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课时28　逻辑电路设计
考点　逻辑电路设计
逻辑电路设计的一般步骤
1.分析事情的因果关系,确定输入变量和输出变量
把引起事情的原因作为“输入变量”,把引起事情的结果作为输出变量。
2.定义“逻辑状态”的含意
以1和0代表“输入变量”和“输出变量”的两种不同状态。
3.列出逻辑真值表
4.写出逻辑表达式
5.画出逻辑电路(逻辑图)
考向　逻辑电路设计
【典例1】 如图所示是小明设计的报警电路,只有在光线强且温度高时蜂鸣器才不报警。Rt是负温度系数的热敏电阻,Rg是光敏电阻。虚线框内的电路设计正确的是(　　)
答案　A
解析　由题意,在光线强即a＝0且温度高时b＝1,蜂鸣器才不报警,c＝1即虚线框内应为c＝ab。A.c＝ab;B.c＝a＋b;C.c＝;D.c＝;故本题答案为A。
【变式】 如图所示是仓库水雾报警电路,Rt为负温度系数热敏电阻,当库房内温度低于设定值且湿度低于设定值时报警。关于虚线框中的电路分析不正确的是(　　)
A.采用2个二输入与非门,能实现电路功能
B.采用2个二输入或非门,能实现电路功能
C.采用1个二输入或非门和1个二输入与非门,能实现电路功能
D.采用2个四输入或非门,能实现电路功能
答案　A
解析　虚线框中的电路逻辑表达式为:F＝B,采用2个二输入与非门,无法实现电路功能。故选A。
【典例2】 (2022·1月浙江选考)如图所示的逻辑电路,为了实现S＝1时F＝A,S＝0时F＝B,图中虚线框处应当选用(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　
A.2个与门 B.1个或门
C.1个非门 D.2个或门
答案　C
解析　本题考查简单的组合逻辑电路的分析、制作和测试。由题意可列如下真值表:
A B S F
1 × 1 1
0 × 1 0
× 1 0 1
× 0 0 0
由真值表可得:F＝AS＋B,设计如下图所示,故选C。
【变式】 如图所示逻辑电路,为了实现S＝0时,F＝A,图中虚线框处可选用1个(　　)
A.或门 B.或非门
C.与门 D.与非门
答案　B
解析　S＝0,非门后出1,锁定了下面的或门出1,后面的与非门由另一个输入端决定;F与A间已有一个非关系,必须再加一个非关系,才可能F＝A;有S＝0不能锁定虚线框内的门,所以可知它应该是选或非门,B正确。
1.某商场防疫检测通道报警系统中,A为高电平时表示顾客进入检测通道,B为高电平时表示顾客体温正常,C为高电平表示健康码为绿码。若顾客体温异常或健康码为非绿码时,F为高电平,表示系统开始报警。下列电路中能实现上述逻辑关系的是(　　)
答案　A
解析　根据题干描述,只有A＝1且B＝0或者A＝1且C＝0时,F就应该出1。表达式写作F＝A＋A,A选项符合。B选项只要B＝1则F＝1,B错误;C选项只要A＝1,则F＝0,C错误;D选项A＝1且B＝0时,F不一定等于1,只要此时C＝1就有F＝0,D错误。
2.如图所示是小明设计的土壤加湿电路,其中K为手动装置。工作过程中,只有K闭合,当温度高且湿度低时,加湿装置才开启,其余情况加湿装置关闭。已知RS为负特性湿敏电阻,Rt为正温度系数热敏电阻,IC为比较器,(当V0>V－时输出高电平,V＋答案　C
解析　只有K闭合(A＝1),当温度高(C＝1)且湿度低(B＝0)时,加湿装置才开启(F＝1),所以可以得到的逻辑关系为:F＝A··C。选项A、B、D的逻辑关系均可化简为F＝A··C,而选项C的逻辑关系为F＝A＋＋C,所以只有选项C不正确。
