逻辑代数基础与组合逻辑电路优秀PPT.ppt
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1、逻辑代数基础与组合逻辑电路第一页,本课件共有74页【知识要求】【知识要求】掌握数制与各进制之间的相互转化;掌握数制与各进制之间的相互转化;了解编码的常见的几种形式;了解编码的常见的几种形式;掌握基本逻辑运算与组合逻辑运算;掌握基本逻辑运算与组合逻辑运算;掌握逻辑运算的化简;掌握逻辑运算的化简;了解常见的逻辑门电路;了解常见的逻辑门电路;能够进行组合逻辑电路的分析与设计;能够进行组合逻辑电路的分析与设计;了解编码器、译码器的工作原理。了解编码器、译码器的工作原理。第二页,本课件共有74页具备数字集成块的识别能力;具备数字集成块的识别能力;具有常用测量仪表的使用能力;具有常用测量仪表的使用能力;具
2、备线路板元件插装和焊接能力。具备线路板元件插装和焊接能力。【能力要求】【能力要求】第三页,本课件共有74页11.111.1数制与编码数制与编码11.1.1数字信号数字信号数字信号数字信号:时间上和数值上均是离散的信号。:时间上和数值上均是离散的信号。负逻辑负逻辑:低电平为逻辑:低电平为逻辑1,高电平为逻辑,高电平为逻辑0。模拟信号模拟信号:时间连续、数值也连续的信号。:时间连续、数值也连续的信号。正逻辑正逻辑:高电平为逻辑:高电平为逻辑1,低电平为逻辑,低电平为逻辑0。第四页,本课件共有74页十进制十进制:有:有0 0、1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6、7 7、8 8、9 9十个
3、数十个数码,进位规律是码,进位规律是逢十进一逢十进一。1.常用的几种进制常用的几种进制Di第第i位上的位上的数码,即数码,即09中的任一个数中的任一个数10进位基进位基数数10i第第i位位的权的权11.1.2数制数制第五页,本课件共有74页二进制二进制:只有:只有0和和1两个数码,进位规律是两个数码,进位规律是逢二进逢二进一一。Ki第第i位上的位上的数码,即数码,即0、1中的任一个数中的任一个数2进位基进位基数数2i第第i位的位的权权第六页,本课件共有74页 八八进进制制:有有0、1、2、3、4、5、6、7八八个个数数码码,进位规律是进位规律是逢八进一逢八进一。十六进制十六进制:有:有0、1、
4、2、3、4、5、6、7、8、9和和A、B、C、D、E、F十六个数码。进位规律是按十六个数码。进位规律是按逢十逢十六进一六进一。第七页,本课件共有74页(1)各种进制转换成十进制)各种进制转换成十进制 按权展开,求出各加权系数的和,就得到按权展开,求出各加权系数的和,就得到相应进制的十进制数。相应进制的十进制数。2.不同数制间的转换不同数制间的转换(11010.011)2124123022121020021122123(26.375)10(4C2)164162121612160(1218)10第八页,本课件共有74页(2)十进制转换为二进制)十进制转换为二进制 十十进进制制整整数数转转换换为为二
5、二进进制制整整数数采采用用“除除基基数数、取取余余法法、逆逆排排序序”法法。即即将将整整数数部部分分逐逐次次除除2,依依次次记记下下余余数数,直直到到商商为为零零,第第一一个个余余数数为为二二进进制制的的最低位,最后一个余数为最高位。最低位,最后一个余数为最高位。十进制十进制小数小数转换为二进制小数转换为二进制小数采用采用“乘基数、乘基数、取整法、顺排序取整法、顺排序”法法。即将小数部分。即将小数部分逐次逐次乘乘2 2,取乘得结果的整数部分为二进制数的各位。依次取乘得结果的整数部分为二进制数的各位。依次类推,直至小数部分为类推,直至小数部分为0 0或达到要求精度。或达到要求精度。第九页,本课件
6、共有74页如将十进制数如将十进制数(107.625)10转换成二进制数。转换成二进制数。(107.625)10=(1101011.101)B 10725321126201321620321121 0.62521.25 1 0.2520.50 0 0.521.00 1 第十页,本课件共有74页(3)二进制与八进制、十六进制间相互转换)二进制与八进制、十六进制间相互转换 二进制数化为十六进制数二进制数化为十六进制数 从从二二进进制制的的小小数数点点开开始始,分分别别向向左左、右右按按4位位分分组组,最最后后不不满满4位位的的,用用0补补。将将每每组组用用对对应应的的十十六进制数代替,就是等值的十六
7、进制数。六进制数代替,就是等值的十六进制数。二进制数转换为八进制数二进制数转换为八进制数 从二进制的小数点开始,分别向左、右按从二进制的小数点开始,分别向左、右按3位分组位分组,最后不满,最后不满3位的,用位的,用0补。再将每组的补。再将每组的3位二位二进制数转换成一位八进制即可。进制数转换成一位八进制即可。第十一页,本课件共有74页(11100101.11101011)2(011 100 101.111 010 110)2(345.726)8(10011111011.111011)2(0100 1111 1011.1110 1100)2(4FB.EC)16 第十二页,本课件共有74页11.1
