數(shù)電基礎(chǔ)知識優(yōu)秀PPT.ppt
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1、1.1 1.1 二進制代碼二進制代碼1.2 1.2 二值邏輯變量與基本邏輯運算二值邏輯變量與基本邏輯運算1.3 1.3 邏輯函數(shù)及其表現(xiàn)方法邏輯函數(shù)及其表現(xiàn)方法1.4 1.4 邏輯代數(shù)邏輯代數(shù)1.5 1.5 卡諾圖化簡法卡諾圖化簡法第一章第一章 數(shù)電基礎(chǔ)知識數(shù)電基礎(chǔ)知識1二進制代碼的位數(shù)(n),與需要編碼的事件(或信息)的個 數(shù)(N)之間應滿足以下關(guān)系:N2n概念:概念:用4位二進制數(shù)來表示一位十進制數(shù)中的09十個數(shù)碼,簡稱BCD碼。從4 位二進制數(shù)16種代碼中,選擇10種來表示09個數(shù)碼的方案有很多種。每種方案產(chǎn)生一種BCD碼。碼制碼制:編制代碼所要遵循的規(guī)則1.1.1 二二-十進制碼十進制
2、碼1.1 二進制代碼二進制代碼2BCD碼十進制數(shù)碼8421碼2421 碼5421 碼余3碼余3循環(huán)碼000000000000000110010100010001000101000110200100010001001010111300110011001101100101401000100010001110100501011011100010001100601101100100110011101701111101101010101111810001110101110111110910011111110011001010(1 1)幾種常用)幾種常用的的BCD代碼代碼3(2)各種編碼的特點:)各種編碼
3、的特點:余碼的特點:當兩個十進制的和是10時,相應的二進制正好是16,于是可自動產(chǎn)生進位信號,而不需修正.0和9,1和8,.6和4的余碼互為反碼,這對在求對于10的補碼很方便。余3碼循環(huán)碼:相鄰的兩個代碼之間僅一位的狀態(tài)不同。按余3碼循環(huán)碼組成計數(shù)器時,每次轉(zhuǎn)換過程只有一個觸發(fā)器翻轉(zhuǎn),譯碼時不會發(fā)生競爭冒險現(xiàn)象。有權(quán)碼:編碼與所表示的十進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)算容易 如(10010000)8421BCD=(90)4對于一個多位的十進制數(shù),需要有與十進制位數(shù)相同的幾組BCD代碼來表示。例如:不能省略!不能省略!不能省略!不能省略!(3)用用BCD代碼表示十進制數(shù)代碼表示十進制數(shù)對于有權(quán)BCD碼,可以根據(jù)位
4、權(quán)展開求得所代表的十進制數(shù)。例如:BCD8421 0111()D 7=11214180+=()D BCD2421 7112041211101=+=(4)求求BCD代碼表示的十進制數(shù)代碼表示的十進制數(shù)5 格雷碼是一種無權(quán)碼。二進制碼b3b2b1b0格雷碼G3G2G1G000000001001000110100010101100111100010011010101111001101111011110000000100110010011001110101010011001101111111101010101110011000 編碼特點是:任何兩個相鄰代碼之間僅有一位不同。該特點常用于模擬量的轉(zhuǎn)換。當
5、模擬量發(fā)生微小變化,格雷碼僅僅改變一位,這與其它碼同時改變2位或更多的情況相比,更加可靠,且容易檢錯。1.1.2 格雷碼格雷碼61.2 二值邏輯變量與基本邏輯運算二值邏輯變量與基本邏輯運算*邏輯運算邏輯運算:當0和1表示邏輯狀態(tài)時,兩個二進制數(shù)碼按照某種特定的因果關(guān)系進行的運算。邏輯運算使用的數(shù)學工具是邏輯代數(shù)。邏輯運算的描述方式:邏輯代數(shù)表達式、真值表、邏輯圖、卡諾圖、波形圖和硬件描述語言(HDL)等。*邏輯代數(shù)與普通代數(shù)邏輯代數(shù)與普通代數(shù):與普通代數(shù)不同,邏輯代數(shù)中的變量只有0和1兩個可取值,它們分別用來表示完全兩個對立的邏輯狀態(tài)。在邏輯代數(shù)中,有與、或、非三種基本的邏輯運算。71 1、與
