1、1、简单逻辑电路、简单逻辑电路模模 拟拟 信信 号号1、正弦信号、正弦信号 三角波三角波 方波方波 锯齿波锯齿波 2、脉冲信号、脉冲信号 自然界大部分信息以连续变化的物理量形式出现，例如：自然界大部分信息以连续变化的物理量形式出现，例如：温度、压力、速度等，它们在时间和数值上具有连续变化的温度、压力、速度等，它们在时间和数值上具有连续变化的特点，在一定范围内可取任意实数值，通常称之为模拟量。特点，在一定范围内可取任意实数值，通常称之为模拟量。表示模拟量的电信号称为模拟信号。表示模拟量的电信号称为模拟信号。周期性模拟电信号 位移位移（s-t）速度速度（v-t）温度温度（比热容）力力 声音声音 电
2、流电流（电磁波）自然界的模拟信号自然界的模拟信号模拟信号的特点模拟信号的特点1、物理量随时间连续变化、物理量随时间连续变化tu8765432102、物理量的幅值（大小）连续变化、物理量的幅值（大小）连续变化 数数 字字 信信 号号还有一类物理量在时间和数值上离散存在，它们还有一类物理量在时间和数值上离散存在，它们的大小以及每次的增减变化都是某个最小单位的整的大小以及每次的增减变化都是某个最小单位的整数倍，这一类物理量称为数字量。数倍，这一类物理量称为数字量。表示数字量的电信号称为数字信号。表示数字量的电信号称为数字信号。数字信号数字信号模拟信号与数字信号的转换模拟信号与数字信号的转换AD转换转
3、换 模拟模拟信号信号（Analog）数字数字信号信号（Digital）0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 音乐音乐(模拟信号）模拟信号）数字信号数字信号 声卡声卡 录音录音 还原还原 模拟信号如何变成数字信号？模拟信号如何变成数字信号？采样时刻采样时刻t 1t 2t 3t 4t 5采样电压采样电压采样采样 量化量化 876543210t量化值/v量化信号量化信号 时间离散时间离散 数值离散数值离散 47224近似值近似值 876543210
4、tut 1t 2t 3t 4t 5声音信息声音信息 4.46.71.92.33.6采集频率越高，误差越小。采集频率越高，误差越小。量化信号量化信号 二进制代码二进制代码 计算机计算机数数 字字 信信 号号 取样时刻取样时刻t 1t 2t 3t 4t 5量化值量化值47224量化量化 编码编码 876543210t量化值/v量化信号量化信号 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0tu50接近接近0V用用0表示；接近表示；接近5V用用1表示。表示。01000111001000100100二进制代码二进制代码数字信号的特点数字信号的特点1、时间不连续：只选取时
5、间轴上特定时刻的信息。、时间不连续：只选取时间轴上特定时刻的信息。2、幅值不连续：幅值取近似（量化）值。、幅值不连续：幅值取近似（量化）值。876543210tut 1t 2t 3t 4t 5876543210t /vtu0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0转转换换过过程程采样采样 量化量化 编码编码 模拟电路和数字电路模拟电路和数字电路处理模拟信号的电路称为处理模拟信号的电路称为模拟电路模拟电路。处理数字信号的电路称为处理数字信号的电路称为数字电路数字电路。数字电路不仅能对数字信号进行数数字电路不仅能对数字信号进行数值运算，而且具有逻辑运算和逻辑判值
6、运算，而且具有逻辑运算和逻辑判断功能，所以又称为断功能，所以又称为逻辑电路逻辑电路。逻辑电路主要研究输入信号和输出逻辑电路主要研究输入信号和输出信号之间的逻辑关系。信号之间的逻辑关系。门门 电电 路路逻辑电路由门电路组合而成。逻辑电路由门电路组合而成。最基本的门电路是：最基本的门电路是：与门、或门、非门与门、或门、非门与与 门门开关开关S S1 1开关开关S S2 2灯泡灯泡L L断开断开断开断开灭灭断开断开闭合闭合灭灭闭合闭合断开断开灭灭闭合闭合闭合闭合亮亮S1LS2S1 和和 S2 有有 4 种组合种组合 控制条件控制条件 控制结果控制结果 这样一种输入和输出的关系，就称为这样一种输入和输
