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第三章 電子控制系統信號處理
第3節 走進數字電路（第1課時）
【任務一】識別基本邏輯門
回顧：兩種信號
0
u
t
0
u
t
模擬信號
數字信號
【案例分析】
甲、乙、丙三人參加表決，每人面前有一個按鈕，表決時，按下按鈕表示同意．不按按鈕表示不同意。表決結果按少數服從多數規則處理，如表決通過則綠色指示燈亮，紅色指示燈不亮；反之，綠色指示燈不亮，紅色指示燈亮。
表決器工作框圖
　　電子控制系統的控制(處理)部分于是依據各輸出信號與輸入信號之間的邏輯關系(因果關系)來處理的。為處理方便，將邏輯前提和邏輯結論均用字母A、B、C等表示，顯然，這些字母都應當只有“真”和“假”兩個狀態，且非真即假，非假即真。
實現各種邏輯關系的電路稱為數字電路(或邏輯電路)。在數字電路中，“真”用高電平(“1”)表示，“假”用低電平(“0”)表示。“1”和“0”稱為數字電路的真值或邏輯值。
電子控制系統控制(處理)部分的輸出信號與輸入信號之間存在著一定的邏輯關系，其中輸出信號對應于邏輯結論，輸入信號對應于邏輯前提。
甲表決 甲真值A 乙表決 乙真值B 丙表決 丙真值C 輸出信號 輸出真值Y
通過 1 通過 1 通過 1 綠燈 1
通過 1 通過 1 不通過 0 綠燈 1
通過 1 不通過 0 通過 1 綠燈 1
通過 1 不通過 0 不通過 0 紅燈 0
不通過 0 通過 1 通過 1 綠燈 1
不通過 0 通過 1 不通過 0 紅燈 0
不通過 0 不通過 0 通過 1 紅燈 0
不通過 0 不通過 0 不通過 0 紅燈 0
三人表決器真值表
任何復雜的邏輯關系都由“與”、“或”、“非”三種基本邏輯關系組合而成，實現這三種基本邏輯關系的電路分別稱為與門(AND)、或門(OR)和非門(NOT)，它們的輸入信號代表邏輯前提，輸出信號代表邏輯結論。
三種基本邏輯關系
1.“與門”
“與”邏輯關系：
所有邏輯前提皆為真時，邏輯結論才為真。
進考場時檢查準考證與身份證——“與”邏輯關系
【討論】列舉生活中的“與”邏輯關系的事例
舉例：
1．地鐵在開動時，所有車門必須關好，如有車門沒關不能放行。
2．我國婚姻法規定，男女雙方必須同時到場方可登記結婚。
3.走廊上有一盞節能路燈，天黑以后，有人通過并發出響聲時，燈才亮，其他情況下燈不亮。
【馬上行動】
兩只開關控制一盞燈亮和滅的電路，在真值表內填入燈亮與否的情況。
真值表
A B L
斷 斷 滅
斷 通 滅
通 斷 滅
通 通 通
若令開關通為真，斷為假；燈亮為真，不亮為假，請判斷該電路是否為與邏輯關系。
實現與邏輯關系的電路稱為與門。真值表的邏輯可以用1和0表示。以開關通為1，斷為0，燈亮為1，燈滅為0.
A B L
斷 斷 滅
斷 通 滅
通 斷 滅
通 通 通
A B L
斷 斷 滅
斷 通 滅
通 斷 滅
通 通 通
與門：實現與邏輯關系的電路稱為與門。真值表的邏輯可以用1和0表示。以開關通為1，斷為0，燈亮為1，燈滅為0.
A B F
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
真值表
A
B
F
F
與門波形圖
與門邏輯符號
與門
與邏輯關系在布爾代數中被定義為邏輯乘法，記作：
A B F
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
F=A×B或
F=A·B 或F=AB
口訣：全1出1，有0出0
思考
如果用3只開關串聯代替電路中的2只開關串聯，則該電路是否還代表與邏輯關系？如果是，請列出其真值表，并畫出其邏輯符號。
+
-
A
B
C
L
&
A B C L
2.或門邏輯
“或”邏輯關系：
邏輯前提中有一個或一個以上為真，邏輯結論就為真。
【案例分析】圖書館借書中的“或門”邏輯
大學圖書館借書：
借書卡或者本校學生證都可以
1．暑假里，高二(3)班同學一起到重慶去旅游。從紹興到重慶可以乘高鐵、汽車，飛機，還可以沿長江乘輪船。
【討論】列舉生活中關于“或門”邏輯的案例
2.高一(2)班教室有2把鑰匙，前門1把，后門1把，任何一道門打開都能進去。
3.班主任通知開家長會時要求：父親來可以，母親來也可以，父母一起來更好。
兩只開關控制一盞燈亮和滅的電路，在真值表內填入燈亮與否的情況。
A B L
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
真值表
　　若令開關通為真，斷為假；燈亮為真，不亮為假，請判斷該電路是否為或邏輯關系。
或門
實現或邏輯關系的電路稱為或門。只要或門的輸入端有加高電平1時，其輸出端就會輸出高電平1，即有1出1，全0出0。
A B L
斷 斷
斷 通
通 斷
通 通
滅
亮
亮
亮
A B L
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
真值表
A
B
F
F
或門波形圖
或門邏輯符號
或門
或門真值表
A
B
F
或邏輯關系記作：F=A+B
口訣：有1出1，全0出0
3.“非門”邏輯
“非”邏輯關系：
邏輯前提為假時邏輯結論為真，邏輯前提為真時邏輯結論反而為假。
疫情時期，某單位的工作人員進單位辦公均必須測體溫，若體溫超過38℃，則不能進入單位辦公，且要進入觀察室接受其他檢查。這里，體溫超過38℃，是邏輯前提，進單位辦公和進觀察室檢查是兩個邏輯結論。
則進單位辦公與體溫超過38℃之間是非邏輯關系，而進觀察室檢查與體溫超過38℃之間則不是非邏輯關系。
一只開關控制一盞燈亮和滅的電路，在真值表內填入燈亮與否的情況。
真值表
A L
斷 亮
通 滅
應對邏輯前提A、邏輯結論L的真和假如何規定，才能符合非邏輯關系的定義
開關合上為真，燈亮為真
非門
真值表
A L
斷 亮
通 滅
A L
0 1
1 0
真值表
實現非邏輯關系的電路稱為非門。輸入端為高電平1時，其輸出端為低電平0。
A L
0 1
1 0
A
F
非門
非門波形圖
真值表
非門邏輯符號
非邏輯關系記作：
F=讀作A非
=0， =1
重要性質：
A L
0 1
1 0
A
F
小結
與門
F=A×B
F=A·B
F=AB
A
B
F
或門
A
B
F
F=A+B
非門
A
F
F=
【練習】1.樓道照明燈的控制電路，用A和B分別表示2個單刀雙擲開關的狀態，“1”表示開關向上，“0”表示開關向下。用L表示燈的狀態，“1”表示燈亮，“0”表示燈不亮。關于該電路的邏輯關系，下列真值表中正確的是（ ）
A
2.一個門電路的兩個輸入端A,B與輸出端Z的波形如圖所示，則可知該門電路是（ ）
A與門 B或門 C.與非門 D.或非門
C
3.或門的電路符號是（ ）
B
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