3.如图所示是小明设计的温度控制电路,Rt是负温度系数热敏电阻。当温度超过40 ℃时,启动排风扇降温;当温度低于35 ℃时,启动加热丝加热。比较器功能:当V＋>V－时输出高电平,当V＋　　　　　　　　　　　　　　　　
A.与门、或非门 B.或门、与非门
C.与门、与非门 D.或门、或非门
答案　A
4.小王发现蔬菜大棚在光线弱且湿度高、光线强且湿度低这两种情况下会不利于蔬菜生长,因此设计了如图所示的报警电路,其中Rg为光敏电阻,Rg为负特性湿敏电阻,为了实现上述功能,图中虚线框处应选用的逻辑门是(　　)
答案　B
5.如图所示逻辑电路,为了实现S＝0时F＝A,S＝1时F＝B,图中虚线框处应当选用(　　)
A.1个与门 B.1个或门
C.1个与非门 D.1个或非门
答案　A
解析　根据逻辑电路图可得图中C点的输出A＋S,D点的输出是B＋S非,当S＝0时,C＝A,D＝1;当S＝1时,C＝1,D＝B;要实现S＝0时F＝A,S＝1时F＝B的逻辑,虚线框中应该是与门才能符合题目要求,所以答案选A。
【基础巩固篇】
1.如图所示是小明设计的自动关窗模拟电路,下雨或傍晚时V2发光(模拟电机转动),表示窗扇移动。窗户完全关闭时,干簧管闭合。IC1是电压比较器,V＋>V－时输出高电平,反之,输出低电平;IC2是雨水检测模块,检测到下雨时输出高电平,反之,输出低电平。下列选项中能实现虚线框中逻辑关系的是(　　)
答案　D
解析　V2发光,模拟电机转动时,F出低电平。傍晚时,A出低电平;检测到下雨,B出高电平。选项A.F＝＋B,不符合。选项B.F＝A＋,不符合。选项C.F＝×B,不符合。选项D.F＝A×,符合,因此选D。
2.如图所示的电路中,要求在光强或者低湿,发光二极管发光。请你在虚线框中利用一块芯片实现上述功能。下列电路连线正确的是(　　)
答案　B
解析　按题意,要满足A＝1或B＝0时,F＝0,逻辑表达式为F＝·B,再化成与非或者或非的表达形式,F＝或者F＝。从逻辑关系式上看,BC都对,但是这里电路的电源电压是9 V,B是CMOS电路,C是TTL,TTL的电源电压是5 V,CMOS是3 V~18 V。所以只能是B。这个考的点很偏,而且因为平时做题遇到的少,因为思维定式很容易忽略。
3.如图所示的表决电路,评委通过输入高电平,否则输入低电平。两评委都通过时,V1亮,V2不亮;两评委都不通过时,V1不亮,V2不亮;两评委意见不一致时,V1不亮,V2亮。V2亮,则需提交评委会仲裁。图中虚线框内选用的单个逻辑门是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　
A.与门 B.或门
C.与非门 D.或非门
答案　C
4.如图所示是小明搭建的报警实验电路,天亮且温度高V2发光报警,其余情况不报警,其中Rt为正温度系数热敏电阻。题图虚线框位置需要设计部分电路,下列方案中不正确的是(　　)
答案　D
5.如图所示是小明设计的门窗防盗报警器的电路。夜晚一旦门或窗被开启时(此时干簧管断开),蜂鸣器报警。下列选项中能实现上述逻辑关系的是(　　)
答案　D
6.如图所示的水位控制电路,RS1位于最低水位处,RS2位于最高水位处,M为抽水泵,M工作时为容器补水。为了实现将水位控制在上下限之间,虚线框中合适的为(　　)
答案　A
7.如图所示逻辑电路,为了实现当A＝1时,E＝0,F＝,当A＝0时,E＝B,F＝0,图中虚线框处应当选用(　　)
A.1个非门、1个与门 B.1个非门、1个或门
C.2个或非门 D.2个或门
答案　C
8.(2024·10月江浙皖高中(县中)发展共同体)如图所示是小明设计的运料车往复运动指示灯控制电路。当运料车向右运动时,指示灯D1亮,D2不亮。反之,指示灯D2亮,D1不亮。下列关于虚线框内的电路设计合理的是(　　)
答案　B
