电工电子技术 课件 6任务一、十字路口交通信号灯的逻辑功能分析

任务一、十字路口交通信号灯的逻辑功能分析电工电子技术

黄燕华任务导学生活中交通信号灯指挥着行人和车辆的出行安全，交通信号灯的控制与前面几个项目中的控制电路有什么区别?(提示:可从交通信号灯的电参数特点上分析)

任务导学交通信号灯的控制中每盏灯的状态只有两种，即亮或不亮；各盏灯之间是一种随机组合的形式，即交通信号灯的控制是一种逻辑控制，而前面几个项目学习的控制电路属于模拟电路。任务情境现有一城乡街道的十字交叉路口处南北方向和东西方向各设置有一组红、黄、绿交通信号灯，其中，绿灯亮的时间为２５ｓ，闪动３ｓ，黄灯亮的时间为２ｓ，红灯亮的时间为３０ｓ。简要分析交通信号灯的表示方法，并绘制逻辑电路图。任务实施１)电路中电信号有几种类型?分别是什么?各有什么特点?２)交通信号灯的亮或灭属于什么信号?如何表示这种信号?(提示:如何表示两种互异的状态)３)什么是逻辑关系?有几种基本的逻辑关系?有几种复合逻辑关系，分别是哪些?４)单方向上(比如南北方向)有一组交通信号灯，分别为红、黄、绿共三盏灯，红、黄、绿三种信号灯某个时刻正常工作的状态有哪些?将这些状态组合填入表６-１中。交通信号灯的状态组合交通信号灯的种类交通信号灯正常工作状态绿灯黄灯红灯状态一

状态二

状态三

５)如何表示某个时刻信号灯的工作状态?一组灯某一时刻的逻辑关系是什么?每种工作状态(不同时刻的信号灯)之间的逻辑关系是什么?６)如何用波形图来表示单方向上一个周期内红、黄、绿灯正常的工作状态?假设用输入变量“Ｇ”表示绿灯，Ｙ”表示黄灯，“Ｒ”表示红灯，用“１”表示灯亮，“０”表示灯灭，其中绿灯亮的时间为２５ｓ，闪烁时间为３ｓ，黄灯亮的时间为２ｓ，红灯亮的时间为３０ｓ，“Ｔ”为矩形脉冲波，周期为１ｓ，在图６-１中绘制出红、黄、绿三种灯在一个周期内的状态波形。交通信号灯正常状态下的矩形脉冲波形图７)如何用逻辑函数式来表示单方向交通信号灯的正常工作状态?完成表６-２。交通信号灯正常工作状态逻辑表达式８)用逻辑符号表示单方向交通信号灯正常工作状态的逻辑电路图，将工作状态为红灯亮，黄灯、绿灯灭的逻辑电路图绘制在图６-２中。知识链接一、数字信号与数字电路二、基本逻辑关系与基本逻辑门电路

一、数字信号与数字电路电工电子技术

黄燕华一.模拟信号与数字信号模拟信号:随时间连续变化的电信号。tu0tu0tu00ut数字信号与数字电路数字信号举例：对机械零件计数光电转换整形电路放大电路电光源二.数字信号与数字电路的特点ut0000011111.数字信号不连续变化。信号的变化发生在一系列离散的瞬间。数值变化是阶跃的形式。“0”和“1”是两个符号。2.数字信号有信号－数字电路呈现高电平—用“1”表示。没有信号－数字电路呈现低电平—用“0”表示。3.数字电路只有两个稳定状态。特别适宜于集成化。数字电路抗干扰能力强、工作可靠性高、精度高、数字信息便于长期保存和读数。二、基本逻辑关系与基本逻辑门电路电工电子技术

黄燕华(一)与逻辑和二极管与门输入信号(条件)开关SA和SB的状态(闭合或断开)二值信号。输出信号(结果)灯泡的状态(亮或暗)二值信号。逻辑关系:只有输入信号－开关SA

、SB全都闭合,输出信号－灯才被点亮。与逻辑关系:只有当决定一件事情的条件全都具备之后,这件事情才能发生。这种逻辑关系就称为与逻辑。输入SA输出USB与门电路输入SA输出USB二极管与门电路输入信号:VA和VB，作为原因(条件)，高电平(+3V

)或低电平(+0.3V)输出信号:VY，作为结果ABVDAVDBY12VR输入输出(1)输入信号VA=+0.3V、VB=+0.3V

VDA、VDB承受正偏电压、导通－理想二极管处理。

ABVDAVDBY12VR0.3VVDAABVDBY12VR0.3VVYY=+0.3V

输出低电平。逻辑关系:二极管VDB承受的正偏电压高，优先导通。输出信号VY≈+0.3V。使二极管VDA承受反偏电压，截止。RABVDAY12VVDB0.3V3VY12VR3V0.3VABVDAVDB(2)输入信号VA=+3V、VB=+0.3V输出VY≈+0.3V，低电平。(3)输入信号VA=VB=+3V，二极管VDA和VDB承受同样的正偏电压，同时导通，使输出信号VY≈+3V。

ABVDAVDBY12VR12VVDAABVDBYR3V3VVY≈+3V，输出高电平。总结只有当输入信号全都是高电平时，输出才是高电平。输入信号中只要有一个（或几个）是低电平时，输出就是低电平。对于输出高电平来说，满足与逻辑关系—与门电路。