7、出的关系，就称为“与与”逻辑关系逻辑关系 逻辑电路研究的，是输入和输出之间的因果关系。逻辑电路研究的，是输入和输出之间的因果关系。真真 值值 表表 输入输入输出输出ABZ000010100111ABZ规定：规定：开关开关 闭合为闭合为 1，断开为，断开为 0灯泡灯泡 亮为亮为 1，熄灭为，熄灭为 0 电路符号电路符号 波形图波形图t1 t2 t3 t4ABZt 10000111u ABZABZt1000t2100t3010t4111实验器材：逻辑电路实验器实验器材：逻辑电路实验器与门与门 或门或门 非门非门 其它模块其它模块上开关上开关 下开关下开关 蜂鸣器蜂鸣器 光照传感器光照传感器 温度传
8、感器温度传感器 “与门与门”模块ABZ输入输入 B 输入输入 A 输出输出 Z 指示灯指示灯 不必了解模块的内部电路，只须知道这个模不必了解模块的内部电路，只须知道这个模块的两个输入端和输出端之间存在块的两个输入端和输出端之间存在“与与”逻辑逻辑关系，使用中把它当作关系，使用中把它当作“与门与门”看待。看待。输入端为输入端为 1，指示灯点亮；输入端为，指示灯点亮；输入端为 0，指，指示灯熄灭。示灯熄灭。“开关开关”模块 和“灯灯”模块S1LS2“断开断开”、“闭合闭合”是指开关的状态是指开关的状态断开为断开为 0；闭合为；闭合为 1“灭灭”、“亮亮”是指小灯的状态是指小灯的状态灭为灭为 0；亮
9、为；亮为 1用逻辑电路实验器完成与门与门实验不断改变两个输入端的状态，观察输出端对应的状态，不断改变两个输入端的状态，观察输出端对应的状态，对照真值表，理解对照真值表，理解“与门与门”的输入和输出之间的逻辑关系。的输入和输出之间的逻辑关系。或或 门门输入输出ABZ000011101111ABZ1具有具有“或或”逻辑关系的电逻辑关系的电路路 真值表真值表 S2LS1用逻辑电路实验器完成或门或门实验改变两个输入端的状态，观改变两个输入端的状态，观察输出端对应的状态，对照真察输出端对应的状态，对照真值表，理解值表，理解“或门或门”输入和输输入和输出之间的逻辑关系。出之间的逻辑关系。S2LS1非非 门
10、门Z1A输入输出AZ0110具有具有“非非”逻辑关系的电逻辑关系的电路路 真值表真值表 AL用逻辑电路实验器完成非门非门实验改变输入端的状态，观察输出端对应的状态，对照真值改变输入端的状态，观察输出端对应的状态，对照真值表，理解表，理解“非门非门”输入和输出之间的逻辑关系。输入和输出之间的逻辑关系。AL教教 材材 中中 的的 例例 题题温度传感器温度传感器 变阻器变阻器温度传感器温度传感器应用非门构成的火警报警器电路应用非门构成的火警报警器电路 5V1拓展联想拓展联想与非门与非门ABZ输入一级输出最终输出ABZ0Z0001010110011110真值表真值表 用逻辑电路实验器完成与非门与非门实
11、验AB1ZABZ指示灯显示：指示灯显示：1、与门的输出状态、与门的输出状态2、非门的输入状态、非门的输入状态 教材中的习题教材中的习题 2下开关下开关 下开关下开关下开关下开关用或门构成的车门报警电路用或门构成的车门报警电路 5V10VABZ教材中的习题教材中的习题 3上开关上开关 光照传感器光照传感器 蜂鸣器蜂鸣器 用与门构成的防盗报警器电路用与门构成的防盗报警器电路 5V光照传感器光照传感器 上开关上开关 0VABZ习题习题6:逐个分析各门电路的逻辑关系逐个分析各门电路的逻辑关系 AB1Z1001111简简 单单 设设 计计CABZ列出真值表与实验结果进行对照列出真值表与实验结果进行对照
