邏輯電路(新穎)課件

1、簡單邏輯電路模擬信號1、正弦信號三角波方波鋸齒波2、脈沖信號自然界大部分信息以連續(xù)變化的物理量形式出現(xiàn)，例如：溫度、壓力、速度等，它們在時(shí)間和數(shù)值上具有連續(xù)變化的特點(diǎn)，在一定范圍內(nèi)可取任意實(shí)數(shù)值，通常稱之為模擬量。表示模擬量的電信號稱為模擬信號。

周期性模擬電信號位移（s-t）速度（v-t）溫度（比熱容）力聲音電流（電磁波）自然界的模擬信號數(shù)字信號還有一類物理量在時(shí)間和數(shù)值上離散存在，它們的大小以及每次的增減變化都是某個(gè)最小單位的整數(shù)倍，這一類物理量稱為數(shù)字量。表示數(shù)字量的電信號稱為數(shù)字信號。數(shù)字信號模擬電路和數(shù)字電路處理模擬信號的電路稱為模擬電路。處理數(shù)字信號的電路稱為數(shù)字電路。數(shù)字電路不僅能對數(shù)字信號進(jìn)行數(shù)值運(yùn)算，而且具有邏輯運(yùn)算和邏輯判斷功能，所以又稱為邏輯電路。邏輯電路主要研究輸入信號和輸出信號之間的邏輯關(guān)系。門電路邏輯電路由門電路組合而成。最基本的門電路是：與門、或門、非門真值表輸入輸出ABZ000010100111ABZ＆規(guī)定：開關(guān)閉合為1，斷開為0燈泡亮為1，熄滅為0電路符號實(shí)驗(yàn)器材：邏輯電路實(shí)驗(yàn)器與門或門非門“開關(guān)”模塊和“燈”模塊S1LS2“斷開”、“閉合”是指開關(guān)的狀態(tài)斷開為0；閉合為1“滅”、“亮”是指小燈的狀態(tài)滅為0；亮為1用邏輯電路實(shí)驗(yàn)器完成與門實(shí)驗(yàn)不斷改變兩個(gè)輸入端的狀態(tài)，觀察輸出端對應(yīng)的狀態(tài)，對照真值表，理解“與門”的輸入和輸出之間的邏輯關(guān)系?；蜷T輸入輸出ABZ000011101111ABZ≥1具有“或”邏輯關(guān)系的電路真值表S2LS1用邏輯電路實(shí)驗(yàn)器完成或門實(shí)驗(yàn)改變兩個(gè)輸入端的狀態(tài)，觀察輸出端對應(yīng)的狀態(tài)，對照真值表，理解“或門”輸入和輸出之間的邏輯關(guān)系。S2LS1非門Z1A輸入輸出AZ0110具有“非”邏輯關(guān)系的電路真值表AL教材中的例題溫度傳感器變阻器溫度傳感器應(yīng)用非門構(gòu)成的火警報(bào)警器電路＋5Vθ1拓展聯(lián)想——與非門AB＆Z輸入一級輸出最終輸出ABZ0Z0001010110011110真值表其它模塊上開關(guān)下開關(guān)蜂鳴器光照傳感器溫度傳感器教材中的習(xí)題2下開關(guān)下開關(guān)下開關(guān)用或門構(gòu)成的車門報(bào)警電路＋5V≥10VABZ習(xí)題6:逐個(gè)分析各門電路的邏輯關(guān)系

AB≥1Z＆1001111簡單設(shè)計(jì)CABZ列出真值表與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對照設(shè)計(jì)要求：孩子打算出游，只需父母一方陪同即可成行。＆父親A母親B孩子C出行Z≥1設(shè)計(jì)：簡單設(shè)計(jì)——光控路燈01夜晚，光敏電阻變大，燈點(diǎn)亮。白天，光敏電阻變小，燈不亮；

01＋5V10VAZ深入研究BZAEBFAbaCABABA、B在何種狀態(tài)下使小燈熄滅

A、B、C在什么狀態(tài)下使小燈點(diǎn)亮

三與門2只開關(guān)控制1盞燈

二人搶答器

具有“記憶”功能的小燈

ABCZBA使用邏輯分析傳感器

測量邏輯電路t1

t2

t3t4ABZt

10000111u

波形圖與門t1：A=0，B=0，Z=0；t2：A=1，B=0，Z=0；t3：A=0，B=1，Z=0；t4：A=1，B=1，Z=1。開關(guān)A開關(guān)B小燈Zt1t2t3t4或門t1：A=0，B=0，Z=0；t2：A=1，B=0，Z=1；t3：A=0，B=1，Z=1；t4：A=1，B=1，Z=1。t1t2t3t4開關(guān)B小燈Z開關(guān)A非門與非門輸入口輸出口連接線ABECDABCDE與門輸出非門輸入或非門開關(guān)A小燈Z開關(guān)B或門輸出（非門輸入）2、簡單的模塊式電路

