开关理论基础12313.doc
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1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.第三章:开开关理论基基础内容提要【熟悉】数数制的相互互转换;【熟悉】逻逻辑代数的的三种基本本运算和五五种复合运运算;【掌握】逻逻辑代数的的基本定律律和三个基基本规则;【掌握】逻逻辑函数的的两种化简简方法。一 一网上导导学二 二典型例例题三 三本章小小结四 四习题答答案网上导学:一.数制的的相互转换换: *进进制:若有0n-1 共计 n 个数字符符号,即 基数 为 n ;逢 n 进一,即 n 进制。常常见的有十十进制 (09),二进制 (0,1) 和十六进进制
2、 (19,A F) 等.权 :一个数字字符号在不不同的位置置上所代表表的数值不不同,即各个位位置的 权 不同.例如: (19947.44)10=(1110339100241001710004100 1)10 (AE33.C)116=(11016621411613166012116 1)10=(22787.75)110(1010011.111)2=(12512312112012 1122)10=(443.755)10 BBCD码:以四位位二进制代代码表示一一位十进制制数,称为为 二十进进制 ,又称 BCDD 码,常用用有 84221BCDD码,即四位二二进制代码码每位的权权从左向右右依次为 8,
3、44,2,11.例如 (100010110101110)88421BBCD=(1811,1411,1412)10=(9956)110 十进制8.4.22.1BCCD 码0000100012001030011401005010160110701118100091001权8421 1.非非十进制十进制:乘权求和和(见上) 2.十十进制非十进制制:整数除除基求余,小数乘基基求整(根据误差差要求确定定乘基次数数,仅作了解)p68-69 3.二二进制和十十六进制的的相互转换换:p677-68 二进制十六进制制:将二进进制的每四四位转换成成十六进制制的一位; 十六进制二进制:将十六进进制的每一一位转换成成
4、二进制的的四位。二. 逻辑辑代数的三三种基本运运算和五种种复合运算算:p733-79 *逻辑辑代数:按按逻辑规律律进行运算算的代数,又称布尔尔代数; 逻辑辑变量:逻逻辑代数的的变量,常用大写写字母表示示。在二值值逻辑中,变量只有有两种取值值,即逻辑0和逻辑1,它表示事事物矛盾双双方的一种种符号,而不是表表示数值大大小. 1.三种种基本运算算:p733-76 a. 逻辑加(或或运算):电路(图3.2.1.p773) 逻辑关系:任意一个个或一个以以上条件满满足(即条条件为真)时时,事件就就会发生(事事件为真)。事事件为真,记记为逻辑1,事件为为伪,记为为逻辑0.(正逻辑)真值表:(把所有可可能出现
5、的的输入变量量的组合,及及其对应的的输出变量量的值即函函数值用表表格方式列列出来) 工作状状态表逻辑抽象,设定逻辑辑状态真值表,表3.2.2 p774 逻辑表达式式:(用逻辑代代数中的函函数表示式式描述逻辑辑函数) F=AB 逻逻辑符号:(图3.2.2,记住国标标符号p774) 运运算规则:00=0, 01=1, 10=1, 11=1. b. 逻辑乘(与与运算):电路(图3.2.3.p774) 逻辑关系:只有当全全部条件都都满足(为为真)时,事事件才会发发生(为真真),否则事件件不会发生生(为假)。真值表:(表3.2.3p755) 逻逻辑表达式式:F=AB 逻逻辑符号:(图3.2.4,记住国标
6、标符号p775) 运运算规则:00=0, 001=00, 10=0, 111=1. c. 逻辑反(非非运算):电路(图3.2.5.p775) 逻辑关系:当条件不不满足(为为假)时,事事件为真;当条件满满足(为真真值表)时时,事件为为假,即输入和和输出状态态始终相反反.真值表:(表3.2.3p755) 逻逻辑表达式式:F = 逻逻辑符号:(图3.2.6,记住国标标符号p776) 运运算规则: 2.常常见的五种种复合运算算:a.与非:(p76)逻辑关系:只有当输输入全为1时,输出才为0;否则输出出为1.逻辑表达式式:符号:(图图3.3.1, pp76) 真值表:(表3.3.1p766)b.或非:(