解析　运料车运动到最左端后,干簧管a吸合,运料车开始向右运动,此时指示灯D1亮,离开最左端后,干簧管a与b均断开,保持指示灯D1亮,输入信号为11时为保持态,故选B。
【能力提升篇】
1.如图所示是小明设计的报警电路,只有在光线强且温度高时蜂鸣器才不报警。Rt是负温度系数的热敏电阻,Rg是光敏电阻。虚线框内的电路设计正确的是(　　)
答案　A
解析　由题意在光线强即a＝0且温度高时b＝1,蜂鸣器才不报警,c＝1即虚线框内应为c＝b。A:c＝b;B:c＝＋b;C:c＝;D:c＝。故本题答案为A。
2.如图所示是小明设计的水箱水温控制电路,当水位高于设定值且水温低于30 ℃时,电热丝开始工作,水温升到50 ℃时,电热丝停止工作。其中Rt为正温度系数的热敏电阻,A为比较器,当V＋>V－时输出高电平,当V＋答案　B
解析　根据电路工作原理及电路图,虚线框门电路应实现全1出0的逻辑关系,B正确。
　　　　　　　　　　　　　　　　
3.小明设计了如图所示的电路,要实现如下功能:温度低且湿度高、温度高且湿度低这两种情况下会报警,其他情况不报警。其中Rt是正温度系数热敏电阻,RS是负特性湿敏电阻。为了实现上述功能,虚线框中的电路设计方案合理的是(　　)
A.①② B.②③
C.②④ D.③④
答案　B
4.如图所示是温度控制指示电路,利用发光二极管V1发光指示电热丝加热状态,Rt为负系数热敏电阻,图中虚线框中缺少部分电路,下列选项中接入图中虚线框能实现温度区间控制指示的是(　　)
答案　C
解析　由于Rt是负系数热敏电阻,当温度超过设定上限时,Rt阻值很小,此时需要停止加热,即V1不发光,因此b为低电平,c为低电平,而此时a的电位很小。当低于设定下限时,Rt阻值很大,需要加热,即V1发光,可知b、c均为高电平,而此时a的电位很大。当温度在设定范围时,V1保持,此时b是高电平,c是低电平,a的电位大小合适。分析选项可知,只有C选项能满足a和b、c之间的逻辑要求。
5.如图为室内光线指示电路,其中Rg1检测光线的上限,Rg2检测光线的下限。光线亮度高于上限时V1亮;光线亮度低于下限时V2亮,光线亮度在上下限之间时保持。要实现上述功能,虚线框中应连接的电路是(　　)
答案　A
解析　从该电路分析可得如下真值表。当A、B从(0,0)变到(1,0),F始终为0,选项C、D不符合,当A、B从(1,1)变到(1,0),F始终为1,选项B不符合。只有选项A符合,所以此题的答案应选A。
A B F
光线亮度高于上限 0 0 0
亮度处于上下限之间 1 0 保持
光线亮度低于下限 1 1 1
0 1 ×
6.小明设计了如图所示的水箱水位控制系统,当水位低于下限时,或者低于上限且按下手动加水按钮时,发光二极管V都会亮,表示启动水泵往水箱加水;当水位高于上限时,V灭,表示停止加水。题图虚线框位置应选用的逻辑门是(　　)
A.与门 B.或门
C.与非门 D.或非门
答案　A
解析　设低水位探头为L,高水位探头为H,按钮输入信号为S。根据题目描述,当L＝0或H、S都为0时,A＝0,发光二极管V亮;当H＝1时,此时无论是否按下S,V都会灭。所以虚线框内的逻辑关系为有0出0,选与门。
7.如图所示的逻辑电路,现要求B＝0时,F＝0;B＝1时F＝A＋C,虚线框1和虚线框2中选用的逻辑门分别是(　　)
A.与门和或门 B.与非门和非门
C.与门和或非门 D.与非门和或门
答案　D
解析　从B＝1时F＝A＋C,如果两个或非门输出分别为A和C,则虚线框2中为或门就可以了,而要使得上述结论成立,只要虚线框1输出低电平即可,这样可推得虚线框1中有个非门即可。而当B＝0时,F＝0也成立,所以上述推理成立。能够完成这个逻辑的只有D选项,所以正确选项应该为D。