8、.3 二进制代码二进制代码 将将若若干干个个二二进进制制数数码码0和和1按按一一定定规规则则排排列列起起来来表表示示某某种种特特定定含含义义的的代代码码,称称为为二二进进制制代代码,或称二进制编码码,或称二进制编码。BCD码码:用用二二进进制制代代码码来来表表示示十十进进制制的的09十个数。十个数。常常见见的的有有8421码码、5421码码、2421码码、余余3码码、格格雷雷码等。码等。第十三页,本课件共有74页 十十进进制数制数有有 权权 码码无无权码权码84218421码码54215421码码2421(A)2421(A)码码2421(B)2421(B)码码余余3 3码码0 01 12 23
9、 34 45 56 67 78 89 90000000000010001001000100011001101000100010101010110011001110111100010001001100100000000000100010010001000110011010001001000100010011001101010101011101111001100000000000001000100100010001100110100010001010101011001100111011111101110111111110000000000010001001000100011001101000100
10、101110111100110011011101111011101111111100110011010001000101010101100110011101111000100010011001101010101011101111001100第十四页,本课件共有74页十十进进制数制数格雷格雷码码十十进进制数制数格雷格雷码码0 01 12 23 34 45 56 67 700000000000100010011001100100010011001100111011101100110010001008 89 9101011111212131314141515110111011111111111101
11、1101010101010101010101110111001100110001000第十五页,本课件共有74页11.2 11.2 基本逻辑运算基本逻辑运算逻辑关系:逻辑关系:是指某事物的条件(或原因)与结果之是指某事物的条件(或原因)与结果之间的关系。间的关系。12.1.1基本逻辑运算基本逻辑运算 1.与运算与运算 只有当决定一件事情的条件全部具备之后,只有当决定一件事情的条件全部具备之后,这件事情才会发生。我们把这种因果关系称为与这件事情才会发生。我们把这种因果关系称为与逻辑。逻辑。第十六页,本课件共有74页VAYBA B 不闭合不闭合 不闭合不闭合不亮不亮 Y 闭合闭合 不亮不亮 不闭合
12、不闭合 闭合闭合 亮亮 闭合闭合 闭合闭合 不亮不亮 不闭合不闭合A BY000000011111电路电路如果用二值逻辑如果用二值逻辑0和和1来表示,来表示,并设并设1表示开关闭合或灯亮;表示开关闭合或灯亮;0表示开关不闭合或灯不亮,得表示开关不闭合或灯不亮,得到的表格,称为逻辑真值表。到的表格,称为逻辑真值表。第十七页,本课件共有74页与运算规则为:输入有与运算规则为:输入有0,输出为,输出为0;输入全输入全1,输出为,输出为1。ABY符号符号逻辑函数表达式逻辑函数表达式 能实现与运算的电路称为能实现与运算的电路称为与门电路与门电路。第十八页,本课件共有74页 当决定一件事情的几个条件中,只
13、要有当决定一件事情的几个条件中,只要有一个或一个以上条件具备,这件事情就会发一个或一个以上条件具备,这件事情就会发生。我们把这种因果关系称为或逻辑。生。我们把这种因果关系称为或逻辑。2.或运算或运算VABY不闭合不闭合 不闭合不闭合不亮不亮Y闭合闭合亮亮不闭合不闭合闭合闭合亮亮闭合闭合闭合闭合亮亮不闭合不闭合AB电路电路第十九页,本课件共有74页ABY1A B000001111111Y符号符号逻辑函数表达式逻辑函数表达式 能实现或运算的电路称为或门电路。能实现或运算的电路称为或门电路。或运算规则为:输入有或运算规则为:输入有1,输出为,输出为1;输入全输入全0,输出为,输出为0。第二十页,本课
14、件共有74页 某事情发生与否,仅取决于一个条件,而且某事情发生与否,仅取决于一个条件,而且是对该条件的否定。即条件具备时事情不发生;是对该条件的否定。即条件具备时事情不发生;条件不具备时事情才发生。条件不具备时事情才发生。3.非运算非运算VAY闭合闭合不亮不亮Y亮亮不闭合不闭合A1 10 0Y1 10 0A逻辑函数表达式逻辑函数表达式 符号符号符号符号AY1能实现非运算的电路称为非门电路。能实现非运算的电路称为非门电路。第二十一页,本课件共有74页11.2.2其他逻辑运算其他逻辑运算1.与非运算与非运算2.或非运算或非运算Y10000A B0010111BAY1111A B1111Y00100