6、邏輯(與運算)、與邏輯(與運算)與邏輯的定義:僅當決定事件(Y)發(fā)生的所有條件(A,B,C,)均滿足時,事件(Y)才能發(fā)生。表達式為:開關(guān)A,B串聯(lián)控制燈泡L 8兩個開關(guān)必須同時接通,兩個開關(guān)必須同時接通,燈才亮。邏輯表達式為:燈才亮。邏輯表達式為:LA、B都斷開,燈不亮。都斷開,燈不亮。A斷開、斷開、B接通,燈不亮。接通,燈不亮。A接通、接通、B斷開,燈不亮。斷開,燈不亮。A、B都接通,燈亮。都接通,燈亮。9這種把所有可能的條件組合及其對應結(jié)果一一列出來的表格叫做真值表真值表。將開關(guān)接通記作1,斷開記作0;燈亮記作1,燈滅記作0??梢宰鞒鋈缦卤砀駚砻枋雠c邏輯關(guān)系:功能表功能表實現(xiàn)與邏輯的電路
7、稱為與門。與門的邏輯符號:L真真值值表表邏輯符號邏輯符號102 2、或邏輯(或運算)、或邏輯(或運算)或邏輯的定義:當決定事件(Y)發(fā)生的各種條件(A,B,C,)中,只要有一個或多個條件具備,事件(Y)就發(fā)生。表達式為:開關(guān)A,B并聯(lián)控制燈泡L11兩個開關(guān)必須同時接通,兩個開關(guān)必須同時接通,燈才亮。邏輯表達式為:燈才亮。邏輯表達式為:LA、B都斷開,燈不亮。都斷開,燈不亮。A斷開、斷開、B接通,燈不亮。接通,燈不亮。A接通、接通、B斷開,燈不亮。斷開,燈不亮。A、B都接通,燈亮。都接通,燈亮。12這種把所有可能的條件組合及其對應結(jié)果一一列出來的表格叫做真值表真值表。將開關(guān)接通記作1,斷開記作0
8、;燈亮記作1,燈滅記作0??梢宰鞒鋈缦卤砀駚砻枋雠c邏輯關(guān)系:功能表功能表實現(xiàn)與邏輯的電路稱為與門。與門的邏輯符號:L真真值值表表邏輯符號邏輯符號132 2、或邏輯(或運算)、或邏輯(或運算)或邏輯的定義:當決定事件(Y)發(fā)生的各種條件(A,B,C,)中,只要有一個或多個條件具備,事件(Y)就發(fā)生。表達式為:開關(guān)A,B并聯(lián)控制燈泡L14兩個開關(guān)只要有一個接通,兩個開關(guān)只要有一個接通,燈就會亮。邏輯表達式為:燈就會亮。邏輯表達式為:L+A、B都斷開,燈不亮。都斷開,燈不亮。A斷開、斷開、B接通,燈亮。接通,燈亮。A接通、接通、B斷開,燈亮。斷開,燈亮。A、B都接通,燈亮。都接通,燈亮。15實現(xiàn)或邏
9、輯的電路稱為或門?;蜷T的邏輯符號:L=A+B真值表真值表功能表功能表邏輯符號邏輯符號163 3、非邏輯(非運算)、非邏輯(非運算)非邏輯指的是邏輯的否定。當決定事件(Y)發(fā)生的條件(A)滿足時,事件不發(fā)生;條件不滿足,事件反而發(fā)生。表達式為:開關(guān)A控制燈泡L17實現(xiàn)非邏輯的電路稱為非門。非門的邏輯符號:L=AA斷開,燈亮。斷開,燈亮。A接通,燈滅。接通,燈滅。真真值值表表功功能能表表邏輯符號邏輯符號184 4、幾種常用的邏輯運算、幾種常用的邏輯運算(1)與非運算:邏輯表達式為:(2)或非運算:邏輯表達式為:19(3)異或運算:邏輯表達式為:(4)同或運算:邏輯表達式為:20(5)與或非運算:邏
10、輯表達式為:21abcdAB樓道燈開關(guān)示意圖樓道燈開關(guān)示意圖開關(guān)開關(guān) A燈燈下下下下上上下下上上下下上上上上亮亮滅滅滅滅亮亮開關(guān)開關(guān) B開關(guān)狀態(tài)表開關(guān)狀態(tài)表 邏輯真值表邏輯真值表ABL001100010111A、B:向上向上1 向下向下-0 L :亮亮-1;滅滅-0確定變量、函數(shù),并賦值開關(guān)開關(guān):變量變量 A、B燈燈 :函數(shù)函數(shù) L邏輯抽象,列出真值表1.3 邏輯函數(shù)及其表示方法邏輯函數(shù)及其表示方法1 1、真值表表示方法、真值表表示方法22 邏輯真值表邏輯真值表ABL001100010111邏輯表達式是用與、或、非等運算組合起來,表示邏輯函數(shù)與邏輯變量之間關(guān)系的邏輯代數(shù)式。例:已知某邏輯函數(shù)的
11、真值表,試寫出對應的邏輯函數(shù)表達式。2 2、邏輯表達式表示方法、邏輯表達式表示方法23用與、或、非等邏輯符號表示邏輯函數(shù)中各變量之間的邏輯關(guān)系所得到的圖形稱為邏輯圖。將邏輯函數(shù)式中所有的與、或、非運算符號用相應的邏輯符號代替,并按照邏輯運算的先后次序?qū)⑦@些邏輯符號連接起來,就得到圖電路所對應的邏輯圖 例:已知某邏輯函數(shù)表達式為 ,試畫出其邏輯圖3 3、邏輯圖表示方法、邏輯圖表示方法24 真值表真值表ABL001100010111 用輸入端在不同邏輯信號作用下所對應的輸出信號的波形圖,表示電路的邏輯關(guān)系。4 4、波形圖表示方法、波形圖表示方法251.4.1 邏輯代數(shù)的基本定律和恒等式邏輯代數(shù)的基
