第六讲-真值表与基本逻辑运算课件.ppt

第六讲第六讲 真值表与基本逻辑运算真值表与基本逻辑运算数字电子技术数字电子技术主讲人：主讲人：巢伟巢伟 12级级维修组维修组 1 模拟信号与数字信号模拟信号与数字信号-时间和幅值均连续变化连续变化的电信号，如正弦波、三角波等（1 1）模拟信号）模拟信号uOt Otu（2 2）数字信号）数字信号 -在时间上和数值上均是离散离散的信号。模拟电路模拟电路：处理模拟信号的电路，：处理模拟信号的电路，注重研究的是输入、注重研究的是输入、输出信号间的输出信号间的大小及相位关系大小及相位关系。晶体管三极管通常工作在晶体管三极管通常工作在放大区放大区。数字电路：数字电路：处理数字信号的电路，注重研究的是输入、处理数字信号的电路，注重研究的是输入、输出信号之间的输出信号之间的逻辑关系逻辑关系。晶体管一般工作在晶体管一般工作在截止区和饱和区截止区和饱和区，起开关的作用。，起开关的作用。分析、设计方法以及所用的数学工具也相应不同。分析、设计方法以及所用的数学工具也相应不同。分析、设计方法以及所用的数学工具也相应不同。分析、设计方法以及所用的数学工具也相应不同。（3 3）模拟信号的数字表示）模拟信号的数字表示 由于数字信号便于存储、分析和传输，通常都将模拟信号由于数字信号便于存储、分析和传输，通常都将模拟信号转换为数字信号。转换为数字信号。0 0 0 0 模拟信号模拟信号 模数转换器模数转换器 数字输出数字输出 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 模数转换的实现模数转换的实现采样采样保持、量化、保持、量化、编码编码（4 4）数字信号的描述方法）数字信号的描述方法电压电压(V)(V)二值逻辑二值逻辑电电 平平+5+5（3.3.3 355）1 1H(H(高电平高电平)0 0（01.501.5）0 0L(L(低电平低电平)逻辑电平与电压值的关系（正逻辑）逻辑电平与电压值的关系（正逻辑）0 0、1 1数码数码 -表示数量时称二进制数表示数量时称二进制数表示方式表示方式二值数字逻辑二值数字逻辑 -表示事物状态时称二值逻辑表示事物状态时称二值逻辑2 2 二值逻辑变量与基本逻辑运算二值逻辑变量与基本逻辑运算v 逻辑代数逻辑代数 研究逻辑电路的数学工具。研究逻辑电路的数学工具。由英国数学家由英国数学家George George Boole Boole 提出的，所以又称布尔代数。提出的，所以又称布尔代数。逻辑，指的是条件和结果的关系，电路的输入信号即条逻辑，指的是条件和结果的关系，电路的输入信号即条件，输出信号即结果。件，输出信号即结果。条件满足和结果发生用条件满足和结果发生用“1 1”表示，反之用表示，反之用“0 0”表示。表示。此时的此时的“1 1”和和“0 0”，只表示两个对立的逻辑状态，而不，只表示两个对立的逻辑状态，而不表示数值的大小。称为二值逻辑。表示数值的大小。称为二值逻辑。在逻辑代数中，有三种最基本的逻辑运算：在逻辑代数中，有三种最基本的逻辑运算：“与运算与运算”、“或运算或运算”、“非运算非运算”只有当只有当A A和和B B同时闭合时，灯泡才能点亮同时闭合时，灯泡才能点亮1.1.与运算与运算 用开关串联电路实现用开关串联电路实现AB B 灯灯断开断开断开断开闭合闭合闭合闭合断开断开闭合闭合 断开断开 闭合闭合不亮不亮不亮不亮不亮不亮亮亮AB L001101010001=AB定义：定义：某事件有若干个条件，只有当所有条件某事件有若干个条件，只有当所有条件全部满全部满 足时，这件事才发生。足时，这件事才发生。功能：有功能：有0 0出出0 0，全全1 1为为1 1逻辑符号逻辑符号ABL&ABLL=A=AB 只要开关只要开关A A和和B B中有一个闭合，或两个都闭合，灯泡就会亮。中有一个闭合，或两个都闭合，灯泡就会亮。定义：定义：某事件有若干个条件，只要其中一个或一个以某事件有若干个条件，只要其中一个或一个以 上的条件得到满足，这件事就发生。