學(xué)習(xí)包——自動控制與模塊機(jī)器人機(jī)器人由傳感器、控制器和執(zhí)行器三個(gè)模塊組成

外界信息感覺器官傳感器控制器執(zhí)行器大腦肌肉相當(dāng)于人的感覺器官、大腦和肌肉

模塊機(jī)器人的構(gòu)成模塊機(jī)器人分為傳感器模塊、控制器模塊和執(zhí)行器模塊三部分。傳感器插口蜂鳴器數(shù)碼管執(zhí)行器插口復(fù)位鍵選擇鍵運(yùn)行鍵電源控制器模塊微控制器計(jì)算機(jī)有兩大功能：1、信息處理功能，例如：文字、圖像、聲音處理，信息檢測等。2、對外控制功能：微控制器。微控制器又稱單片機(jī)，智能化家用電器中都嵌有微控制器。傳感器模塊光傳感器聲傳感器溫度傳感器磁傳感器觸發(fā)傳感器循跡傳感器紅外線傳感器傳感器將自然界的各種信息轉(zhuǎn)化成電信號，它是實(shí)現(xiàn)自動控制的首要環(huán)節(jié)。執(zhí)行器模塊警報(bào)器模塊電風(fēng)扇動力小車模塊電動機(jī)模塊自動門小燈模塊彩燈模塊自動控制的目的，就是要隨心所欲地控制這些電器、機(jī)械裝置。程序下載1、機(jī)器人表演

選用小車作為執(zhí)行器，控制程序選用“即時(shí)控制”。先插入循跡傳感器。程序啟動后，手持小車，此時(shí)車輪不會轉(zhuǎn)動。將小車放在桌面上，小車立即向前開動。換上紅外線傳感器，重新啟動程序，小車原地不動，用手接近紅外線傳感器，小車立即前進(jìn)。演示傳感器在自動控制中的檢測作用。演示不同程序的控制作用：插入循跡傳感器，分別下載“邊沿小車”和“循跡小車”。由于控制程序不同，整個(gè)裝置的功能也不同。

2、傳感器實(shí)驗(yàn)觸發(fā)傳感器即時(shí)控制程序小燈先利用觸發(fā)傳感器控制小燈，表明傳感器和執(zhí)行器之間一一對應(yīng)的關(guān)系。更換不同的傳感器了解傳感器在自動控制中的作用。即時(shí)控制程序聲音光紅外線磁場溫度3、控制器實(shí)驗(yàn)用同一個(gè)傳感器、同一個(gè)執(zhí)行器，不同的控制程序來產(chǎn)生不同的效果，從而體現(xiàn)控制程序的作用。即時(shí)控制延時(shí)控制定時(shí)亮燈非門控制變速風(fēng)扇定時(shí)滅燈航標(biāo)警示燈計(jì)數(shù)自動門數(shù)字顯示警報(bào)器4、執(zhí)行器實(shí)驗(yàn)

各種裝置之所以能夠自動地實(shí)現(xiàn)某項(xiàng)功能，就是由于控制程序根據(jù)傳感器采集的外部信息，經(jīng)過處理后，通過指令，實(shí)現(xiàn)了自動化的全過程。光控警報(bào)器

光控電風(fēng)扇

光控自動門

光控動力小車

光控拋球器

光控彩燈

5、學(xué)生分組設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)方案可以有多種途徑：①改變組合方式提出一個(gè)自動化控制的設(shè)想，利用模塊機(jī)器人現(xiàn)有的模塊（包括程序），通過新的組合來模擬這種裝置。？種組合8個(gè)70種程序5個(gè)請同學(xué)算一下：②改換情景紅外定時(shí)電風(fēng)扇紅外線、電風(fēng)扇原有方案新設(shè)計(jì)方案：情景：定時(shí)亮燈模塊：聲、燈控制程序：不改變③自己編程：利用現(xiàn)有傳感器和執(zhí)行器進(jìn)行創(chuàng)作