12、设计要求：设计要求：孩子打算出游，只需父母一方陪同即可成行。孩子打算出游，只需父母一方陪同即可成行。父亲父亲A 母亲母亲B 孩子孩子C 出行出行Z 1设计：设计：简简 单单 设设 计计光控路灯光控路灯01夜晚，光敏电阻变大，灯点亮。夜晚，光敏电阻变大，灯点亮。白天，光敏电阻变小，灯不亮；白天，光敏电阻变小，灯不亮；015V10VAZ00 1夜晚，当温度低于设定值时，暖风机开始工作夜晚，当温度低于设定值时，暖风机开始工作 白天，无论温度如何，暖风机都不工作白天，无论温度如何，暖风机都不工作 01夜晚，当温度高于设定值时，暖风机停止工作夜晚，当温度高于设定值时，暖风机停止工作 0010 11简简
13、单单 设设 计计光控、温控暖风机光控、温控暖风机 1深深 入入 研研 究究BZAEBFAbaCABABA、B在何种状态下使小灯熄灭在何种状态下使小灯熄灭 A、B、C在什么状态下使小灯点亮在什么状态下使小灯点亮 三与门三与门 2只开关控制只开关控制1盏灯盏灯 二人抢答器二人抢答器 具有具有“记忆记忆”功能的小灯功能的小灯 ABCZBA使用使用逻辑分析传感器逻辑分析传感器测量逻辑电路测量逻辑电路t1 t2 t3 t4ABZt 10000111u 波形图波形图 与与 门门t1：A=0，B=0，Z=0；t2：A=1，B=0，Z=0；t3：A=0，B=1，Z=0；t4：A=1，B=1，Z=1。开关开关A
14、 开关开关B 小灯小灯Z t1 t2 t3 t4或或 门门t1：A=0，B=0，Z=0；t2：A=1，B=0，Z=1；t3：A=0，B=1，Z=1；t4：A=1，B=1，Z=1。t1 t2 t3 t4开关开关B 小灯小灯Z 开关开关A 非非 门门与与 非非 门门输入口输出口连接线ABECDABCDE与门输出与门输出 非门输入非门输入 或或 非非 门门开关开关A 小灯小灯Z 开关开关B 或门输出（非门输入）或门输出（非门输入）2、简单的模块式电路、简单的模块式电路学习包学习包自动控制与模块机器人自动控制与模块机器人机器人由传感器、控制器和执行器机器人由传感器、控制器和执行器三个模块组成三个模块组
15、成 外界信息外界信息感觉器官感觉器官 传感器传感器 控制器控制器 执行器执行器 大大 脑脑 肌肌 肉肉 相当于人的感觉器官、大脑和肌肉相当于人的感觉器官、大脑和肌肉 模块机器人的构成模块机器人的构成模块机器人分为传感器模块、控制器模块和执行器模块三部分。模块机器人分为传感器模块、控制器模块和执行器模块三部分。传感器插口传感器插口 蜂鸣器蜂鸣器 数码管数码管 执行器插口执行器插口 复位键复位键 选择键选择键 运行键运行键 电源电源 控制器模块控制器模块 微控制器微控制器 计算机有两大功能：计算机有两大功能：1、信息处理功能，例如：文字、图像、信息处理功能，例如：文字、图像、声音处理，信息检测等。
16、声音处理，信息检测等。2、对外控制功能：、对外控制功能：微控制器微控制器。微控制器又称单片机，智能化家用电器中微控制器又称单片机，智能化家用电器中都嵌有微控制器。都嵌有微控制器。传感器模块传感器模块 光传感器光传感器 声传感器声传感器 温度传感器温度传感器 磁传感器磁传感器 触发传感器触发传感器 循迹传感器循迹传感器 红外线传感器红外线传感器 传感器将自然界的各种信息转化成电信号，传感器将自然界的各种信息转化成电信号，它是实现自动控制的首要环节。它是实现自动控制的首要环节。执行器模块执行器模块警报器模块警报器模块 电风扇电风扇 动力小车模块动力小车模块 电动机模块电动机模块 自动门自动门 小灯
17、模块小灯模块 彩灯模块彩灯模块 自动控制的目的，就是要随心所欲地控制这些电器、机械装置。自动控制的目的，就是要随心所欲地控制这些电器、机械装置。程序下载程序下载1、机器人表演、机器人表演 选用小车作为执行器，控制程序选用选用小车作为执行器，控制程序选用“即时控制即时控制”。先插入先插入循迹传感器循迹传感器。程序启动后，手持小车，此时车轮。程序启动后，手持小车，此时车轮不会转动。将小车放在桌面上，小车立即向前开动。不会转动。将小车放在桌面上，小车立即向前开动。换上红外线传感器，重新启动程序，小车原地不换上红外线传感器，重新启动程序，小车原地不动，用手接近红外线传感器，小车立即前进。动，用手接近红
