电工电子技术基础及技能训练单元8.ppt
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1、电工电子技术基础电工电子技术基础及技能训练及技能训练主编主编 王欣王欣 王兆霞王兆霞全国高职高专院校规划教材精品与示范系列电子技术的分类电子技术的分类电子技术的分类电子技术的分类 模拟电子技术模拟电子技术 数字电子技术数字电子技术模拟信号:在时间和幅值上都连续变化的信号。数字信号:在时间和幅值上都为离散的信号。模拟电路:处理和传输模拟信号的电路。数字电路:处理和传输数字信号的电路。8.1 数字电路概述单元单元8 8 门电路与组合逻辑电路基础门电路与组合逻辑电路基础一、常用数制一、常用数制数码数码:由数字符号构成且表示物理量大小的数字和数字组合。计数制计数制(简称数制):多位数码中每一位的构成方
2、法,以及从低位到高位的进制规则。8.2 数字电路数字转换及码制1.1.十进制十进制 v数码:0 0、1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6、7 7、8 8、9 9v计数规则:逢十进一v基数:1010v权:1010的幂 例:(345.25345.25)10 10 =(3 310102 2+4+410101 1+5+510100 0+2+21010-1-1 +510-2)10102.2.二进制二进制 v数码:0 0、1 1v计数规则:逢二进一v基数:2 2v权:2 2的幂 例:(1011101)2=(126+025+124+123+122+021+120)10 =(64+0+16+8+4+
3、0+1)10 =(93)10数值越大,位数越多,读写不方便,容易出错!3.3.八进制八进制 o数码:07o计数规则:逢八进一o基数:8o权:8的幂例:(127)8=(182+281+780)10 =(64+16+7)10 =(87)104.4.十六进制十六进制 o数码:09、A、B、C、D、E、Fo计数规则:逢十六进一o基数:16o权:16的幂例:(5D)16=(5161+13160)10 =(80+13)10 =(93)10二、不同进制数的相互转换二、不同进制数的相互转换1.1.二进制、八进制、十六进制转换为十进制数二进制、八进制、十六进制转换为十进制数 将各种数制转换成十进制时,只要将它们
4、按权展开,将各种数制转换成十进制时,只要将它们按权展开,求出相加的和,便得到相应进制数对应的十进制数求出相加的和,便得到相应进制数对应的十进制数(10101.11)2=124+023+122+021+120+12-1+12-2=16+0+4+1+0.5+0.25=(21.75)10 (265.34)8=282+681+580+38-1+48-2=128+48+5+0.375+0.0625=(181.4375)10 2.2.十进制数转换为二进制、八进制、十六进制十进制数转换为二进制、八进制、十六进制 整数部分采用“除基数取余”法,直至商为 0,所得余数自下而上排列起来;小数部分采用“乘基数取整”
5、法,直至小数为0或按要求保留位数,所得整数自上而下排列起来。例:将(25.375)10转换为二进制数。3.二进制数与八进制数、十六进制数的相互转换 (1)二进制与八进制之间的转换 三位二进制数对应一位八进制数。(101011100101)2=(101,011,100,101)2=(5345)8(6574)8=(110,101,111,100)2=(110101111100)2(2)二进制与十六进制之间的转换 四位二进制数对应一位十六进制数。例如:(9A7E)16=(1001 1010 0111 1110)2 =(1001101001111110)2(10111010110)2=(0101 11
6、01 0110)2 =(5D6)16三、码制三、码制二进制代码:具有特定意义的二进制数码。编码:代码的编制过程。BCDBCD码(二十进制编码):用一个四位二进制代码表示一位十进制数字的编码方法。表8-1 几种常用的BCD码 十进制数8421码5421码余3码00000000000111000100010100200100010010130011001101104010001000111501011000100060110100110017011110101010810001011101191001110011008.3 逻辑门电路的分析一、逻辑代数的基本运算一、逻辑代数的基本运算1.与运算 当