8.(2025·3月温州二模)如图所示逻辑电路,能实现当A＝0时,E＝1,F＝;当A＝1时,E＝B,F＝1。图中虚线框处可选用(　　)
A.2个与非门 B.2个或门
C.1个或非门 D.1个与门
答案　A
解析　答案如图所示,根据逻辑结论推导。
比如A＝0时,E＝1,F＝,故能推算Y输入脚为1,故A输入端大概率进一个非门到2输入脚;当A＝1时,E＝B,F＝1,故X输入脚大概是,故B和X之间应该也是加个非门。(共47张PPT)
选修　电子控制技术
课时28　逻辑电路设计
目 录
CONTENTS
考点
01
课堂检测
02
课后作业
03
考点　逻辑电路设计
1
逻辑电路设计的一般步骤
1.分析事情的因果关系,确定输入变量和输出变量
把引起事情的原因作为“输入变量”,把引起事情的结果作为输出变量。
2.定义“逻辑状态”的含意
以1和0代表“输入变量”和“输出变量”的两种不同状态。
3.列出逻辑真值表
4.写出逻辑表达式
5.画出逻辑电路(逻辑图)
考向　逻辑电路设计
【典例1】 如图所示是小明设计的报警电路,只有在光线强且温度高时蜂鸣器才不报警。Rt是负温度系数的热敏电阻,Rg是光敏电阻。虚线框内的电路设计正确的是(　　)
A
解析　由题意,在光线强即a＝0且温度高时b＝1,蜂鸣器才不报警,c＝1即虚线框内应为c＝ab。A.c＝ab;B.c＝a＋b;C.c＝;D.c＝;故本题答案为A。
A.采用2个二输入与非门,能实现电路功能
B.采用2个二输入或非门,能实现电路功能
C.采用1个二输入或非门和1个二输入与非门,能实现电路功能
D.采用2个四输入或非门,能实现电路功能
A
解析　虚线框中的电路逻辑表达式为:F＝B,采用2个二输入与非门,无法实现电路功能。故选A。
【典例2】 (2022·1月浙江选考)如图所示的逻辑电路,为了实现S＝1时F＝A,S＝0时F＝B,图中虚线框处应当选用(　　)
C
A.2个与门 B.1个或门 C.1个非门 D.2个或门
解析　本题考查简单的组合逻辑电路的分析、制作和测试。由题意可列如下真值表:
A B S F
1 × 1 1
0 × 1 0
× 1 0 1
× 0 0 0
由真值表可得:F＝AS＋B,设计如下图所示,故选C。
【变式】 如图所示逻辑电路,为了实现S＝0时,F＝A,图中虚线框处可选用1个(　　)
B
A.或门 B.或非门
C.与门 D.与非门
解析　S＝0,非门后出1,锁定了下面的或门出1,后面的与非门由另一个输入端决定;F与A间已有一个非关系,必须再加一个非关系,才可能F＝A;有S＝0不能锁定虚线框内的门,所以可知它应该是选或非门,B正确。
课堂检测
2
1.某商场防疫检测通道报警系统中,A为高电平时表示顾客进入检测通道,B为高电平时表示顾客体温正常,C为高电平表示健康码为绿码。若顾客体温异常或健康码为非绿码时,F为高电平,表示系统开始报警。下列电路中能实现上述逻辑关系的是(　　)
A
解析　根据题干描述,只有A＝1且B＝0或者A＝1且C＝0时,F就应该出1。表达式写作F＝A＋A,A选项符合。B选项只要B＝1则F＝1,B错误;C选项只要A＝1,则F＝0,C错误;D选项A＝1且B＝0时,F不一定等于1,只要此时C＝1就有F＝0,D错误。
C
解析　只有K闭合(A＝1),当温度高(C＝1)且湿度低(B＝0)时,加湿装置才开启(F＝1),所以可以得到的逻辑关系为:F＝A··C。选项A、B、D的逻辑关系均可化简为F＝A··C,而选项C的逻辑关系为F＝A＋＋C,所以只有选项C不正确。
3.如图所示是小明设计的温度控制电路,Rt是负温度系数热敏电阻。当温度超过40 ℃时,启动排风扇降温;当温度低于35 ℃时,启动加热丝加热。比较器功能:当V＋>V－时输出高电平,当V＋A
