门电路中的应用案例与实验教程

门电路是数字电路中最基本的逻辑单元，可以使输出信号与输入信号之间产生一定的逻辑关系。最基本的门电路有与门电路，或门电路，非门电路等。其中非门电路又叫“否”运算，也称求“反”运算，因此非门电路又称为反相器。非门电路可以实现非逻辑关系。

最基本的非门电路是利用晶体三极管的开关特性构成的。由晶体三极管和外围元件组成的非门电路可以实现非逻辑关系。在非门电路中，当开关A闭合时，电路短路，灯F不亮；如果开关断开，灯亮。

智能风扇是一个简单的电子电路，当有人在房间里时它会打开，当有人离开房间时风扇会关闭。智能风扇电子电路由红外 LED 和用于检测人的光电二极管组成。如果红外 LED 和光电二极管检测到任何人，则使用 555 定时器驱动风扇，然后启动 555 定时器。

洗手间自动开关灯电路是一个常见的门电路应用案例。它可以实现在进入洗手间时，系统自动打开灯，在离开洗手间时，灯自动关闭。这个电路由常闭开关、运算放大器、555 定时器和 12V 灯组成。常闭开关在门上，当门完全推向墙壁以将其打开时，开关打开，反相端连接到 12V 电源，大约 4V 的电压被馈送到同相端。电路使用的 LM741 运算放大器芯片的输出被送到 555 定时器 IC，如果触发（由其输入引脚 2 处的低电压触发），则会在其输出引脚上生成一个高逻辑脉冲（电压等于 12V 电源），这个输出引脚连接到 12V 灯。

简易雨水报警系统是另一个门电路应用案例，它可以通过探头检测雨水，当雨水落在探头上时，它们就会连接在一起，电路会触发警报。这个电路由运算放大器 LM741、定时器 555 和一些外围元件组成。LM741 在这里用作比较器，两个探头作为输入提供给运算放大器 LM741 的反相端子，通过分压器装置向同相端子提供固定电压。运算放大器 LM741 在引脚 6 上的输出通过上拉电阻提供给定时器的引脚 2。定时器 555 的引脚 2 是触发引脚。这里，定时器 555 以单稳态模式连接，因此当它在引脚 2 触发时，在定时器的引脚 3 产生输出。