15、0A&BY第二十二页,本课件共有74页 3.与或非运算与或非运算A&B11C&DY1 1第二十三页,本课件共有74页3.异或运算和同或运算异或运算和同或运算 异或运算异或运算:当两个变量取值相同时,逻辑函数值:当两个变量取值相同时,逻辑函数值为为0;当两个变量取值不同时,逻辑函数值为;当两个变量取值不同时,逻辑函数值为1。0A B00111101010YAB=1=1Y第二十四页,本课件共有74页 同或运算同或运算:当两个变量取值相同时,逻辑函数值:当两个变量取值相同时,逻辑函数值为为1;当两个变量取值不同时,逻辑函数值为;当两个变量取值不同时,逻辑函数值为0。0A B00101011011YA
16、B=1=1Y 第二十五页,本课件共有74页11.3 11.3 逻辑代数及化简逻辑代数及化简1.逻辑常量运算公式逻辑常量运算公式11.3.1逻辑代数的基本公式逻辑代数的基本公式 与运算与运算或运算或运算非运算非运算第二十六页,本课件共有74页2.逻辑变量、常量运算基本公式逻辑变量、常量运算基本公式 01律律互补律互补律重叠律重叠律交换律交换律第二十七页,本课件共有74页结合律结合律分配律分配律反演律反演律第二十八页,本课件共有74页吸收律吸收律对合律对合律第二十九页,本课件共有74页【例例11-1】证明证明证证第三十页,本课件共有74页 对对于于任任一一个个含含有有变变量量A的的逻逻辑辑等等式式
17、,可可以以将将等等式式两两边边的的所所有有变变量量A用用同同一一个个逻逻辑辑函函数数替替代代,替替代代后后等式仍然成立。这个规则称为代入规则。等式仍然成立。这个规则称为代入规则。1.代入规则代入规则11.3.2逻辑代数的基本规则逻辑代数的基本规则 第三十一页,本课件共有74页 对对任任何何一一个个逻逻辑辑函函数数式式,如如果果将将式式中中所所有有的的“”换换成成“+”,“+”换换成成“”,“0”换换成成“1”,“1”换换成成“0”,原原变变量量换换成成反反变变量量,反反变变量量换换成成原原变变量量,则则得得逻逻辑辑函数的反函数。这种变换原则称为反演规则。函数的反函数。这种变换原则称为反演规则。
18、2.反演规则反演规则(1)保持变换前后的运算优先顺序)保持变换前后的运算优先顺序不变。不变。(2)规则中的反变量换成原变量只)规则中的反变量换成原变量只对单个变量有效。对单个变量有效。注意注意第三十二页,本课件共有74页 对对任任何何一一个个逻逻辑辑函函数数式式,如如果果把把式式中中的的所所有有 的的“”换换 成成“+”,“+”换换 成成“”,“0 0”换换成成“1 1”,“1 1”换换成成“0 0”,这这样样就就得得到到一一个个新新的的逻逻辑辑函函数数式式,则则新新函函数数式式和和函函数数式式原是互为对偶式。这种变换原则称为对偶规则。原是互为对偶式。这种变换原则称为对偶规则。3.对偶规则对偶
19、规则保持变换前后的运算优先顺序不变。保持变换前后的运算优先顺序不变。注意注意第三十三页,本课件共有74页最简与或式的标准最简与或式的标准l逻辑函数式中的乘积项逻辑函数式中的乘积项(与项与项)的个数最少;的个数最少;l每个乘积项中的变量数最少。每个乘积项中的变量数最少。11.3.3逻辑表达式的化简逻辑表达式的化简 运用基本公式运用基本公式将两项合并为一项,同时消去一个变量。将两项合并为一项,同时消去一个变量。并项法并项法第三十四页,本课件共有74页吸收法吸收法运用吸收律运用吸收律 消去多余的与项。消去多余的与项。运用吸收律运用吸收律消去多余因子。消去多余因子。消去法消去法第三十五页,本课件共有7
20、4页配项法配项法或加入零项或加入零项进行配项再化简。进行配项再化简。在不能直接运用公式、定律化简时,可通过乘在不能直接运用公式、定律化简时,可通过乘第三十六页,本课件共有74页11.4 11.4 集成逻辑门电路集成逻辑门电路 11.4.1 TTL集成逻辑门电路集成逻辑门电路1.TTL与非门电路的基本结构与非门电路的基本结构 ABCUoUCC(5V)RB1RC2RC4VT1VT2VT4VT3VD4k1.6k1301kVC2VE2输入级输入级中间级中间级输出级输出级第三十七页,本课件共有74页(1)输入全为高电平输入全为高电平3.6V时时。VT2、VT3导通,导通,VB1=0.73=2.1V,从而
21、使,从而使VT1的发射结因反偏而截的发射结因反偏而截止。此时止。此时VT1的发射结反偏,而集电结正偏,的发射结反偏,而集电结正偏,称为倒置工作状态。由于称为倒置工作状态。由于VT3饱和导通,输出饱和导通,输出电压为:电压为:VO=VCES30.3V,这时,这时VE2=VB3=0.7V,而而VCE2=0.3V,故有,故有VC2=VE2+VCE2=1V。1V的电压的电压作用于作用于VT4的基极,使的基极,使VT4和二极管和二极管D都截止。都截止。第三十八页,本课件共有74页(2)输入有低电平输入有低电平0.3V时时。VT1的基极电位的基极电位被钳位到被钳位到VB1=1V。VT2、VT3都截止。由于
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