A.与门、或非门 B.或门、与非门 C.与门、与非门 D.或门、或非门
4.小王发现蔬菜大棚在光线弱且湿度高、光线强且湿度低这两种情况下会不利于蔬菜生长,因此设计了如图所示的报警电路,其中Rg为光敏电阻,Rg为负特性湿敏电阻,为了实现上述功能,图中虚线框处应选用的逻辑门是(　　)
B
5.如图所示逻辑电路,为了实现S＝0时F＝A,S＝1时F＝B,图中虚线框处应当选用(　　)
A
A.1个与门 B.1个或门
C.1个与非门 D.1个或非门
解析　根据逻辑电路图可得图中C点的输出A＋S,D点的输出是B＋S非,当S＝0时,C＝A,D＝1;当S＝1时,C＝1,D＝B;要实现S＝0时F＝A,S＝1时F＝B的逻辑,虚线框中应该是与门才能符合题目要求,所以答案选A。
3
课后作业
基础巩固篇
能力提升篇
1.如图所示是小明设计的自动关窗模拟电路,下雨或傍晚时V2发光(模拟电机转动),表示窗扇移动。窗户完全关闭时,干簧管闭合。IC1是电压比较器,V＋>V－时输出高电平,反之,输出低电平;IC2是雨水检测模块,检测到下雨时输出高电平,反之,输出低电平。下列选项中能实现虚线框中逻辑关系的是(　　)
D
解析　V2发光,模拟电机转动时,F出低电平。傍晚时,A出低电平;检测到下雨,B出高电平。选项A.F＝＋B,不符合。选项B.F＝A＋,不符合。选项C.F＝×B,不符合。选项D.F＝A×,符合,因此选D。
2.如图所示的电路中,要求在光强或者低湿,发光二极管发光。请你在虚线框中利用一块芯片实现上述功能。下列电路连线正确的是(　　)
B
解析　按题意,要满足A＝1或B＝0时,F＝0,逻辑表达式为F＝·B,再化成与非或者或非的表达形式,F＝或者F＝。从逻辑关系式上看,BC都对,但是这里电路的电源电压是9 V,B是CMOS电路,C是TTL,TTL的电源电压是5 V,CMOS是3 V~18 V。所以只能是B。这个考的点很偏,而且因为平时做题遇到的少,因为思维定式很容易忽略。
3.如图所示的表决电路,评委通过输入高电平,否则输入低电平。两评委都通过时,V1亮,V2不亮;两评委都不通过时,V1不亮,V2不亮;两评委意见不一致时,V1不亮,V2亮。V2亮,则需提交评委会仲裁。图中虚线框内选用的单个逻辑门是(　　)
C
A.与门 B.或门 C.与非门 D.或非门
D
5.如图所示是小明设计的门窗防盗报警器的电路。夜晚一旦门或窗被开启时(此时干簧管断开),蜂鸣器报警。下列选项中能实现上述逻辑关系的是(　　)
D
6.如图所示的水位控制电路,RS1位于最低水位处,RS2位于最高水位处,M为抽水泵,M工作时为容器补水。为了实现将水位控制在上下限之间,虚线框中合适的为(　　)
A
7.如图所示逻辑电路,为了实现当A＝1时,E＝0,F＝,当A＝0时,E＝B,F＝0,图中虚线框处应当选用(　　)
C
A.1个非门、1个与门 B.1个非门、1个或门
C.2个或非门 D.2个或门
8.(2024·10月江浙皖高中(县中)发展共同体)如图所示是小明设计的运料车往复运动指示灯控制电路。当运料车向右运动时,指示灯D1亮,D2不亮。反之,指示灯D2亮,D1不亮。下列关于虚线框内的电路设计合理的是(　　)
B
解析　运料车运动到最左端后,干簧管a吸合,运料车开始向右运动,此时指示灯D1亮,离开最左端后,干簧管a与b均断开,保持指示灯D1亮,输入信号为11时为保持态,故选B。
1.如图所示是小明设计的报警电路,只有在光线强且温度高时蜂鸣器才不报警。Rt是负温度系数的热敏电阻,Rg是光敏电阻。虚线框内的电路设计正确的是(　　)
A
解析　由题意在光线强即a＝0且温度高时b＝1,蜂鸣器才不报警,c＝1即虚线框内应为c＝b。A:c＝b;B:c＝＋b;C:c＝;D:c＝。故本题答案为A。
