8、逻辑电路和控制电路.ppt

教育科学出版社教育科学出版社 选修选修3-13-1 夏玉强 世界第一台电子计算机世界第一台电子计算机19461946年研制成功。共使年研制成功。共使用了用了1800018000个电子管，个电子管，15001500个继电器。占地个继电器。占地15001500平方平方英尺，重达英尺，重达3030吨，耗电量吨，耗电量150150千瓦，运算速度为每秒千瓦，运算速度为每秒50005000次。次。逻辑电路是计算机和自动化设备中的重要组成逻辑电路是计算机和自动化设备中的重要组成部分。它是指输出与输入之间存在一定的逻辑关系部分。它是指输出与输入之间存在一定的逻辑关系的电路。最简单、最直观的逻辑电路是有触点的开的电路。最简单、最直观的逻辑电路是有触点的开关电路。关电路。逻辑电路逻辑电路所谓有触点的开关是指由手动或继电器控制的开关。所谓有触点的开关是指由手动或继电器控制的开关。有触点的开关有触点的开关AP输入和输出真值量表输入和输出真值量表输入：输入：开关开关“通通”和和“断断”。若通记为。若通记为“1”，则断，则断为为“0”。输出：输出：灯亮记为灯亮记为“1”，则，则不亮记为不亮记为“0”。这就出现输入这就出现输入“1 1”时与之对时与之对应的输出是应的输出是“1 1”还是还是“0 0”。这就出现输入这就出现输入“0 0”时与之对时与之对应的输出是应的输出是“0 0”还是还是“1 1”。AP0011一个简单的电路：一个简单的电路：1、开关、开关“与与”电电路路BPA输入和输出真值量表输入和输出真值量表ABP000100010111“与与”门电路。门电路。与：有与：有“和和”、“跟跟”的含的含义。义。在这里有在这里有“我和你我和你”的意思。的意思。即：我和你都通才有输出的即：我和你都通才有输出的意思。意思。一、常见的逻辑电路：一、常见的逻辑电路：PAB输入和输出真值量表输入和输出真值量表ABP000101011111输入端一些部分处于不输入状态时也输入端一些部分处于不输入状态时也会有输出。会有输出。“或或”门电路。门电路。或：有或：有“选择选择”、“不肯定不肯定”的意思的意思2、开关、开关“或或”电电路路AP输入和输出真值量表输入和输出真值量表AP10013、开关、开关“非非”电电路路二、几个控制电路实例：二、几个控制电路实例：例题例题1:自动门控制电路自动门控制电路 要求：有人从门外要进门或从门内要出门时门会自动要求：有人从门外要进门或从门内要出门时门会自动打开，同时有人从门外和门内走来时，门也会自动打开。打开，同时有人从门外和门内走来时，门也会自动打开。电路图如图所示：电路图如图所示：自动门的控制电路自动门的控制电路真值表：真值表：A BP010100110111例题例题2：举重裁判控制器：举重裁判控制器 要求：三个裁判要求：三个裁判A(主裁判主裁判)、B(副裁判副裁判)、C(副裁判副裁判)，只有，只有当三个裁判同时按下自己面前的按钮或主裁判和一个副裁判同当三个裁判同时按下自己面前的按钮或主裁判和一个副裁判同时按下自己面前的按钮，指示杠铃稳当举起的灯泡时按下自己面前的按钮，指示杠铃稳当举起的灯泡P才亮。才亮。电路图如图所示：电路图如图所示：电路图电路图真值表真值表例例3：楼梯开关电路：楼梯开关电路要求：不论从楼上、楼下均可开、关楼梯灯。电路图如图所示：要求：不论从楼上、楼下均可开、关楼梯灯。电路图如图所示：三、用二极管实现三、用二极管实现“与与”电路电路和和“或或”电路电路 (1)(1)有触点开关的缺点：有触点开关的缺点：触点易磨损、金属疲劳以及运动部件的动作速度慢导致可靠性较差。触点易磨损、金属疲劳以及运动部件的动作速度慢导致可靠性较差。(2)(2)晶体管的优点：晶体管的优点：没有运动部件、动作速度快，可靠性高。没有运动部件、动作速度快，可靠性高。四、集成电路与电子计算机四、集成电路与电子计算机 (1)第一台电子计算机诞生于第一台电子计算机诞生于1946年，主要由电子管和继电器组年，主要由电子管和继电器组成。成。(2)1956年研制成晶体管计算机成为第二代电子计算机的开端。年研制成晶体管计算机成为第二代电子计算机的开端。(3)1958年研制成第一个半导体集成电路，年研制成第一个半导体集成电路，1964年生产出的由混年生产出的由混合集成电路作为主要电子器件的第三代电子计算机，运算速度达每合集成电路作为主要电子器件的第三代电子计算机，运算速度达每秒几百万次。秒几百万次。(4)1975年以后采用大规模和超大规模集成电路制成的第四代电年以后采用大规模和超大规模集成电路制成的第四代电子计算机，运算速度达每秒几百万次到几亿次。今天更达到每秒子计算机，运算速度达每秒几百万次到几亿次。今天更达到每秒1015次。次。目前计算机使用的目前计算机使用的“继电器继电器”是电子继电是电子继电器。器。但要提高计算速度，目前的以半导体材料为基础的集但要提高计算速度，目前的以半导体材料为基础的集成技术日益走向它的极限。成技术日益走向它的极限。目目前前的的研研发发方方向向生物计算机生物计算机量子计算机量子计算机超导计算机超导计算机光计算机光计算机