小車走矩形小燈閃爍

小車走黑線光照警報(bào)器

④自己動手：制作簡單的傳感器、執(zhí)行器用控制器控制玩具簡單設(shè)計(jì)（例題）1、分析：有兩個(gè)控制條件（1、光照強(qiáng)弱，2、是否有人靠近），一個(gè)被控對象（指示燈）。兩個(gè)控制條件與指示燈之間可能是“與”邏輯關(guān)系，也可能是“或”邏輯關(guān)系。………經(jīng)過分析，確認(rèn)“或”邏輯關(guān)系。光照強(qiáng)弱是否有人靠近指示燈≥1設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)一盞指示燈。白天指示燈自動點(diǎn)亮，夜晚自動熄滅。夜間如果有人加班，被傳感器檢測到信號時(shí)，燈自動點(diǎn)亮；當(dāng)人離開后，指示燈自動熄滅。簡單設(shè)計(jì)（例題）光照傳感器紅外線傳感器小燈模塊3、選擇“或門控制”程序程序運(yùn)行后，當(dāng)有光照或者有物體接近紅外線傳感器時(shí)，小燈點(diǎn)亮。2、選擇模塊：組裝簡單設(shè)計(jì)——電風(fēng)扇要求：溫度升高，有人靠近時(shí)，電風(fēng)扇轉(zhuǎn)動，除此之外都不轉(zhuǎn)動。與門控制程序紅外線傳感器溫度傳感器簡單設(shè)計(jì)——門禁裝置要求：當(dāng)門關(guān)閉時(shí)，報(bào)警器不工作；當(dāng)門打開時(shí)，報(bào)警器工作。非門控制程序磁鐵簡單設(shè)計(jì)——物件報(bào)警器或非門控制程序要求：白天，物件可以任意移動；夜晚，當(dāng)物件離開桌面時(shí)，立即報(bào)警。光循跡傳感器簡單設(shè)計(jì)——節(jié)水開關(guān)控制器的輸入端檢測到外界信號后，輸出端口立即有信號輸出，控制器同時(shí)開始計(jì)時(shí)，無論輸入端信號是否消失，輸出信號都延續(xù)一段時(shí)間后結(jié)束。第二種延時(shí)控制

要求：有人靠近水龍頭時(shí)，自動放水；15秒鐘后無論使用者是否離開，均停止供水。模擬水龍頭簡單設(shè)計(jì)——洗手間沖洗器控制器的輸入端檢測到外界信號后，輸出端口沒有信號輸出，當(dāng)輸入端信號消失以后，輸出端口開始輸出信號，控制器同時(shí)開始計(jì)時(shí)，輸出信號要延續(xù)一段時(shí)間后才結(jié)束。第六種延時(shí)控制

要求：使用者靠近時(shí)不工作；當(dāng)使用者離開后自動放水，15秒鐘后停止供水。模擬沖洗器簡單設(shè)計(jì)——模擬電冰箱即時(shí)控制程序非門控制程序模擬壓縮機(jī)控制過程：溫度高于設(shè)定值開始工作；溫度低于設(shè)定值停止工作。模擬冰箱門控制狀態(tài)：關(guān)門時(shí)指示燈不亮；開門時(shí)指示燈點(diǎn)亮。簡單設(shè)計(jì)——模擬飲水機(jī)恒溫值危險(xiǎn)值自編程序：溫度低于恒溫值時(shí)，小燈點(diǎn)亮（加熱）；溫度高于恒溫值時(shí)，小燈熄滅（停止加熱）；溫度高于危險(xiǎn)值時(shí)，小燈閃爍報(bào)警。內(nèi)部有兩個(gè)溫度開關(guān)簡單設(shè)計(jì)——模擬取暖器要求：用小燈模擬加熱器。溫度低于設(shè)定值時(shí)，通電加熱；溫度高于設(shè)定值時(shí)，停止加熱。非門控制程序溫度傳感器

兩種溫度傳感器火警報(bào)警器電路

溫度低于設(shè)定值時(shí)，電阻增大，A＝0，Z＝1，通電加熱。溫度高于設(shè)定值時(shí)，電阻減小，A＝0，Z＝1，蜂鳴器工作。

＋5Vθ1AZ模擬取暖器＋5Vθ1AZ6、資料光盤有關(guān)模塊機(jī)器人的操作方法、程序下載、程序設(shè)計(jì)、擴(kuò)展應(yīng)用等，可參考學(xué)習(xí)包提供的資料光盤。模擬信號與數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換A／D轉(zhuǎn)換模擬信號（Analog）數(shù)字信號（Digital）000001000101100010010111001100110101010000100000音樂(模擬信號）數(shù)字信號聲卡錄音還原量化信號→二進(jìn)制代碼→計(jì)算機(jī)數(shù)字信號取樣時(shí)刻t

1t

2t

3t

4t

5量化值47224量化

編碼

876543210t量化值/v量化信號010001110010001