資源簡介

專題23　電路設(shè)計(jì)(輸入部分、控制部分、輸出部分)
【基礎(chǔ)鞏固篇】
1.如圖所示是小明設(shè)計(jì)的自動(dòng)關(guān)窗模擬電路，下雨或傍晚時(shí)V2發(fā)光(模擬電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng))，表示窗扇移動(dòng)。窗戶完全關(guān)閉時(shí)，干簧管閉合。IC1是電壓比較器，V＋>V－時(shí)輸出高電平，反之，輸出低電平；IC2是雨水檢測模塊，檢測到下雨時(shí)輸出高電平，反之，輸出低電平。下列選項(xiàng)中能實(shí)現(xiàn)虛線框中邏輯關(guān)系的是(　　)
　
2.如圖所示的電路中，要求在光強(qiáng)或者低濕，發(fā)光二極管發(fā)光。請你在虛線框中利用一塊芯片實(shí)現(xiàn)上述功能。下列電路連線正確的是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
3.如圖所示的表決電路，評(píng)委通過輸入高電平，否則輸入低電平。兩評(píng)委都通過時(shí)，V1亮，V2不亮；兩評(píng)委都不通過時(shí)，V1不亮，V2不亮；兩評(píng)委意見不一致時(shí)，V1不亮，V2亮。V2亮，則需提交評(píng)委會(huì)仲裁。圖中虛線框內(nèi)選用的單個(gè)邏輯門是(　　)
A.與門 B.或門
C.與非門 D.或非門
4.如圖所示是小明搭建的報(bào)警實(shí)驗(yàn)電路，天亮且溫度高V2發(fā)光報(bào)警，其余情況不報(bào)警，其中Rt為正溫度系數(shù)熱敏電阻。題圖虛線框位置需要設(shè)計(jì)部分電路，下列方案中不正確的是(　　)
5.小明設(shè)計(jì)制作了如圖所示的亮燈開關(guān)電路，S1和S2均為按鈕開關(guān)，按下時(shí)閉合，松開后斷開。S1負(fù)責(zé)開燈，S2負(fù)責(zé)關(guān)燈，如不慎誤觸(同時(shí)按下S1和S2)，燈亮。虛線框中電路用其它電路替代，可行的方案是(　　)
6.如圖所示邏輯電路，為了實(shí)現(xiàn)當(dāng)A＝1時(shí)，E＝0，F(xiàn)＝C，當(dāng)A＝0時(shí)，E＝B，F(xiàn)＝0，圖中虛線框處應(yīng)當(dāng)選用(　　)
A.1個(gè)非門、1個(gè)與門 B.1個(gè)非門、1個(gè)或門
C.2個(gè)或非門 D.2個(gè)或門
7.如圖所示邏輯電路，為了實(shí)現(xiàn)S＝0時(shí)F＝A，S＝1時(shí)F＝B，圖中虛線框處應(yīng)當(dāng)選用(　　)
A.2個(gè)或門 B.2個(gè)或非門
C.2個(gè)與門 D.1個(gè)或門
8.如圖所示是某一邏輯電路及其真值表，則圖中虛線框所缺的電路可能是(　　)
A B F
0 0 1
0 1 0
1 0 1
1 1 1
9.如圖所示是小明設(shè)計(jì)的門窗防盜報(bào)警器的電路。夜晚一旦門或窗被開啟時(shí)(此時(shí)干簧管斷開)，蜂鳴器報(bào)警。下列選項(xiàng)中能實(shí)現(xiàn)上述邏輯關(guān)系的是(　　)
10.某校文藝節(jié)海選節(jié)目中，有A、B、C三個(gè)裁判，要求至少2位裁判通過，輸出F才出高，選手能晉級(jí)下一輪。用高電平表示通過，低電平表示不通過，為實(shí)現(xiàn)上述邏輯關(guān)系，圖中虛線框處應(yīng)當(dāng)選用(　　)
A.或非門 B.或門
C.與門 D.與非門
11.如圖所示的水位控制電路，RS1位于最低水位處，RS2位于最高水位處，M為抽水泵，M工作時(shí)為容器補(bǔ)水。為了實(shí)現(xiàn)將水位控制在上下限之間，虛線框中合適的為(　　)
