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课时7　逻辑电路设计(选学)
任务　体悟逻辑电路设计的步骤
设计逻辑电路是从逻辑功能要求转变到逻辑电路的过程。对于简单的逻辑电路，先确定输入输出的逻辑关系，然后用真值表加以描述，从真值表写出逻辑表达式。
逻辑电路的设计步骤为：
(1)根据事件的因果关系，确定输入量和输出量；把引起事件的原因作为“输入量”，把事件的结果作为“输出量”。
(2)定义“逻辑状态”的含义。用1和0代表输入输出变量的状态；
(3)列出____________；
(4)写出____________：
先找到输出量为1的组合，每个组合对应一个乘积项，其中输入值为1的写入原变量，输入值为0的写入反变量，最后将各乘积项相加得到逻辑表达式；
(5)根据逻辑表达式，画出逻辑电路图。
重难点　逻辑电路设计
逻辑电路设计的方法一般有两种：
(1)根据逻辑关系写真值表，再写逻辑表达式，最后画逻辑电路图；
(2)根据逻辑关系直接写逻辑表达式，再画逻辑电路图。
例1 如图所示为某一开关A、B、C控制L亮灭的电路。关于该电路的逻辑关系，下列门电路可以实现的是(　　)
变式训练1 如图所示是四个开关A、B、C、D控制L灯亮灭的电路。关于该电路的逻辑关系。下列门电路可以实现的是(　　)
例2 如下图所示是小明设计的蔬菜大棚自动报警电路示意图，Rt是负温度系数热敏电阻。当光线暗并且温度低于设定值时，蜂鸣器发声报警。图中虚线框处应选用的逻辑门是(　　)
变式训练2 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(　　)
例3 某火灾报警系统设有烟感、温感和紫外光感三种探测器。为了防止误报警，只有当其中两种或两种以上的探测器发出火灾探测信号时，报警系统才产生报警控制信号。若用A、B、C分别代表三种探测器的探测信号，探测到火灾时为高电平，未探测到时为低电平；最终是否产生报警信号为电路的输出F，用高电平表示报警，低电平表示不报警。下列选项中不能实现上述逻辑关系的是(　　)
变式训练3 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(　　)
例4 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
变式训练4 如图所示逻辑电路，为了实现A＝B时，F＝0；其余情况，F＝1，图中虚线框处应当选用的逻辑门对应的波形图是(　　)
1.如图所示为门窗报警电路，当门和窗都关上时，发光二极管不亮，其中S、S2是装在门窗上的微动开关，门窗关上时，S、S2闭合。虚线框处应选用的逻辑门是(　　)
2.某挑战活动中，有A、B、C三个项目，要求通过项目A，或者通过项目B和C，挑战(F)才算成功。用高电平表示通过，低电平表示不通过，高电平表示挑战成功，低电平表示挑战失败。下列选项中不能实现上述逻辑关系的是(　　)
3.如图所示的电路图，当加湿器储水箱中的水位在最高位(Max)与最低位(Min)之间时，指示灯V1灭、V2亮；当加湿器储水箱中的水位高于最高位(Max)或低于最低位(Min)之间时，指示灯V1亮、V2灭。为了实现该功能，虚线框中的逻辑电路应为(　　)
4.如图a所示由三个相同逻辑门组成的逻辑电路，为了实现图b输入与输出的关系，图a中虚线框处应当选用(　　)
A.与门 B.或门
C.与非门 D.或非门
5.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
6.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(　　)
7.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(　　)
课时7　逻辑电路设计(选学)
任务清单与知识构建
任务
(3)逻辑真值表　(4)逻辑表达式
案例导学厘清重难点
例1　D　[由电路可知，A和B是与关系，AB和C是或关系，故答案选D。]
变式训练1　D　[L灯亮的几种可能性，C闭合与D不闭合，A和B闭合与D不闭合。这几种可能性之间是或关系。故选D。]
例2　C　[当光线暗并且温度低于设定值时，蜂鸣器发出报警，光线暗时Rg阻值大，分到电压多，三极管VT1基极高电平，三极管VT1导通，集电极输出低电平；Rt是负温度系数热敏电阻，温度低时，其阻值大，分到电压多，三极管VT2基极高电平，三极管VT2导通，集电极也输出低电平；蜂鸣器响，则三极管VT3要导通，基极要高电平。当输入都是低电平时，输出才是高电平，则逻辑门是或非门。]
变式训练2　D
例3　C　[按题意，可以得到如下真值表：
A B C F
0 0 0 0
0 0 1 0
0 1 0 0
0 1 1 1
1 0 0 0
1 0 1 1
1 1 0 1
1 1 1 1
各选项的逻辑表达式分别为：A选项为；B选项为F＝；C选项为F＝A＋B＋C；D选项为F＝＋＋；只有C选项不符合。]
变式训练3　A　[只要A＝0，F就为0，此时B、C两个选项的F由体温和健康码解决，可以排除：A＝1时，A选项为F＝＋，D选项则为F＝·，故选A。]
例4　C　[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，设计如图所示，故选C。]
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变式训练4　C　[由题图可列出真值表：
A B F
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
由真值表可得逻辑表达式为F＝B＋A＝，则虚线框中的逻辑表达式为＋＝AB，C项波形图符合。]
随堂达标检测
1．B
2．D　[由题意可得，逻辑表达式为F＝A＋BC；A项的逻辑表达式为F＝A＋BC；B项的逻辑表达式为F＝＝A＋BC；C项的逻辑表达式为F＝A＋BC；D项的逻辑表达式为F＝ABC。]
3．B　[根据工作原理，当加湿器储水箱中的水位在最高位(Max)与最低位(Min)之间时，虚线框输入0，1，输出为1；当加湿器储水箱中的水位高于最高位(Max)或低于最低位(Min)之间时，虚线框输入0，0或1，1，输出为0。根据逻辑关系，只有B符合。]
4．C　[根据图b，写出真值表，得出逻辑表达式为F＝AB＋AC＝AB＋AC＝。]
5．C
6．D　[由题意列出真值表，代入后可知D可行。]
A B C F
1窗开 0天黑 0报警
0门开 0天黑 0报警
7.B　[光照强，A＝1；湿度低，B＝0；发光二极管发光，F＝0；根据题干写出逻辑表达式F＝B。电源电压9 V，选择CMOS芯片；综上，B正确。]