7、决定某一事件的全部条件都具备时,该事件才会发生,这样的因果关系称为与逻辑关系,简称与逻辑。设定逻辑变量并状态赋值:逻辑变量:A和B,对应两个开关的状态;1闭合,0断开;逻辑函数:Y,对应灯的状态,1灯亮,0灯灭。开关A开关B灯Y断开断开灭断开闭合灭闭合断开灭闭合闭合亮ABY000010100111A A、B B全1,Y Y才为1。图图8-1 8-1 与逻辑电路与逻辑电路 表表8-28-2与逻辑的真值表与逻辑的真值表 图图8-2 8-2 与门逻辑符号与门逻辑符号 逻辑表达式:YA BAB符号“”读作“与”(或读作“逻辑乘”);在不致引起混淆的前提下,“”常被省略。实现与逻辑的电路称作与门,与逻辑
8、和与门的逻辑符号如图8-2所示,符号“&”表示与逻辑运算。2.或运算 决定事件发生的几个条件中,只要有一个或一个以上条件得到满足,结果就会发生,这样的逻辑关系称为或逻辑。ABY000011101111表表8-38-3或逻辑真值表或逻辑真值表 A、B有1,Y就为1。图图8-3 8-3 或门逻辑符号或门逻辑符号 逻辑表达式:YAB符号“”读作“或”(或读作“逻辑加”)。实现或逻辑的电路称作或门,逻辑符号如图8-3所示,符号“1”表示或逻辑运算。3.非运算 在某一事件中,若结果总是和条件呈相反状态,则这种逻辑关系称为非逻辑。表表8-48-4非逻辑真值表非逻辑真值表 A与Y相反AY0110图图8-4
9、8-4 非门逻辑符号非门逻辑符号 实现非逻辑的电路称作非门,非门逻辑符号如图8-4所示。逻辑符号中用小圆圈“。”表示非运算,符号中的“1”表示缓冲。逻辑表达式:Y YA A符号“”读作“非”。4.复合运算 逻辑名称与非或非与或非异或同或逻辑表达式Y=AB逻辑符号真值表A BYA BYA B C DYA BYA BY001001000010000010110100001101101010110010110011011011110110111逻辑运算规则有0出1全1出0有1出0全0出1与项为1结果为0其余输出全为1不同为1相同为0不同为0相同为1逻辑函数的表示方法及相互转换(1 1)逻辑函数)逻辑
10、函数 在前面讨论的逻辑关系中可以知道,逻辑变量分为两种:在前面讨论的逻辑关系中可以知道,逻辑变量分为两种:输入逻辑变量和输出逻辑变量,当输入逻辑变量的取值确定输入逻辑变量和输出逻辑变量,当输入逻辑变量的取值确定之后,输出逻辑变量的取值也就被相应地确定了,输出逻辑之后,输出逻辑变量的取值也就被相应地确定了,输出逻辑变量与输入逻辑变量之间存在一定的对应关系,我们将这种变量与输入逻辑变量之间存在一定的对应关系,我们将这种对应关系称为逻辑函数。由于逻辑变量是只取对应关系称为逻辑函数。由于逻辑变量是只取0 0或或1 1的二值变的二值变量,因此逻辑函数也是二值逻辑函数量,因此逻辑函数也是二值逻辑函数。(2
11、 2)逻辑函数的表示方法及转换)逻辑函数的表示方法及转换逻辑函数的表示方法有逻辑函数表达式、真值表、逻辑图、逻辑函数的表示方法有逻辑函数表达式、真值表、逻辑图、波形图和卡诺图等。波形图和卡诺图等。8.4 组合逻辑门电路的分析与综合应用例:已知函数的逻辑表达式要求:列出相要求:列出相应应的真的真值值表;已知表;已知输输入波形,画出入波形,画出输输出波形出波形;画出;画出逻辑图逻辑图。ABCY0 00 00 00 00 00 01 10 00 01 10 00 00 01 11 11 11 10 00 00 01 10 01 11 11 11 10 01 11 11 11 11 12)根据真值表和
12、已知输入波形,画出输出波形,如下图所示。波形图解:1)将A,B,C的所有组合代入逻辑表达式中进行计算,得到真值表如右表所示。真值表(3)根据逻辑表达式,画出逻辑图如下图所示。逻辑图二、逻辑代数的定律和运算规则二、逻辑代数的定律和运算规则基本定律以上定律的正确性可以用真值表证明,若等式两边的真值表相同,则等式成立。2 2基本运算规则基本运算规则(1 1)代入)代入规则规则在任何一个在任何一个逻辑逻辑等式中,如果将等式两等式中,如果将等式两边边的某一的某一变变量都用量都用一个函数代替,一个函数代替,则则等式仍然成立。代入等式仍然成立。代入规则规则之所以成立,之所以成立,是因是因为为任何一个任何一个
13、逻辑逻辑函数也和函数也和逻辑变逻辑变量一量一样样,只有,只有0 0和和1 1两两种取种取值值。例例:已知等式已知等式 。若将所有出现。若将所有出现A的地方都用函数的地方都用函数D+F代替,则等式仍然成立。即代替,则等式仍然成立。即(2 2)反演规则)反演规则 若求一个逻辑函数若求一个逻辑函数Y的反函数时,只要将函数中所有的反函数时,只要将函数中所有“.”换成换成“+”,“+”换成换成“.”;“O”换成换成“1”,“1”换成换成“0”;原变量换成反变量,反变量换成原变量;原变量换成反变量,反变量换成原变量;则所得到的逻辑函数式就是逻辑函数则所得到的逻辑函数式就是逻辑函数Y的反函数表达式。的反函数