12.如圖a所示的邏輯電路，其功能表如圖b所示。為了實(shí)現(xiàn)其功能，圖中虛線框處可選用(　　)
A B F1 F2 F3
0 0 0 1 0
0 1 0 0 1
1 0 1 0 0
1 1 0 1 0
圖b
A.2個(gè)非門 B.2個(gè)或門
C.2個(gè)與門 D.1個(gè)或非門
13.如圖所示是小明設(shè)計(jì)的“兩地控一燈”電路，A、B分別為樓上和樓下的開關(guān)，在兩個(gè)地方通過兩只開關(guān)中任意一個(gè)開關(guān)都可以控制樓梯燈的開或者關(guān)。當(dāng)前狀態(tài)下，燈不亮；無論在哪一端，撥動(dòng)一下開關(guān)，燈點(diǎn)亮；再撥動(dòng)一下開關(guān)，燈熄滅。要實(shí)現(xiàn)以上功能，虛線框中的組合邏輯電路正確的是(　　)
【能力提升篇】
1.由于學(xué)校實(shí)行各年級(jí)分時(shí)段就餐，小明發(fā)現(xiàn)最后一批就餐同學(xué)的飯菜是涼的。他設(shè)計(jì)了如圖a所示的保溫桶，針對(duì)保溫桶的溫度控制系統(tǒng)，溫度控制在60 ℃～70 ℃之間。小明設(shè)計(jì)了如圖b所示的溫度控制電路。請完成以下任務(wù)。
(1)當(dāng)溫度升高時(shí)，熱敏電阻Rt的阻值________(在A.增大；B.不變；C.減小中選擇合適的選項(xiàng)，將序號(hào)填寫在“________”處)；
(2)小明搭接好電路測試時(shí)發(fā)現(xiàn)，Rp只能調(diào)節(jié)上限值和下限值中的一個(gè)，另一個(gè)值無法確定。于是他又設(shè)計(jì)了如圖c所示的溫度控制部分電路。其中Rp1調(diào)下限，Rp2調(diào)上限，IC1和IC2是電壓比較器，當(dāng)輸入電位V＋>V－時(shí)，輸出高電平；當(dāng)輸入電位V＋(3)小明搭接好電路，進(jìn)行上限和下限的調(diào)試，正確的是________(在A.一定要先調(diào)下限再調(diào)上限；B.一定要先調(diào)上限再調(diào)下限；C.可以先調(diào)下限，也可以先調(diào)上限中選擇合適的選項(xiàng)，將序號(hào)填寫在“________”處)；
(4)小明設(shè)計(jì)的控制電路中忘記設(shè)計(jì)加熱時(shí)的指示燈。請你在圖d中虛線框內(nèi)選擇合適的端子連接，利用A、B、C、D四個(gè)接線端子選兩個(gè)實(shí)現(xiàn)加熱時(shí)指示燈V3亮。
(5)小明還想在控制電路中設(shè)計(jì)一個(gè)溫度在60 ℃～70 ℃之間時(shí)的指示燈。請你在圖e中虛線框內(nèi)選擇合適的端子連接，利用A、B、C、D四個(gè)接線端子和一個(gè)二輸入或非門，任選接線端子實(shí)現(xiàn)溫度在60 ℃～70 ℃之間時(shí)指示燈V4亮。
2.小明設(shè)計(jì)了如圖a所示的溫度報(bào)警部分電路。當(dāng)溫度在設(shè)定范圍(20 ℃～30 ℃)內(nèi)時(shí)，綠燈(LED2)亮，否則紅燈(LED1)亮。其中Rt是負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，Rp1、Rp2分別設(shè)定下限與上限溫度。C1、C2是電壓比較器，V＋>V－時(shí)，輸出高電平，V＋(1)為實(shí)現(xiàn)電路功能，圖a虛線框中電路分析正確的是________(在A.可選用1個(gè)或非門；B.可選用2個(gè)或非門；C.可選用1個(gè)與非門；D.可選用1個(gè)或門中選擇合適的選項(xiàng)，將序號(hào)填入“________”處)；