7、p77)逻辑关系:只有当输输入全为0时,输出才为1;否则输出出为0.逻辑表达式式:符号:(图图3.3.3, pp77) 真值表:(表3.3.2p777)c.与或非非:(p77) 逻辑表表达式:(运运算次序:先与后或或)符号:(图图3.3.5, pp77) 真值表:(表3.3.3p788) d.异异或:(p78) 逻逻辑关系:当两路输输入信号不不同(相异)时,输出为1;相同时输输出为0.逻辑表达式式:符号:(图图3.3.6, pp78) 真值表:(表3.3.4p788)e.异或非非:又称同同或 (p799) 逻辑关关系:当两两路输入信信号相同时时,输出为1;不同时输输出为0.与异或相相反.逻辑表
8、达式式:=AB符号:(图图3.3.8, pp79) 真值表:(表3.3.5p799)三. 逻辑辑代数的基基本定律和和三个基本本规则 1. 基本定律律:(1)交换换律:AB=BA , ABB=BAA(2)结合合律:A(BC)=(AB)C , A(BC)=(AB)C(3)分配配律:A(BC)=ABAC (乘对加加分配), A(BBC)=(AB)(AC) (加对乘乘分配)(4)吸收收律:AAB=AA , A(AB)=AA(5)0-1律:A1=1 , AA0=A , A0=0 , A11=A(6)互补补律:A=1 , AA=0(7)重叠叠律:AA=A , AAA=A(8)对合合律:(9)反演演律:,
9、上述基本定定律证明可可以用真值值表进行校校验。表3.4.1 p880 2. 三个基本本规则:(1) (1)代入入规则:pp81含有变量AA的等式,将将所有出现现的A都代之以以一个逻辑辑函数F,则等式式依然成立立。(即将将逻辑函数数作为一个个逻辑变量量对待)例3.4.1 , 例3.4.2 p881(2) (2)反演演规则:(又又名荻摩根定理理)p811对逻辑函数数F,在经过过与和或、0和1、原变量量和反变量量三个互换换(即将其逻逻辑表达式式中所有的的乘(*)换成(+),加(+)换成乘乘(*);常量0换成1,1换成0;原变量量换成反变变量,反变变量换成原原变量)后,则所所得到的逻逻辑表达式式即是(
10、即即函数F的反)的的表达式。但但必须注意意两点:a.变换的优优先顺序是是:先变括括号内然后变与与换成或最后变或或换成与(相一似四四则运算顺顺序);b.不属于单单个变量上上的反号保保留不变。 例3.44.3 , 例3.4.4 pp81(3) (3)对偶偶规则:pp81-882 (4) (4)对逻逻辑函数F,将其函函数表达式式中所有的的乘(*)换成加加(+),加(+)换成乘乘(*);0换成1,1换成0(即反演规规则中原变变量和反变变量的互换换不进行)就得到逻逻辑函数F的对偶式F*的表达式式。F*和F是互为对对偶的。对偶规则:若两个表表达式F和L相等,则则它们的对对偶式F*和L*也相等.对偶规则可可
11、通过反演演规则和代代入规则予予以证明。 例33.4.55 , 例3.4.6 pp82四. 逻辑辑函数的两两种化简方方法:*逻辑函数数的标准形形式:p883-877 了解与-或或(与项之间间只进行或或运算,称为积之之和) 表达式式和或-与(或项之间间只进行与与运算,称为和之之积)表达式及及最简与-或表达式式的概念p883a.由真值值表写出逻逻辑表达式式 p83-84(最小项之之和的形式式)即真值表中中所有输出出为1的输入组组态(与项)之和,输入变量量为1以原变量量表示, 输入变量量为0以反变量量表示。例例3.6.1, 例3.6.2 pp83-884 b.最小项及及其性质 p855-87 在有n个
12、逻辑变变量的一个个与项中,每个变量量以原变量量或反变量量的形式出出现一次且且仅出现一一次,则该与项项称为最小小项.对于n个变量来来说,可有2n个最小项. 最小项项性质:全体体最小项之之和为1;任意两两个最小项项之积为00;两个相相邻最小项项之和可以以合并成一一个与项,并并消去一个个因子。 最小项项编号:任意意一个最小小项,只有有一组变量量取值使它它的值为11,变量的的其它取值值都使该最最小项为00。当最小小项为1时,各输输入变量的的取值视为为二进制数数,其对应应的十进制制数i作为最小小项的编号号,并把该该最小项记记作mi =0(2n-1) 标准准与-或表达式式:任意一个逻逻辑函数均均可表示成成