18、外线传感器，小车立即前进。演示演示传感器传感器在自动控制中的检测作用。在自动控制中的检测作用。演示演示不同程序的控制作用不同程序的控制作用：插入循迹传感器，分别下载插入循迹传感器，分别下载“边沿小车边沿小车”和和“循循迹小车迹小车”。由于控制程序不同，整个装置的功能也不。由于控制程序不同，整个装置的功能也不同。同。2、传、传 感感 器器 实实 验验触发传感器触发传感器 即时控制程序即时控制程序 小灯小灯 先利用触发传感器控制小灯，表明传感器和执行器先利用触发传感器控制小灯，表明传感器和执行器之间一一对应的关系。之间一一对应的关系。更换不同的传感器更换不同的传感器了解传感器在自动控制了解传感器在
19、自动控制中的作用。中的作用。即时控制程序即时控制程序 声音声音光光红外线红外线磁场磁场温度温度3、控、控 制制 器器 实实 验验用同一个传感器、同一个执行器，不同的控制程序来用同一个传感器、同一个执行器，不同的控制程序来产生不同的效果，从而体现控制程序的作用。产生不同的效果，从而体现控制程序的作用。即时控制即时控制 延时控制延时控制 定时亮灯定时亮灯 非门控制非门控制 变速风扇变速风扇 定时灭灯定时灭灯 航标警示灯航标警示灯 计数自动门计数自动门 数字显示警报器数字显示警报器 4、执、执 行行 器器 实实 验验 各种装置之所以能够各种装置之所以能够自动地实现某项功能，自动地实现某项功能，就是由
20、于控制程序根据就是由于控制程序根据传感器采集的外部信息，传感器采集的外部信息，经过处理后，通过指令，经过处理后，通过指令，实现了自动化的全过程。实现了自动化的全过程。光控警报器光控警报器 光控电风扇光控电风扇 光控自动门光控自动门 光控动力小车光控动力小车 光控抛球器光控抛球器 光控彩灯光控彩灯 5、学生分组设计、学生分组设计 设计方案可以有多种途径：设计方案可以有多种途径：改变组合方式改变组合方式 提出一个自动化控制的设想，利用模块机器人现有的模块提出一个自动化控制的设想，利用模块机器人现有的模块（包括程序），通过新的组合来模拟这种装置。（包括程序），通过新的组合来模拟这种装置。？种组合种组
21、合 8个个 70种程序种程序 5个个 请同学算一下：请同学算一下：改换情景改换情景红外定时电风扇红外定时电风扇红外线、电风扇红外线、电风扇 原有方案原有方案 新设计方案：新设计方案：情景：定时亮灯情景：定时亮灯模块：声、灯模块：声、灯控制程序：不改变控制程序：不改变自己编程：自己编程：利用现有传感器和执行器进行创作利用现有传感器和执行器进行创作 小车走矩形小车走矩形 小灯闪烁小灯闪烁 小车走黑线小车走黑线 光照警报器光照警报器 自己动手：自己动手：制作简单的传感器、执行器制作简单的传感器、执行器用控制器控制玩具用控制器控制玩具简单设计简单设计（例题）（例题）1、分析：、分析：有两个控制条件（有
22、两个控制条件（1、光照强弱，、光照强弱，2、是否有人靠近），一个被控、是否有人靠近），一个被控对象（指示灯）。两个控制条件与指示灯之间可能是对象（指示灯）。两个控制条件与指示灯之间可能是“与与”逻辑关系，逻辑关系，也可能是也可能是“或或”逻辑关系。逻辑关系。经过分析，确认经过分析，确认“或或”逻辑关系。逻辑关系。光照强弱光照强弱 是否有人靠近是否有人靠近 指示灯指示灯 1设计要求：设计要求：设计一盏指示灯。白天指示灯自动点亮，夜晚自动熄灭。夜间如设计一盏指示灯。白天指示灯自动点亮，夜晚自动熄灭。夜间如果有人加班，被传感器检测到信号时，灯自动点亮；当人离开后，指果有人加班，被传感器检测到信号时，
