉合，燈泡亮嗎？(3)什么時候燈泡才亮？(4)假設(shè)開關(guān)閉合，邏輯“真”，用“1”表示，反之“假”用“0”表示；同理燈泡亮，用“1”，燈泡滅，用“0”，完成課本的真值表.如下圖所示。輸入輸出A（S1）B（S2）Z（Q）00011011教師:與門的輸出輸入看起來像數(shù)學的什么運算？——乘法教師：對，與門的“與”在邏輯上就是共同的意思，即當全部條件共同具備時，才能產(chǎn)生一定的結(jié)果。總結(jié)“與”邏輯關(guān)系：有兩個控制條件作用會產(chǎn)生一個結(jié)果，當兩個條件都滿足時，結(jié)果才會成立，這種關(guān)系稱為“與”邏輯關(guān)系。點評：讓學生理解數(shù)字信號“與”邏輯關(guān)系間的聯(lián)系，對“與”邏輯關(guān)系的仔細分析，理解記住“與”邏輯的真值表。2.或門電路實物投影課本實驗二—右圖:請同學們觀察與思考下列問題:(1)只有S1閉合，燈泡亮嗎？(2)只有S2閉合，燈泡亮嗎？(3)S1、S2同時閉合,燈泡亮嗎?(4)開關(guān)閉合，邏輯“真”，用“1”表示，反之“假”用“0”表示；同理燈泡亮，用“1”，燈泡滅，用“0”，請同學們完成課本上或邏輯真值表.（如右圖）輸入輸出A（S1）B（S2）Z（Q）00011011總結(jié)“或”邏輯關(guān)系：在幾個控制條件中，只要有一個條件得到滿足，結(jié)果就會發(fā)生。這種關(guān)系稱為“或”邏輯關(guān)系。點評：讓學生理解數(shù)字信號“或”邏輯關(guān)系間的聯(lián)系，對“或”邏輯關(guān)系的仔細分析，理解記住“或”邏輯的真值表。3.非門電路實物投影課本實驗三—右圖:請同學們觀察與思考下列問題:燈泡什么時候亮?燈泡什么時候熄滅?開關(guān)閉合，邏輯“真”，用“1”表示，反之“假”用“0”表示；同理燈泡亮，用“1”，燈泡滅，用“0”，請同學們完成課本上非邏輯真值表.輸入輸出SQ10教師指出：具有“非”邏輯關(guān)系的電路稱為“非”門電路，簡稱“非”門。教師引導(dǎo)學生完成對例題的分析和求解，通過實例分析加深對所學知識的理解邏輯電路的運用三種基本的門電路在實踐中更多的是以組合的形式出現(xiàn)復(fù)合門電路,這此復(fù)合的門電路可以制成各種編碼器,譯碼器,計數(shù)器,觸發(fā)器,存儲器等,廣泛應(yīng)用于社會生產(chǎn)和人們生活中,如本節(jié)課開頭我們列舉的數(shù)字設(shè)備等.下面通過實驗來探究門電路的邏輯功能.非門電路的應(yīng)用實例:簡易火警報警器——請同學們看下圖。討論其電路結(jié)構(gòu)?？梢钥闯觯撾娐穲D是一個應(yīng)用非門構(gòu)成的電路．圖中R是可變電阻，R’是一個熱敏電阻，L是一個蜂鳴器，G是一個非門。請大家回顧上一節(jié)課的分組實驗中，老師請你們測過熱敏電阻，它有什么特點？（溫度升高時阻值降低）——對，這是一種負溫度系數(shù)的熱敏電阻，當溫度較低時，熱敏電阻的電阻值非常大，而在電路中是由R和R’串聯(lián)分壓。R’遠大于R;使A點表現(xiàn)為高電勢——1，輸出為0，蜂鳴器兩端無電勢差，不發(fā)聲。而當火警發(fā)生時，熱敏電阻的阻值就會降低，從而遠小于電阻R的阻值．從而使輸入端A點的電勢接近0，非門輸出端為高電勢，這樣蜂鳴器兩端獲得一個能發(fā)聲的工作電壓，蜂鳴器就會發(fā)出聲音報警．[拓展]由于電阻R和R’之間存在一個分配電壓的問題，因此，調(diào)節(jié)可變電阻尺，可以改變報警器的靈敏度．想一想，為了使報警器更靈敏，R應(yīng)取得大一些，還是小一些?與門電路的應(yīng)用實例：溫度和水位自動控制電路 在鍋爐、冰箱、空調(diào)和熱水器等用電器上都需要溫度控制。比如熱水器，我們希望設(shè)定溫度為80oC的話，要是水溫經(jīng)散熱后一低于該設(shè)定，就能自動加熱。但是又要防止一個危險，如果水位低于某處，加熱器是不能啟動的，因為這時內(nèi)部空氣多，加熱容易使容器爆裂。請大家思考一下，這里的條件和加熱器啟動的結(jié)果之間有什么邏輯關(guān)系？可以用什么門電路來實現(xiàn)？ 學生討論——把溫度低于設(shè)定值做為一個條件；把水位高于臨界線做為一個條件，只有當兩個條件都是真——1的情況，加熱器才能啟動——1；這是與的關(guān)系。 教師：很好。我們來看看書上的電路圖，請大家具體討論一下，A的電勢高低是怎樣表達了溫度高時為0，溫度低時為1的條件的？（類似于火警報警器，可用Y與RT串聯(lián)分壓來解釋）B的電勢為什么又和水位能聯(lián)系起來？（當水位低時，R所在線斷路，R為等勢體，其電勢為零，水位高與接觸器時，R電路接通，B電勢為+5V——輸入為1） 而J為繼電器，教師簡單畫出電磁鐵和銜鐵，略述繼電器的構(gòu)造和原理。但AB條件同時成立時輸出的Z為高電勢1，所以J兩端有電勢差，將有電流產(chǎn)生磁性，吸引銜鐵，接同加熱電路。使水溫升高。小結(jié)——門電路可以看作是一種條件開關(guān)。它有一個或多個輸入端和一個輸出端。只有當輸入信號滿足一定的條件時，門才開啟，信號才能通過。條件得不到滿足，門就關(guān)閉，信號就不能通過。換句話說，門電路的輸出和輸入之間存在著一定的邏輯關(guān)系。不同的門電路，輸出與輸入之間的邏輯關(guān)系也不同。三、半導(dǎo)體集成電路的發(fā)展電子產(chǎn)品已經(jīng)廣泛地深入到人們生活的方方面面，這與半導(dǎo)體集成電路的發(fā)展密不可分；世界上最早的通用型自動計算機有多大？所使用的是什么元件？用了多少元件？大家知道嗎？請看下圖：1944年，在哈佛大學誕生的“馬克”1號計算機，長15米，高2.4米，在計算機內(nèi)部進行控制的是3000多