(2)小明對(duì)圖a的電路進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計(jì)了如圖b所示的溫度控制電路。室內(nèi)有人時(shí)：溫度低于下限，加熱器H啟動(dòng)，關(guān)窗；溫度高于上限，加熱器H不啟動(dòng)，開窗；溫度介于上下限之間，加熱器H不啟動(dòng)，關(guān)窗。室內(nèi)無人時(shí)：加熱器H不啟動(dòng)，關(guān)窗。圖b中IC為微波雷達(dá)探測模塊，當(dāng)探測到有人時(shí)，IC輸出高電平，否則輸出低電平。流經(jīng)電機(jī)M的電流方向從左向右時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，開窗；反之，電機(jī)反轉(zhuǎn)，關(guān)窗。為實(shí)現(xiàn)上述功能，請你用不超過四個(gè)2輸入與非門設(shè)計(jì)圖b虛線框中的電路；
(3)在調(diào)試圖b所示電路時(shí)，
發(fā)現(xiàn)當(dāng)窗戶完全打開(或關(guān)閉)時(shí)電機(jī)M不能停止轉(zhuǎn)動(dòng)。為解決這個(gè)問題，小明重新設(shè)計(jì)了電路的輸出部分，增加了K1、K2兩個(gè)限位開關(guān)。當(dāng)窗戶完全打開后，K1被按壓而斷開；當(dāng)窗戶完全關(guān)閉后，K2被按壓而斷開。關(guān)于K1、K2兩個(gè)限位開關(guān)安裝的位置的說法中，正確的是________(在A.K1安裝在A點(diǎn)、K2安裝在B點(diǎn)；B.K1安裝在B點(diǎn)、K2安裝在A點(diǎn)；C.K1安裝在C點(diǎn)、K2安裝在D點(diǎn)；D.K1安裝在D點(diǎn)、K2安裝在C點(diǎn)中選擇合適的選項(xiàng)，將序號(hào)填入“________”處)；
(4)電路搭接完成后進(jìn)行調(diào)試，小明發(fā)現(xiàn)有人且溫度高于上限值時(shí)，窗戶不能正常打開，下列故障原因中不可能的是____________(在A.R2連焊；B.Rt連焊；C.二極管V3接反；D.R5阻值過大中選擇合適的選項(xiàng)，將序號(hào)填寫在“________”處)。
3.小明設(shè)計(jì)制作了一個(gè)雞蛋孵化箱，如圖1為孵化箱控制電路。當(dāng)孵化室內(nèi)溫度低于37度時(shí)，電磁繼電器吸合，閉合電加熱器電路，電加熱器對(duì)孵化室加溫。當(dāng)孵化室溫度達(dá)到39度時(shí)，電磁繼電器釋放，斷開電加熱器電路，電加熱器停止加溫。圖中Rt為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，Rp2用于調(diào)節(jié)下限溫度，Rp3用于調(diào)節(jié)上限溫度，S1、S2為聯(lián)動(dòng)的行程開關(guān)，當(dāng)孵化室門打開時(shí)，S1閉合S2斷開，當(dāng)孵化室門關(guān)閉時(shí)，S1斷開S2閉合，如果孵化室門長時(shí)間未關(guān)閉，無論溫度高低，電加熱器都不加熱。電壓比較器當(dāng)V＋大于V－時(shí)輸出高電平；當(dāng)V－大于V＋時(shí)輸出低電平；IC555芯片功能表如圖2。請回答以下問題：
輸入 輸出
6腳 2腳 4腳 3腳
× × 0 0
＞Vcc ＞Vcc 1 0
任意 ＜Vcc 1 1
＜Vcc ＞Vcc 1 不變
圖2
(1)孵化室門打開時(shí)V1基極電位將________(從A.升高；B.降低中選擇合適的選項(xiàng)，將序號(hào)填入“________”內(nèi))；