23、灯自动点亮；当人离开后，指示灯自动熄灭。示灯自动熄灭。简单设计简单设计（例题）（例题）光照传感器光照传感器 红外线传感器红外线传感器 小灯模块小灯模块 3、选择、选择“或门控制或门控制”程序程序 程序运行后，当有光照或者有物体接近红外线传感器时，程序运行后，当有光照或者有物体接近红外线传感器时，小灯点亮。小灯点亮。2、选择模块：、选择模块：组装组装 简单设计简单设计电风扇电风扇要求：温度升高，有人靠近时，电风扇转动，除此之要求：温度升高，有人靠近时，电风扇转动，除此之外都不转动。外都不转动。与门控制程序与门控制程序 红外线传感器红外线传感器 温度传感器温度传感器 简单设计简单设计门禁装置门禁装
24、置要求：当门关闭时，报警器不工作；当门打开时，报要求：当门关闭时，报警器不工作；当门打开时，报警器工作。警器工作。非门控制程序非门控制程序 磁铁磁铁 简单设计简单设计物件报警器物件报警器或非门控制程序或非门控制程序 要求：白天，物件可以任意移动；夜晚，当物件离开桌面时，要求：白天，物件可以任意移动；夜晚，当物件离开桌面时，立即报警。立即报警。光光循迹传感器循迹传感器 简单设计简单设计节水开关节水开关控制器的输入端检测到外界信号后，输出端口立即有信号输出，控制器的输入端检测到外界信号后，输出端口立即有信号输出，控制器同时开始计时，控制器同时开始计时，无论输入端信号是否消失，输出信号都延续一段时间
25、后结束。无论输入端信号是否消失，输出信号都延续一段时间后结束。第二种延时控制第二种延时控制 要求：有人靠近水龙头时，自动放水；要求：有人靠近水龙头时，自动放水；15秒钟后无论秒钟后无论使用者是否离开，均停止供水。使用者是否离开，均停止供水。模拟水龙头模拟水龙头 简单设计简单设计洗手间冲洗器洗手间冲洗器控制器的输入端检测到外界信号后，输出端口没有信号输出，控制器的输入端检测到外界信号后，输出端口没有信号输出，当输入端信号消失以后，输出端口开始输出信号，控制器同时开始计时，当输入端信号消失以后，输出端口开始输出信号，控制器同时开始计时，输出信号要延续一段时间后才结束。输出信号要延续一段时间后才结束
26、。第六种延时控制第六种延时控制 要求：使用者靠近时不工作；当使用者离开后自动放要求：使用者靠近时不工作；当使用者离开后自动放水，水，15秒钟后停止供水。秒钟后停止供水。模拟冲洗器模拟冲洗器 简单设计简单设计模拟电冰箱模拟电冰箱即时控制程序即时控制程序 非门控制程序非门控制程序 模拟压缩机控制过程：模拟压缩机控制过程：温度高于设定值开始工作；温度高于设定值开始工作；温度低于设定值停止工作。温度低于设定值停止工作。模拟冰箱门控制状态：模拟冰箱门控制状态：关门时指示灯不亮；关门时指示灯不亮；开门时指示灯点亮。开门时指示灯点亮。简单设计简单设计模拟饮水机模拟饮水机恒温值恒温值 危险值危险值 自编程序自
27、编程序：温度低于恒温值时，小灯点亮（加热）；温度低于恒温值时，小灯点亮（加热）；温度高于恒温值时，小灯熄灭（停止加热）；温度高于恒温值时，小灯熄灭（停止加热）；温度高于危险值时，小灯闪烁报警。温度高于危险值时，小灯闪烁报警。内部有两个温度开关内部有两个温度开关 简单设计简单设计模拟取暖器模拟取暖器要求：用小灯模拟加热器。温度要求：用小灯模拟加热器。温度低于设定值低于设定值时，通电加热；时，通电加热；温度高于设定值时，停止加热。温度高于设定值时，停止加热。非门控制程序非门控制程序 温度传感器温度传感器 两种温度传感器两种温度传感器火警报警器电路火警报警器电路 温度低于设定值时，温度低于设定值时，电阻增大，电阻增大，A0，Z1，通电加热。温度高于设定值时，温度高于设定值时，电阻减小，电阻减小，A0，Z1，蜂鸣器工作。5V1AZ模拟取暖器模拟取暖器 5V1AZ6、资料光盘、资料光盘有关模块机器人的操作方法、有关模块机器人的操作方法、程序下载、程序设计、扩展应程序下载、程序设计、扩展应用等，可参考学习包提供的资用等，可参考学习包提供的资料光盘。料光盘。谢谢 谢！谢！