13、唯一的一一组最小项项之和形式式,称它为为标准的与与-或表达式式(最小项项表达式)。最简与-或或表达式应是与项个个数最少,且且每个与项项中含的变变量个数也也最少. 1.代数法:常用公式式(1)并项项法:利用用公式 将两项并并为一项 (2)吸收收法:利用用公式 AA+AB=A 吸吸收多余的的与项;(3)消去去法:利用用公式 消去多余余因子;利用公式 消去多余余的项 推论:(4)反演演: , 同理有:例p88-89 2.卡诺图法法:p89-94卡诺诺图化简原原理 (1)卡卡诺图: *了了解逻辑相相邻和几何何(位置)相邻的概概念 逻逻辑相邻:两个最小小项中,只只有一个变变量的形式式不同;举例. 几几何
14、相邻:位置(立体) 相邻. 即最上上边与最下下边、最左左边与最右右边、四个个角都相邻邻; 卡诺图图的结构(二、三、四四变量,图图3.8.11p90):符合逻辑相相邻的最小小项也几何何相邻 (2)用卡卡诺图化简简(输入变变量少于55个):卡诺诺图化简步步骤a.用卡诺诺图正确地地表示一个个逻辑函数数:凡该逻辑函函数含有的的最小项,则则在对应变变量数的卡卡诺图中相相应小方格格位置上填填上1,没有的最小项,则则在相应小小方格位置置上填上00或不填. b.化化简:即画画圈合并相相邻最小项项 注注意:画圈圈的原则是是a.相邻,b.矩形,c.最小项个个数应2、4、8,即2k个最小项项画一个圈圈,可消去去k个
15、变量因因子。画圈的要求求是a. 这些圈应应包含函数数的所有最最小项(可以重复复);b.每个圈即即构成一个个与项(找出它们们的公共因因子即为该该与项的表表达式),画圈的的个数应最最少(即与项数数目少);每个圈圈应可能大大(即该与项项中变量个个数少).c.写出最最简与-或表达式式:找出每个圈圈中变量的的公共因子子即为该与与项的表达达式,然后后再或()即是. 例3.8.1,3.8.2,3.8.3,图3.8.2,图3.8.3,图3.8.4,p90-91 (下面卡诺诺图中,ABCCD位置颠倒,其顺序位位置也将改改变,千万注意) (b)图比比(a)图少画画一个圈,即最简.说明:最简简与-或表达式式有可能不
16、不是惟一的的(图3.8.6) (3)含随随意项的逻逻辑函数的的化简:a.随意项项:某些输输入组合对对应的输出出值是未指指定的(或或随意的),称称这些输入入组合对应应的最小项项为“随意项”,可用“”、“”、“d”表示,进进行逻辑化化简时,随随意项可视视为0,也可视视为1。b约束方方程:随意意项之和(随随意条件d)。c含随意意项的化简简方法:随随意项需要要时当作11,不需要要时看作00即可. 注:如卡诺图图中含0的小方格格数目很少少,可利用“含0的方格群”求其反函函数的最简简与-或表达式式。例3.8.4 图3.8.7 典型例题 31数制制与编码例1填空空:二进制的基基数是( ),有有( )和( )
17、两两种数字。分析:本题题为基本概概念题,主主要是考查查学生对第第一节一些些基本概念念的掌握和和理解,如如“位置记数数法”、“基数”、“权”等一些基基本知识,所所以在学习习过程中,概概念要清晰晰。答案:二、0、1例2将十十进制数(26.75)10转化成二进制数;将二进制数(101001.1101)2转化成十进制数。分析:本题题考查二进进制数与十十进制数之之间的相互互转化,在在掌握基本本概念的基基础上要求求同学能够够熟练地进进行十进制制和二进制制数的转换换,目的是是加深对二二进制数的的理解。解:(266.75) 10=(224 +23 +21 +0*20 +2-11+2-2 ) 10 = (111
18、010.11)22(1010001.11101) 2=(1*25+0*224+1*223+1*220+1*22-1+1*2-2+0*2-3+1*2-4)10 =( 332+8+1+0.5+0.25+00.06225) 110 =(411.81225) 110例3将二二进制数(11111010000.0111)2转转换成十六六进制数,将将十六进制制数(AFF.26)转转换成二进进制数。分析:本题题的目的是是加深学生生对二进制制数和十六六进制数的的认识,并并要求学生生能熟练掌掌握用二进进制数和十十六进制数数表示任意意整数和带带小数的数数值。方法:学会会运用四位位二进制数数表示十六六进制数解:1)从
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