(2)圖中蜂鳴器的作用是________(從A.孵化室溫度異常提醒；B.孵化室門長時(shí)間未關(guān)閉提醒；C.孵化完成提醒中選擇合適的選項(xiàng)，將序號(hào)填入“________”內(nèi))；V4的作用是________(從A.孵化室照明；B.電源指示；C.加熱器加熱指示；D.無指示作用中選擇合適的選項(xiàng)，將序號(hào)填入“________”內(nèi))；
(3)請用3個(gè)2輸入與非門將圖中虛線框內(nèi)電路補(bǔ)充完整；
(4)小明對(duì)設(shè)計(jì)好的電路進(jìn)行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)孵化室內(nèi)溫度低于37度，而加熱器沒有加熱，以下措施不可能有效的是________(從A.調(diào)大Rp2阻值；B.減小R6；C.增大R8中選擇合適的選項(xiàng)填“________”內(nèi))。
4.如圖a所示是某收費(fèi)停車場的單通道車輛門禁系統(tǒng)，小明為其設(shè)計(jì)了如圖b所示的實(shí)驗(yàn)電路。車牌識(shí)別正確時(shí)，A點(diǎn)(或B點(diǎn))為高電平，出場收費(fèi)成功后E點(diǎn)出高電平。當(dāng)B點(diǎn)和E點(diǎn)同時(shí)為高電平或者A點(diǎn)為高電平時(shí)，V7發(fā)光，代表閘門打開；車在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)通過進(jìn)場(或者出場)確認(rèn)傳感器時(shí)，V1(或V4)發(fā)出的光被遮擋，V8發(fā)光，代表閘門關(guān)閉。車離開車牌識(shí)別區(qū)時(shí)，A點(diǎn)(或B點(diǎn))為低電平；延時(shí)器輸出的高電平比A點(diǎn)(或B點(diǎn))高電平的持續(xù)時(shí)間長15秒。請完成以下任務(wù)。
(1)車輛準(zhǔn)備進(jìn)場，車牌識(shí)別正確時(shí)，D點(diǎn)的電平為________(在A.高電平；B.低電平；C無法確定中選擇合適的選項(xiàng)，將序號(hào)填入“________”處)；
(2)如圖c所示，電機(jī)(M)電流從“＋”到“－”，電機(jī)正轉(zhuǎn)，打開閘門；電機(jī)電流從“－”到“＋”，電機(jī)反轉(zhuǎn)，關(guān)閉閘門。請?jiān)谔摼€框內(nèi)設(shè)計(jì)繼電器控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)的電路，并標(biāo)明J1、J2，要求三極管采用共發(fā)射極接法。提供的元件有：2個(gè)NPN型三極管、兩個(gè)普通二極管、2個(gè)電阻、2個(gè)繼電器；
(3)小明調(diào)試閘機(jī)時(shí)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)電路存在問題，在進(jìn)場車牌識(shí)別正確時(shí)，________(在A.車未進(jìn)場，閘門的打開與關(guān)閉間隔15秒進(jìn)行；B.閘門打開又立刻關(guān)閉；C.車輛在15秒后才開到進(jìn)場確認(rèn)位置，車進(jìn)場后門保持開啟；D.車在閘門打開15秒內(nèi)進(jìn)場，閘門仍延時(shí)至15秒關(guān)閉中選擇合適的選項(xiàng)，將序號(hào)填入“________”處)；