14、表达式。运用规则必须注意运算符号的先后顺序,必须按照先括运用规则必须注意运算符号的先后顺序,必须按照先括号,然后按先与后或的顺序变换,而且应保持反变量以外的号,然后按先与后或的顺序变换,而且应保持反变量以外的非号不变。非号不变。例:例:已知已知,求 解:解:(3 3)对偶规则)对偶规则 Y Y是一个逻辑表达式,如果将是一个逻辑表达式,如果将Y Y中的中的“.”换成换成“+”,“+”换成换成“.”,“O O”换成换成“l l”,“1 1”换成换成“O O”,则,则所得到新的逻辑函数式所得到新的逻辑函数式 ,就是,就是Y Y的对偶函数。的对偶函数。对于两个函数,如果原函数相等,那么其对偶函数、反对
15、于两个函数,如果原函数相等,那么其对偶函数、反函数也相等。函数也相等。例:已知例:已知,求对偶函数,求对偶函数 解:解:三、逻辑函数的代数化简法三、逻辑函数的代数化简法 根据逻辑代数的定律和运算规则,常用的逻辑函数表达式根据逻辑代数的定律和运算规则,常用的逻辑函数表达式有如下几种:有如下几种:与与-或表达式或表达式 或或-与表达式与表达式 与非与非-与非表达式与非表达式 或非或非-或非表达式或非表达式 与与-或或-非表达式非表达式 逻辑函数化简的方法有代数法和卡诺图法。代数法逻辑函数化简的方法有代数法和卡诺图法。代数法就是运用逻辑代数的基本定律和规则化简逻辑函数。常用就是运用逻辑代数的基本定律
16、和规则化简逻辑函数。常用的方法有并项法、吸收法、消去法和配项法。的方法有并项法、吸收法、消去法和配项法。例:化简逻辑函数表达式例:化简逻辑函数表达式 解:解:例:化简例:化简 解:解:利用代数化简法,要求熟练掌握逻辑代数的定理和运算规利用代数化简法,要求熟练掌握逻辑代数的定理和运算规则,并需要掌握一定的化简方法,同时对于一个较复杂的逻则,并需要掌握一定的化简方法,同时对于一个较复杂的逻辑式也难以判断化简结果是否为最简。为了克服这个缺点,辑式也难以判断化简结果是否为最简。为了克服这个缺点,引入另一种化简方法引入另一种化简方法卡诺图化简法。卡诺图化简法。四、逻辑函数的卡诺图化简法四、逻辑函数的卡诺
17、图化简法1 1最小项的定义及其性质最小项的定义及其性质(1)最小项的定义)最小项的定义 在在n个输入变量的逻辑函数中,如果一个输入变量的逻辑函数中,如果一个乘积项包含个乘积项包含n个变量,而且每个变量以原变量或反变量的个变量,而且每个变量以原变量或反变量的形式出现且仅出现一次,那么该乘积项称为该函数的一个最形式出现且仅出现一次,那么该乘积项称为该函数的一个最小项。对小项。对n个输入变量的逻辑函数来说,共有个输入变量的逻辑函数来说,共有2n个最小项。个最小项。(2)最小)最小项项的的编编号号 为为了表达方便,最小了表达方便,最小项项通常用通常用mi表示,表示,下下标标i即最小即最小项编项编号,用
18、十号,用十进进制数表示。制数表示。编编号的方法是:使最号的方法是:使最小小项项的的值为值为1所所对应对应的的输输入入变变量的取量的取值值作作为为二二进进制数,将此制数,将此二二进进制数制数转换转换成相成相应应的十的十进进制数就是制数就是该该最小最小项项的的编编号,以号,以为为例,因例,因为为它与它与010010相相对应对应,所以,所以记记作作m m2 2。(3 3)最小项表达式)最小项表达式 任何一个逻辑函数都可以表示成若干个最任何一个逻辑函数都可以表示成若干个最小项之和的形式,这样的逻辑函数表达式称为最小项表达式。小项之和的形式,这样的逻辑函数表达式称为最小项表达式。例:例:将逻辑函数将逻辑
19、函数 1)对于任意一个最小项,输入变量只有一组取值使得它的值为)对于任意一个最小项,输入变量只有一组取值使得它的值为1,而在,而在变量取其他各组值时,这个最小项的值都是变量取其他各组值时,这个最小项的值都是0;2)不同的最小项,使它的值为)不同的最小项,使它的值为1的那一组输入变量取值也不同;的那一组输入变量取值也不同;3)对于输入变量的任一组取值,任意两个最小项的乘积为)对于输入变量的任一组取值,任意两个最小项的乘积为0;4)对于输入变量的任一组取值,所有最小项之和为)对于输入变量的任一组取值,所有最小项之和为1。转换成最小项表达式转换成最小项表达式。解解:(4)最小项的性质)最小项的性质2
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