上的条件得到满足，这件事就发生。2.2.或运算或运算用开关并联电路实现用开关并联电路实现有有1 1出出1 1，全，全0 0为为0 0或逻辑符号或逻辑符号ABLBL1AL=A+图1.5.3 非逻辑运算 下图表示一个简单的下图表示一个简单的非非逻辑电路，当继电器通电，灯泡逻辑电路，当继电器通电，灯泡熄灭；继电器不通电，灯泡点亮。熄灭；继电器不通电，灯泡点亮。定义：某一事件的产生取决于某一条件的否定，定义：某一事件的产生取决于某一条件的否定，这种关系称为非逻辑。这种关系称为非逻辑。3.3.非运算非运算 上述三种是最基本的逻辑运算，经过组合，上述三种是最基本的逻辑运算，经过组合，可以构成各种复杂的逻辑运算。可以构成各种复杂的逻辑运算。非运算的逻辑符号：非运算的逻辑符号：A1 LALL=A 两输入变量与非两输入变量与非逻辑真值表逻辑真值表ABL001010111110ABLAB&L与非逻辑符号与非逻辑符号4.4.几种常用复合逻辑运算几种常用复合逻辑运算与非逻辑表达式与非逻辑表达式L=A B1)1)与非运算与非运算 两输入变量或非两输入变量或非逻辑真值表逻辑真值表ABL001010111000B1AABLL或非逻辑符号或非逻辑符号2)2)或非运算或非运算L=A+B或非逻辑表达式或非逻辑表达式3)3)异或运算异或运算若两个输入变量的值相异，输出为若两个输入变量的值相异，输出为1 1，否则为，否则为0 0。异或逻辑真值表异或逻辑真值表ABL000101011110BAL=1ABL异或逻辑符号异或逻辑符号异或逻辑表达式异或逻辑表达式L L=A A B B4)4)同或运算同或运算若两个输入变量的值相同，输出为若两个输入变量的值相同，输出为1 1，否则为，否则为0 0。同或逻辑真值表同或逻辑真值表ABL001010111001B=ALABL同或逻辑逻辑符号同或逻辑逻辑符号同或逻辑表达式同或逻辑表达式L=AB+=AB 3 3 基本逻辑门电路基本逻辑门电路1 1 逻辑门逻辑门:实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路。实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路。2 2 逻辑门电路的分类逻辑门电路的分类二极管门电路二极管门电路三极管门电路三极管门电路TTLTTL门电路门电路MOSMOS门电路门电路PMOSPMOS门门CMOSCMOS门门逻辑门电路逻辑门电路分立门电路分立门电路集成门电路集成门电路NMOSNMOS门门（1）CMOS集成集成电电路路:广泛广泛应应用于超大用于超大规规模、甚大模、甚大规规模集成模集成电电路路 4000系列系列74HC 74HCT74VHC 74VHCT速度慢速度慢与与TTL不兼容不兼容抗干抗干扰扰功耗低功耗低74LVC 74AUC速度加快速度加快与与TTL兼容兼容负载负载能力能力强强抗干抗干扰扰功耗低功耗低速度两倍于速度两倍于74HC与与TTL兼容兼容负载负载能力能力强强抗干抗干扰扰功耗低功耗低低低(超低超低)电压电压速度更加快速度更加快与与TTL兼容兼容负载负载能力能力强强抗干抗干扰扰 功耗低功耗低 74系列系列74LS系列系列74AS系列系列 74ALS系列系列（2）TTL 集成集成电电路路:广泛广泛应应用于中大用于中大规规模集成模集成电电路路1.CMOS门电门电路和路和TTL门电门电路路1)1)电电压压兼兼容容性性 驱驱动动器器件件的的输输出出电电压压必必须须处处在在负负载载器器件件所所要要求的输入电压范围，包括高、低电压值；求的输入电压范围，包括高、低电压值；不同类型器件不同类型器件连接时，要满足驱动器件和负载器件连接时，要满足驱动器件和负载器件以下两个条件：以下两个条件：2)2)扇出数扇出数 是指其在正常工作情况下，所能带同类门电路的是指其在正常工作情况下，所能带同类门电路的最大数目。驱动器件必须对负载器件提供足够大的拉电流和灌最大数目。