(4)該系統(tǒng)除了題(3)中的問題之外還有另外一個(gè)問題。當(dāng)進(jìn)場車輛較多有跟車時(shí)，閘門在前一輛車進(jìn)入后關(guān)閉閘門的過程中，閘門會(huì)打到后一輛進(jìn)場的車。請你幫助小明將圖d虛線框1中的電路用簡單的邏輯門進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，要求前一輛車進(jìn)入后關(guān)閉閘門的過程中，如果后面一輛車車牌識(shí)別正確就要重新打開閘門，其他功能與原電路相同(出場跟車問題不用考慮)，要求電路簡單。
專題23　電路設(shè)計(jì)(輸入部分、控制部分、輸出部分)
基礎(chǔ)鞏固篇
1.D　[V2發(fā)光，模擬電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)出低電平。傍晚時(shí)，A出低電平；檢測到下雨，B出高電平。選項(xiàng)A.F＝＋B，不符合。選項(xiàng)B.F＝A＋，不符合。選項(xiàng)C.F＝×B，不符合。選項(xiàng)D.F＝A×，符合，因此選D。]
2.B　[按題意，要滿足A＝1或B＝0時(shí)，F(xiàn)＝0，邏輯表達(dá)式為F＝·B，再化成與非或者或非的表達(dá)形式，。從邏輯關(guān)系式上看，BC都對(duì)，但是這里電路的電源電壓是9 V，B是CMOS電路，C是TTL，TTL的電源電壓是5 V，CMOS是3～18 V。所以只能是B。這個(gè)考的點(diǎn)很偏，而且因?yàn)槠綍r(shí)做題遇到的少，因?yàn)樗季S定式很容易忽略。]
3.C　4.D
5.B　[本題屬創(chuàng)新好題，按邏輯門知識(shí)分析，原題S1按下F出高燈亮，S2按下時(shí)F出低燈滅，邏輯相同即可。]
6.C　7.B　8.A　9.D　10.B　11.A　12.A
13.D　[本題可用代入法。當(dāng)前狀態(tài)(A、B都為0)燈不亮(C為1)，代入四選項(xiàng)后排除B、C選項(xiàng)。當(dāng)A或B由0變1時(shí)，A選項(xiàng)的C輸出不變，A錯(cuò)；D選項(xiàng)的C輸出變0，D對(duì)。]
能力提升篇
1.(1)C　(2)如圖所示
(3)C
(4)兩種方案
(5)四種方案
2.(1)A　(2)如圖所示　(3)D　(4)B
解析　(1)根據(jù)要求列出真值表。
A B F(紅亮0，綠亮1)
低于下限 0 1 0
介于上下限之間 0 0 1
高于上限 1 0 0
(2)根據(jù)要求列出真值表
A B C(有人1，無人0) E(1開窗，0關(guān)窗) F(1加熱，0不加熱)
低于下限 0 1 1 0 1
介于上下限之間 0 0 1 0 0
高于上限 1 0 1 1 0
任意 任意 0 0 0
觀察E列，只有A和C同為1時(shí)，E出1，故E＝。觀察F列，只有B和C同為1時(shí)，F(xiàn)出1，故F＝。(3)J1閉合，電流由左向右，故J1負(fù)責(zé)開窗，J2負(fù)責(zé)關(guān)窗。如果開關(guān)放在AB點(diǎn)，則斷開后，開窗關(guān)窗回路都斷開，電機(jī)無法再次啟動(dòng)，因此限位開關(guān)要放在C、D點(diǎn)。K1為開窗后斷開開關(guān)，要放在D點(diǎn)(J1開窗回路上)，K2為關(guān)窗后斷開開關(guān)，要放在C點(diǎn)(J2關(guān)窗回路)，選項(xiàng)D正確。(4)R2連焊，相當(dāng)于比較器比較電壓為高電平，則A＝0，B＝1為低于下限狀態(tài)，窗戶關(guān)閉，故是可能的；Rt連焊，相當(dāng)于溫度高的狀態(tài)，窗戶應(yīng)打開，故不可能；二極管V3接反，相當(dāng)于J1被斷路，不會(huì)開窗，故是可能的；R5阻值過大，V1截止，相當(dāng)于J1斷開，不會(huì)開窗，故是可能，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。