12、本定律和恒等式(1)常量之間的關(guān)系(2)基本公式分別令分別令A=0及及A=1代入這些代入這些公式,即可證公式,即可證明它們的正確明它們的正確性。性。1.4 邏輯代數(shù)邏輯代數(shù) 26(3)基本定理利用真值表很容易證利用真值表很容易證明這些公式的正確性。明這些公式的正確性。如證明如證明AB=BA:27(A+B)(A+C)=AA+AB+AC+BC分配率分配率A(B+C)=AB+ACA(B+C)=AB+AC=A+AB+AC+BC等冪率等冪率AA=AAA=A=A(1+B+C)+BC分配率分配率A(B+C)=AB+ACA(B+C)=AB+AC=A+BC0-10-1率率A+1=1A+1=1證明分配率:A+BC
13、=(A+B)(A+C)證明:證明:28(4)常用公式分配率分配率A+BC=(A+B)(A+C)A+BC=(A+B)(A+C)互補率互補率A+A=1A+A=10-10-1率率A A1=11=129互補率互補率A+A=1A+A=1分配率分配率A(B+C)=AB+ACA(B+C)=AB+AC0-10-1率率A+1=1A+1=130注注注注意意意意:本本本本節(jié)節(jié)節(jié)節(jié)所所所所列列列列出出出出的的的的基基基基本本本本公公公公式式式式反反反反映映映映的的的的是是是是邏邏邏邏輯輯輯輯關(guān)關(guān)關(guān)關(guān)系系系系而而而而不不不不是是是是數(shù)數(shù)數(shù)數(shù)量量量量之之之之間的關(guān)系,在運算中不能簡單套用初等代數(shù)的運算規(guī)則。間的關(guān)系,在運
14、算中不能簡單套用初等代數(shù)的運算規(guī)則。間的關(guān)系,在運算中不能簡單套用初等代數(shù)的運算規(guī)則。間的關(guān)系,在運算中不能簡單套用初等代數(shù)的運算規(guī)則。1.4.2 邏輯代數(shù)的基本規(guī)則邏輯代數(shù)的基本規(guī)則(1)代入規(guī)則:任何一個含有變量A的等式,如果將所有出現(xiàn)A的位置都用同一個邏輯函數(shù)代替,則等式仍然成立。這個規(guī)則稱為代入規(guī)則。例如,已知等式 ,用函數(shù)Y=AC代替等式中的A,根據(jù)代入規(guī)則,等式仍然成立,即有:(2)反演規(guī)則:對于任何一個邏輯表達式Y(jié),如果將表達式中的所有“”換成“”,“”換成“”,“0”換成“1”,“1”換成“0”,原原原原變變變變量量量量換換換換成成成成反反反反變變變變量量量量,反反反反變變變變
15、量量量量換換換換成成成成原原原原變變變變量量量量,那么所得到的表達式就是函數(shù)Y的反函數(shù)Y(或稱補函數(shù))。這個規(guī)則稱為反演規(guī)則。例如:31注意:運用反演規(guī)則應注意以下兩個原則注意:運用反演規(guī)則應注意以下兩個原則注意:運用反演規(guī)則應注意以下兩個原則注意:運用反演規(guī)則應注意以下兩個原則(1 1)保保保保持持持持原原原原來來來來的的的的運運運運算算算算優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)先先先先級級級級,即即即即先先先先進進進進行行行行與與與與運運運運算算算算,后后后后進進進進行行行行或或或或運運運運算算算算,并注意優(yōu)先考慮括號內(nèi)的運算;并注意優(yōu)先考慮括號內(nèi)的運算;并注意優(yōu)先考慮括號內(nèi)的運算;并注意優(yōu)先考慮括號內(nèi)的運算;(2 2
16、)對于反變量以外的)對于反變量以外的)對于反變量以外的)對于反變量以外的非非非非號應保留不變。號應保留不變。號應保留不變。號應保留不變。32(3)對偶規(guī)則:對于任何一個邏輯表達式Y(jié),如果將表達式中的所有“”換成“”,“”換成“”,“0”換成“1”,“1”換成“0”,而變變變變量量量量保保保保持持持持不不不不變變變變,則可得到的一個新的函數(shù)表達式Y(jié),Y稱為函Y的對偶函數(shù)。這個規(guī)則稱為對偶規(guī)則。例如:對偶規(guī)則的意義在于:如果兩個函數(shù)相等,則它們的對偶函數(shù)也相等。利用對偶規(guī)則,可以使要證明及要記憶的公式數(shù)目減少一半。例如:注意注意注意注意:在運用反演規(guī)則和對偶規(guī)則時,必須按照邏輯運算的優(yōu)先順序進行:
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