驱动器件必须对负载器件提供足够大的拉电流和灌电流。电流。2.2.各种门电路之间的连接问题各种门电路之间的连接问题vOvI驱动门驱动门 负载门负载门1 1 VOH(min)vO VOL(max)vI VIH(min)VIL(max)负载器件所要求的输入电压负载器件所要求的输入电压VOH(min)VIH(min)VOL(max)VIL(max)灌电流灌电流IILIOLIIL拉电流拉电流IIHIOHIIH101111n个个011101n个个对负载器件提供足够大的拉电流和灌电流对负载器件提供足够大的拉电流和灌电流 IOH(max)IIH(total)IOL(max)IIL(total)高电平扇出数高电平扇出数:低电平扇出数低电平扇出数:驱动电路必须能为负载电路提供足够的驱动电流驱动电路必须能为负载电路提供足够的驱动电流 驱动电路驱动电路 负载电路负载电路1）VOH(min)VIH(min)2）VOL(max)VIL(max)4）IOL(max)IIL(total)驱动电路必须能为负载电路提供合乎相应标准的高、低电平驱动电路必须能为负载电路提供合乎相应标准的高、低电平 IOH(max)IIH(total)3）3.74LS003.74LS00四四2 2输入与非门输入与非门 7474LSLS00 00 是常用的是常用的 2 2输入四与非门集成电路，他的作用很简单输入四与非门集成电路，他的作用很简单,顾名思义就是顾名思义就是实现一个与非门实现一个与非门的功能的功能。引脚图引脚图真值表真值表4.74LS204.74LS20双双4 4输入与非门输入与非门 7474LSLS2020是常用的双是常用的双4 4输入与非门集成电路，常用在各种数字电路和单片机系输入与非门集成电路，常用在各种数字电路和单片机系统中，他的统中，他的CMOSCMOS版本是版本是7474HCHC2020引脚图引脚图真值表真值表5.74LS025.74LS02四四2 2输入或非门输入或非门 7474LS02LS02是常用的是常用的四四2 2输入输入或或非门集成电路，非门集成电路，它它的的CMOSCMOS版本是版本是7474HC02HC02引脚图引脚图6.74LS866.74LS86四四2 2输入异或门输入异或门 7474LS86LS86是常用的是常用的四四2 2输入输入异或异或门集成电路，门集成电路，它它的的CMOSCMOS版本是版本是7474HC86HC86引脚图引脚图真值表真值表7.CD40777.CD4077四四2 2输入同或门输入同或门引脚图引脚图真值表真值表拓展知识：拓展知识：74LS15174LS1518 8选选1 1数据选择器数据选择器 74LS 74LS151151为互补输出的为互补输出的8 8选选1 1数据选择器数据选择器，数据选择端（，数据选择端（ABCABC）按二进制译码，）按二进制译码，以从以从8 8个数据（个数据（D0-D7D0-D7）中选取）中选取1 1个所需的数据。只有在选通端个所需的数据。只有在选通端STROBESTROBE为低电为低电平时才可选择数据。平时才可选择数据。151151有互补输出端（有互补输出端（Y Y、W W），），Y Y输出原码，输出原码，W W输出反码。输出反码。引脚图引脚图真值表真值表拓展知识：用拓展知识：用74LS15174LS151实现三人表决器实现三人表决器逻辑电路图：逻辑电路图：逻辑电路图：逻辑电路图：当当A A、B B按键按下时，按键按下时，A A、B B引脚被置为高电平，引脚被置为高电平，F F输出输出D3D3的高电平，表决通过；当的高电平，表决通过；当A A、B B、C C按键按下时，按键按下时，A A、B B、C C引脚被置为高电平，引脚被置为高电平，F F输出输出D7D7的高电平，表决通过。其他的高电平，表决通过。其他两两按键被按下情况以此类推。两两按键被按下情况以此类推。作业：基于基本逻辑门电路的三人表决器作业：基于基本逻辑门电路的三人表决器74ls0074ls20