3.(1)A　(2)B　C(次序不可顛倒)
(3)如圖所示　(4)C
解析　(1)當(dāng)孵化室門打開時(shí)，S1閉合S2斷開，當(dāng)孵化室門關(guān)閉時(shí)，S1斷開S2閉合，我們只要看左邊部分，S1斷開，S2閉合電容放電，S1閉合S2斷開電容充電，孵化室門打開時(shí)，S1閉合，電容充電，V1的基極電位慢慢上升。(2)V1導(dǎo)通，26為高，3為低，蜂鳴器報(bào)警。所以是門打開時(shí)報(bào)警。觸發(fā)器輸出端，V2導(dǎo)通時(shí)，V4也是亮的，所以是工作指示燈。(3)圖中Rt為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，Rp2用于調(diào)節(jié)下限溫度，Rp3用于調(diào)節(jié)上限溫度，當(dāng)孵化室門打開時(shí)，S1閉合S2斷開，當(dāng)孵化室門關(guān)閉時(shí)，S1斷開S2閉合，如果孵化室門長時(shí)間未關(guān)閉，無論溫度高低，電加熱器都不加熱。
(4)小明對(duì)設(shè)計(jì)好的電路進(jìn)行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)孵化室內(nèi)溫度低于37度，而加熱器沒有加熱，可能是B沒有出1，所以調(diào)大Rp2阻值可以。第二就是觸發(fā)器已經(jīng)出高電平，所以要調(diào)大Ib，減小R6阻值可以增大Ib，增大R8，Ib不會(huì)變。
4.(1)B　(2)如圖所示　(3)C
(4)如圖所示
解析　(1)車輛準(zhǔn)備進(jìn)場，車牌識(shí)別正確時(shí)，A點(diǎn)為高電平，三極管V3導(dǎo)通，三極管V2導(dǎo)通，車還沒有通過進(jìn)場確認(rèn)傳感器，V1發(fā)出的光照射Rg1，Rg1阻值小，所以D點(diǎn)的電平為低電平。答案為B。(2)V7發(fā)光，代表閘門打開，G點(diǎn)為高電平，F(xiàn)點(diǎn)為低電平，此時(shí)電機(jī)(M)電流從“＋”到“－”，電機(jī)正轉(zhuǎn)，即繼電器J1吸合，J2釋放；V8發(fā)光，代表閘門關(guān)閉，G點(diǎn)為低電平，F(xiàn)點(diǎn)為高電平，此時(shí)電機(jī)(M)電流從“－”到“＋”，電機(jī)反轉(zhuǎn)，即繼電器J2吸合，J1釋放。(3)車輛準(zhǔn)備進(jìn)場，進(jìn)場車牌識(shí)別正確時(shí)，A點(diǎn)為高電平，觸發(fā)器的上輸入端為1，C、D都為0，觸發(fā)器的下輸入端為0，閘門打開。因延時(shí)器輸出的高電平比A點(diǎn)(或B點(diǎn))高電平的持續(xù)時(shí)間長15 s，當(dāng)車輛在15秒后才開到進(jìn)場輸入位置，延時(shí)器輸出已為0，三極管V3、V2都截止，D點(diǎn)電位為0。進(jìn)場車牌識(shí)別后，A點(diǎn)電位也是0，觸發(fā)器輸入為0、0，車進(jìn)場后閘門保持開啟。因此答案為C。(4)15 s內(nèi)進(jìn)場確認(rèn)A點(diǎn)電位為0、D點(diǎn)電位為1，觸發(fā)器輸入0、1，輸出1、0，閘門開始關(guān)閉；當(dāng)車輛較多有跟車時(shí)，后一輛車進(jìn)場識(shí)別正確，A點(diǎn)又為1，只要滿足F為0，即觸發(fā)器的輸入又為1、0，閘門重新打開。邏輯表達(dá)式為：F＝AD，其他功能與原電路相同。

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