城市轨道交通电工电子技术 第2版 课件 项目九 逻辑门电路

项目九逻辑门电路课题二数制与编码学习导入逻辑代数是一种用于描述客观事物逻辑关系的数学方法。逻辑代数有一套完整的运算规则，包括公理、定理和定律。它被广泛地应用于开关电路和数字逻辑电路的变换、分析、化简和设计上。随着数字技术的发展，逻辑代数已经成为分析和设计逻辑电路的基本工具和理论基础。逻辑代数是一种用于描述客观事物逻辑关系的数学方法。学习目标1、知识目标掌握基本逻辑门电路的逻辑符号。掌握各种常用数字逻辑电路的逻辑功能、外部特性及典型应用。学习目标2、能力目标能运用公式法化简逻辑函数。能运用卡诺图化简逻辑函数一、数字电路及其特点1.数字电路中工作的半导体管多数工作在开、关状态，即不是工作在饱和区，就是工作在截止区，而放大区只是其过渡状态。2.在数字电路中，研究的主要问题是电路的逻辑功能，即输入信号的状态和输出信号的状态之间的逻辑关系。3.数字电路的通用性强。数字电路的结构简单、容易制造，便于集成及系列化生产。二、数字电路的发展和应用数字电路的应用范围很广泛，而且还在不断地发展。它不仅应用于计算机技术、雷达、电视、通信、遥测和遥控等方面，而且在核物理技术、新型武器、航天技术、交通、电力、医药技术等各个技术领域的控制设备和数字测量中，都发挥着很重要的作用。一、数制及其转换1.十进制基数和权：一种数制所具有的数码个数称为该数制的基数，该数制的数中不同位置上数码的单位数值称为该数制的位权或权。十进制：基数为10，采用的10个数码为0~9，计数的基数是10，超过9的数必须用多位数表示，低位与相邻高位之间的进位规则为“逢十进一。2.二进制目前在数字电路中应用最广的是二进制。在二进制数中，每一位只有0和1两个数码，基数为2，进位规则为“逢二进一”。任何一个二进制数均可展开为D=ΣKi2i0102033.十六进制十六进制数的每一位有十六个不同的数码，分别为0~9、A（10）、B（11）、C（12）、D（13）、E（14）、F（15）表示。进位规则为“逢十六进一”。任意一个十六进制数均可展开为D=ΣKi16i2.数制转换其他进制转换为十进制：采用多项式求和法，即将其他进制的数根据基数和权展开为多项式，求出该多项式的和，即得相应的十进制数。十进制整数转换为二进制：采用除基数取余数法，即将十进制整数连续除以二进制的基数，求得各次的余数，直到商为0为止，然后将先得到的余数列在低位、后得到的余数列在高位，即得相应的二进制数。二进制与十六进制之间的转换：将十六进制转换为二进制数，每一个十六进制数码用4位二进制数表示即可；将二进制整数转换为16进制数，从低位开始，每4位为一组转换为相应的十六进制数即可。十六进制数转换成等值的二进制数。转换时只需将十六进制数的每一位用等值的4位二进制数代替就行了。3．编码将十进制的10个数码分别用4位二进制代码表示称为二—十进制编码，也称BCD码。常用的BCD码有8421码、余3码、格雷码、2421码、5421码等。8421码的10个十进制数码与自然二进制数一一对应，即用二进制数的0000～1001来分别表示十进制数的0～9，它是一种有权码，各位的权从左到右分别为8、4、2、1。

其他BCD码中，2421码和5421码是有权码，余3码由8421码加3得来，是无权码，格雷码的特点是从一个代码变为相邻的另一个代码时只有一位发生变化。二、码制余3码的编码规则，把每一个余3码看作4位二进制数，则它的数值要比它所表示的十进制数码多3，因此将这种代码叫做余3码。2421码是一种恒权代码，它的0和9、1和8、2和7、3和6、4和5也互为反码，这个特点和余3码相仿。5211码是另一种恒权代码，每位的权是5、2、1、1。谢谢观赏！项目九逻辑门电路课题四组合逻辑门电路课题三逻辑门电路学习导入门电路是数字电路的基本逻辑单元。