2.如图所示是小明设计的水箱水温控制电路,当水位高于设定值且水温低于30 ℃时,电热丝开始工作,水温升到50 ℃时,电热丝停止工作。其中Rt为正温度系数的热敏电阻,A为比较器,当V＋>V－时输出高电平,当V＋B
解析　根据电路工作原理及电路图,虚线框门电路应实现全1出0的逻辑关系,B正确。
3.小明设计了如图所示的电路,要实现如下功能:温度低且湿度高、温度高且湿度低这两种情况下会报警,其他情况不报警。其中Rt是正温度系数热敏电阻,RS是负特性湿敏电阻。为了实现上述功能,虚线框中的电路设计方案合理的是(　　)
B
A.①② B.②③ C.②④ D.③④
4.如图所示是温度控制指示电路,利用发光二极管V1发光指示电热丝加热状态,Rt为负系数热敏电阻,图中虚线框中缺少部分电路,下列选项中接入图中虚线框能实现温度区间控制指示的是(　　)
C
解析　由于Rt是负系数热敏电阻,当温度超过设定上限时,Rt阻值很小,此时需要停止加热,即V1不发光,因此b为低电平,c为低电平,而此时a的电位很小。当低于设定下限时,Rt阻值很大,需要加热,即V1发光,可知b、c均为高电平,而此时a的电位很大。当温度在设定范围时,V1保持,此时b是高电平,c是低电平,a的电位大小合适。分析选项可知,只有C选项能满足a和b、c之间的逻辑要求。
5.如图为室内光线指示电路,其中Rg1检测光线的上限,Rg2检测光线的下限。光线亮度高于上限时V1亮;光线亮度低于下限时V2亮,光线亮度在上下限之间时保持。要实现上述功能,虚线框中应连接的电路是(　　)
A
解析　从该电路分析可得如下真值表。当A、B从(0,0)变到(1,0),F始终为0,选项C、D不符合,当A、B从(1,1)变到(1,0),F始终为1,选项B不符合。只有选项A符合,所以此题的答案应选A。
A B F
光线亮度高于上限 0 0 0
亮度处于上下限之间 1 0 保持
光线亮度低于下限 1 1 1
0 1 ×
6.小明设计了如图所示的水箱水位控制系统,当水位低于下限时,或者低于上限且按下手动加水按钮时,发光二极管V都会亮,表示启动水泵往水箱加水;当水位高于上限时,V灭,表示停止加水。题图虚线框位置应选用的逻辑门是(　　)
A
A.与门 B.或门 C.与非门 D.或非门
解析　设低水位探头为L,高水位探头为H,按钮输入信号为S。根据题目描述,当L＝0或H、S都为0时,A＝0,发光二极管V亮;当H＝1时,此时无论是否按下S,V都会灭。所以虚线框内的逻辑关系为有0出0,选与门。
7.如图所示的逻辑电路,现要求B＝0时,F＝0;B＝1时F＝A＋C,虚线框1和虚线框2中选用的逻辑门分别是(　　)
D
A.与门和或门 B.与非门和非门
C.与门和或非门 D.与非门和或门
解析　从B＝1时F＝A＋C,如果两个或非门输出分别为A和C,则虚线框2中为或门就可以了,而要使得上述结论成立,只要虚线框1输出低电平即可,这样可推得虚线框1中有个非门即可。而当B＝0时,F＝0也成立,所以上述推理成立。能够完成这个逻辑的只有D选项,所以正确选项应该为D。
8.(2025·3月温州二模)如图所示逻辑电路,能实现当A＝0时,E＝1,F＝;当A＝1时,E＝B,F＝1。图中虚线框处可选用(　　)
A
A.2个与非门 B.2个或门
C.1个或非门 D.1个与门
解析　答案如图所示,根据逻辑结论推导。
比如A＝0时,E＝1,F＝,故能推算Y输入脚为1,故A输入端大概率进一个非门到2输入脚;当A＝1时,E＝B,F＝1,故X输入脚大概是,故B和X之间应该也是加个非门。

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