VAVB

VY0.3V0.3V0.3V0.3V3.0V0.3V3.0V0.3V0.3V3.0V3.0V3.0V输出电平与输入电平之间的关系（二）真值表高电平用1表示—逻辑1低电平用0表示—逻辑0

ABY000010100111与门真值表逻辑变量：A

、B

、

Y取值只能是1或0。输入逻辑变量的全部取值组合—n个输入逻辑变量，共有种取值组合。与门逻辑功能全1出1，有0出0(三)逻辑函数式输入逻辑变量

A、B、C等。输出逻辑变量Y：取值取决于输入逻辑变量，是一种函数关系，称为逻辑函数，并且用逻辑函数式表示。与逻辑函数式Y=A·BY=AB或与逻辑又称为逻辑乘。读做“Y等于A与B”。与逻辑运算规则0·0=00·1=01·0=01·1=1CYAB＆与门图形符号Y=A·B·C例子YAB＆输入B

控制脉冲输入A矩形脉冲系列·BYA门开启门被封锁门被封锁或逻辑关系或逻辑：决定一件事情的几个条件中,只要有一个条件具备,这件事情就会发生。U输出输入SASB或门电路(一)二极管或门电路(1)输入VA=VB=+0.3V，二极管VDA和VDB承受正偏电压，导通，输出VY

=+0.3V。0.3VVDAVDBABY12VRVDAVDBABY12VR(2)输入VA=+3V、VB=+0.3V，二极管VDA承受的正偏电压高，优先导通，

输出V

Y=+3V。同时，使VDB承受反偏电压，截止。这时，输出VY

=+3V

。若输入VA=+0.3V、VB=+3V，情况与上相似，输出

VY

=+3V。

3V0.3VVDAVDBABY12VR3V3V(3)输入VA=VB=+3V，二极管VDA和VDB承受相同的正偏电压，同时导通，输出

VY

=+3V。

ABY000011101111（二）真值表或逻辑全0出0，有1出1（三）逻辑函数式Y=A+B或逻辑又称逻辑加1+1=1或逻辑运算规则0+0=00+1=11+0=1正逻辑规定逻辑1表示高电平、逻辑0表示低电平。负逻辑规定逻辑1表示低电平、逻辑0表示高电平。或门图形符号Y=A+B+CY≥1ABC非逻辑和非门电路（一）非逻辑和非门非逻辑就是对一个逻辑变量取“反”。即对这个逻辑变量加以否定—对于高电平的否定是低电平；对于低电平的否定是高电平。非门电路非门(反相器)非门图形符号非逻辑函数式1AY非门的特点：它只有一个输入端，且输出端的逻辑状态与该输入端的逻辑状态相反：当输入端是高电平时，输出是低电平；输入端是低电平时，输出是高电平。非逻辑真值表

AY

0110非逻辑运算规则例如A=1则例如A=0则（二）三极管非门电路0UiHtuiUiL0tu0UCCUCESRC+UCCu0++—RBui—单管共射极放大电路输出信号与输入信号反相。0UiHtuiUiL0tu0UCCUCESRC+UCCu0++—RBui—输入低电平ui=UiL=+0.3V，UBE＜死区电压(+0.5V)，三极管截止，IC≈0。电路输出高电平uo≈UCC。0UiHtuiUiL0tu0UCCUCESRC+UCCu0++—RBui—输入高电平ui=UiH，三极管发射结正偏，且使其饱和导通，电路输出低电平。该低电平数值即为三极管饱和管压降uo≈UCES≈0.3V。任务实施１)电路中电信号有几种类型?分别是什么?各有什么特点?我们的电路中有两种信号，分别是模拟电路中的模拟信号和数字电路中的数字信号。模拟信号是随时间连续变化的电信号，而数字信号是在时间和数值上都不连续变化的信号。２)交通信号灯的亮或灭属于什么信号?如何表示这种信号?(提示:如何表示两种互异的状态)交通信号灯的亮和暗是两种确定的状态，属于数字信号，在数值上是阶跃变化的，不连续的。我们可以用“0”和“1”两个符号来表示，如用“0”表示没有信号输出，即灯暗，对应的电路状态为低电平；用“1”表示有信号输出，即灯亮，对应的电路状态为高电平。３)什么是逻辑关系?有几种基本的逻辑关系?有几种复合逻辑关系，分别是哪些?“逻辑”泛指事物或思维的规律性。数字电路所处理的输出信号与输入信号之间是有确定的规律性和因果关系的，即有确定的逻辑关系的。有三种基本的逻辑关系，分别是与、或、非；基本的逻辑关系之间相互组合可得到与非、或非、与或非等复合的逻辑关系。４)单方向上(比如南北方向)有一组交通信号灯，分别为红、黄、绿共三盏灯，红、黄、绿三种信号灯某个时刻正常工作的状态有哪些?将这些状态组合填入表６-１中。交通信号灯的状态组合交通信号灯的种类交通信号灯正常工作状态绿灯黄灯红灯状态一

状态二

状态三

交通信号灯的状态组合５)如何表示某个时刻信号灯的工作状态?一组灯某一时刻的逻辑关系是什么?每种工作状态(不同时刻的信号灯)之间的逻辑关系是什么?我们可以用逻辑函数式来表示交通信号三盏灯之间的逻辑关系。一种状态之间的各逻辑变量之间的逻辑关系是“与”的逻辑关系，每组状态之间是逻辑“或”的关系。