如果把一个数字系统或数字电路比作建筑工程，那么逻辑门电路就相当于建筑工程所需的砖瓦。一、二极管与门1.与逻辑关系2.与门电路二、二极管或门1.或逻辑关系010203三、三极管非门1.非逻辑关系输出信号与输入信号存在着“反相”关系，即当输入为高电平时，输出为低电平，而输入为低电平时，输出为高电平。因此，输出与输入的电平之间是反相关系，它实际上是一个非门（称反相器）。这种关系，称非逻辑关系。010203八、三态门三态门是在门电路上加上一个使能端，控制它的输出高电平或低电平两种状态外，还可以出现第三种高阻状态。高阻状态是门电路内部电源对地与输出端同时隔断。谢谢观赏！项目九逻辑门电路课题五逻辑代数及其在逻辑电路的应用学习导入逻辑代数又称布尔代数，它是分析和设计数字电路的数学基础。一、逻辑代数定律1.逻辑代数的基本公式2．逻辑函数的表示方法（1）真值表真值表是由变量所有可能的取值组合及其对应的函数值构成的表格。真值表的书写方法是：将n个变量的2n种不同的取值按二进制递增规律排列起来，在相应位置上填入函数的值即可。（2）逻辑函数式把输出与输入的逻辑关系写成与、或、非等运算的组合式，即逻辑代数式，就得到了逻辑函数式。根据真值表写逻辑表达式的方法是：取A=1（或A=0）的输入变量组合到逻辑表达式。对于每一种取值组合，输入变量之间是与逻辑关系。对应于A=1，如果输入变量的值为1，则取其原变量；如果输入变量的值为0，则取其反变量。各种取值组合之间是或逻辑关系，最后取以上乘积项之和。（3）逻辑图将逻辑函数中各变量之间的与、或、非等逻辑关系用图形符号表示出来，就可以画出表示函数关系的逻辑图。根据逻辑表达式画逻辑图的方法是：逻辑乘用与门实现，逻辑加用或门实现，逻辑非用非门实现。4．逻辑函数的公式化简法逻辑函数式通过化简得到的最简与或逻辑式，其中包含的乘积项已经最少，而且每个乘积项的因子数目也不能再减少。化简逻辑函数的目的是要消去多余的乘积项和每个乘积项中多余的因子，以得到逻辑函数式的最简形式。逻辑函数常用的化简方法有公式化简法和卡诺图化简法等。公式化简法是反复运用逻辑代数的基本公式和定理来化简逻辑函数中多余的乘积项和多余的因子，求得函数式的最简形式。公式化简法没有固定的步骤，常用的化简方法有并项法、配项法、加项法、吸收法等方法。010203（2）卡诺图的表示一到四变量最小项的卡诺图。图形两侧标注的0和1表示使对应小方格的最小项为1的变量取值。这些0和1组成的二进制数所对应的十进制数大小也就是对应的最小项的编号。必须按照图中的方式排列，以确保相邻的两个最小项仅有一个变量是不同的。用卡诺图可以任意表示一个逻辑函数，具体方法是首先把逻辑函数化为最小项之和的形式，然后在卡诺图上与这些最小项对应的位置上填入1，在其余的位置上填入0。任何一个逻辑函数都等于它的卡诺图中填入1的那些最小项之和。（3）卡诺图的化简谢谢观赏！项目九逻辑门电路任务逻辑门电路的功能测试一、任务目标1.熟悉主要门电路的逻辑功能。2.掌握基本门电路逻辑功能的测试方法。二、器材工具DZX-2B型电子学综合实验装置(简称实验台)。010203三、原理分析对于与非门,其输入中任一个为低电平“0”时，输出便为高电平“1”。只有当所有输入都为高电平“1”时，输出才为低电平“0”。对于TTL逻辑电路，输入端如果悬空可看做；逻辑1，但为防止干扰信号引入，一般不悬空，可将多余的输入端接高电平或者和一个有用输入端连在一起。对MOS电路输入端不允许悬空。对于或非门，闲置输入端应接地或低电平,也可以和一个有用输入端连在一起。四、任务实施1、与非门逻辑功能的测试（1）将74LS20插入实验台14P插座，注意集成块上的标记，不要插错。（2）将集成块Vcc端与电源+5V相连，GND与电源“地”相连。（3）选择其中一个与非门，将其4个输入端A、B、C、D分别与四个逻辑开关相连，输出端Y与逻辑笔或逻辑电平显示器相连，如图