项目一简单抢答器的制作

（3）非逻辑
真 值 表 A 0 1 Y 1 0
当条件不具备时，事件才发生。
逻辑表达式 Y=A
1
逻辑符号
非门(NOT gate) 又称“反相器”
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2、复合逻辑运算
（由基本逻辑运算组合而成） A B 0 0 0 1 1 0 1 1 A B 0 0 0 1 1 0 1 1 Y 1 1 1 0 Y 1 0 0 0
右式 = (A + B) (A + C)
= AA + AC + BA + BC = A + AC + AB + BC = A (1 + C + B) + BC =A· 1 +BC = A + BC
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[知识链接2] 逻辑门电路的基础知识
本次课的主要内容： 1.逻辑门（基本、复合）的逻辑功能 2.逻辑门使用时的注意事项 3.逻辑门的扩展应用（用一种门构成另外一种门）
B
C
1
＆
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四、逻辑代数的基本定律
1、基本公式
逻辑常量运算公式 0· 0=0 0· 1=0 1· 0=0 1· 1=1 0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=1 还原律
逻辑变量与常量的运算公式 0–1律 重迭律 互补律 0+A=A 1 + A= 1 A+A=A A=A 1 ·A = A A · 0 ·A = 0
TTL门电路是晶体管—晶体管逻辑电路。它主要是由NP N或PNP型晶体管组成，还有二极管、电阻、电容等元器件； 主要经过光刻、氧化、扩散等工艺制成，工艺较为复杂。 （1）常用TTL门电路
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特殊的“门”之一 —— TTL OC门 逻辑表达式：
Y A B
OC门主要用途： （1）实现“线与” （2）驱动显示
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高电平UH：
输入高电平UIH
输出高电平UOH

低电平UL：
输入低电平UIL 输出低电平UOL

逻辑“0”和逻辑“1”对应的电压范围宽，因此在数字电 路中，对电子元件、器件参数精度的要求及其电源的稳定 度的要求比模拟电路要低。
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集成门电路的类型
按逻辑功能不同分 与门 或门 非门 异或门 与非门 或非门 按电路结构不同分 TTL集成门电路 输入端和输出端都用 三极管的逻辑门电路。 按功能特点不同分 普通门 (推拉式输出) 输出 开路门 三态门 CMOS 传输门
输出高电平UOH和输出低电平UOL UOH典型值3.6V,UOL典型值0.3V。 对通用的TTL与非门，UOH≥2.4V，UOL≤0.4V。 阈值电压UTH 当Ui＜UTH时，输出高电平UOH保持不变；当Ui＞UTH 后，输出很快下降为低电平UOL并保持不变。



扇出系数N0 与非门带负载能力。对TTL与非门，N0≥8。
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（1）接插集成块时，要认清定位标记，不得插反。 （2）电源电压使用范围为＋4.5V～＋5.5V之间，实验中要 求使用Vcc＝＋5V。电源极性绝对不允许接错。 （3）闲置输入端处理方法 ① 悬空，相当于正逻辑“1”。对于一般小规模集成电 路的数据输入端，实验时允许悬空处理。但易受外界 干扰，导致电路的逻辑功能不正常。因此，对于接有 长线的输入端，中规模以上的集成电路和使用集成电 路较多的复杂电路，所有控制输入端必须按逻辑要求 接入电路，不允许悬空。
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与或非门
CMOS 集成门电路 用互补对称 MOS 管 构成的逻辑门电路。
一、基本门电路
逻辑关系 逻辑表达式 电路组成 逻辑功能简述
全 1出 1 见 0出 0
逻辑符号
与
Y=A·B
或
Y=A+B
全 0出 0 见 1出 1
非
YA
见 0出 1 见 1出 0
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二、复合门电路
逻辑关系
与非 或非
逻辑表达式
P1
简单抢答 器的功能 测试
根据电路在 数字电路装 置上连接简 单抢答器电 路，测试其 逻辑功能
1：抢答器的构成与应 用 2：逻辑代数基础知识 3：各种集成逻辑门电 路 4：常见数字集成电路 的封装 5：数字集成电路的技 术参数 6：数字集成电路的选 用原则 7：数字集成电路的使 用注意事项 8：数字集成电路空余 引脚的处理方法 9：抢答器的线路连接 与功能测试
Y ABC
逻辑功能简述
全 1出 0 见 0出 1 全 0出 1 见 1出 0
逻辑符号
Y A BC
与或非
异或 同或
Y AB CD
Y A B
Y AB AB
相同出0 相异出1 相同出1 相异出0
返回
Y A B
Y AB AB
三、复合门电路
1、TTL门电路 ——Transistor-Transistor Logic
1
0
0
1 1 1 若有0出0；若全1出1
与门 (AND gate)
（2）或逻辑
在决定一事件的各条件中，只要有一个条件具备，这个事件就会发生。
真 值 表 A B 0 0 0 1 1 0 1 1 Y 0 1 1 1
逻辑表达式
Y=A+B
或门 (OR gate)
有 1出 1 全 0出 0
逻辑符号
送 1出 0 送 0出 1
平均传输延迟时间tpd
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3. TTL集成门电路使用注意事项
TTL电路（OC门、三态门除外）的输出端不允许并联使用， 也不允许直接与+5V电源或地线相连。 多余输入端的处理 或门、或非门等,多余输入端不能悬空，只能接地。 与门、与非门等,多余输入端可以做如下处理： ①悬空：相当于接高电平； ②与其他输入端并联使用：可增加电路的可靠性； ③直接或通过电阻（100Ω～10KΩ）与电源相接以获得 高电平输入。 严禁带电操作。
项
目
一
简单抢答器的制作
项目目标
制作简易型四人抢答器要求： A、B、C、D为抢答操作按钮开关。任何一 个人先将某一开关按下且保持闭合状态，则 与其对应的发光二极管（指示灯）被点亮， 表示此人抢答成功；而紧随其后的其他开关 再被按下，与其对应的发光二极管则不亮。 模拟项目效果
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简单抢答器电路图
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一、逻辑变量和逻辑函数
开关A 合向上 合向上 合向下 控制楼道照明的开关电路 合向下 开关B 合向上 合向下 合向上 合向下 灯 亮 灭 灭 亮 A 0 0 1 1 B 0 1 0 F 1 0 0
1 1 真值表
均为仅有二个取值的变量，称为逻辑变量。
其中A、B为输入变量，F为输出变量。
由上可知，开关的通、断决定了发光二极管的亮、灭，反过 来也可以从发光二极管的状态推出开关的相应状态，这样的关系 称为逻辑函数关系。它可用逻辑函数式（也称逻辑表达式）来描 述，其一般形式为：Y = f（A、B、C、…）。
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2. 逻辑函数式
表示输出函数和输入变量逻辑关系的表达式。又称逻辑表 达式，简称逻辑式。
真值表
(1) 找出函数值（输出值）为1的项。
(2) 将这些项中输入变量取值为1的用原变量代替，
逻辑式 取值为0的用反变量代替，则得到一系列与项。
(3) 将这些与项相加即得逻辑式。
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例如
A 0 0 0 0 1 1 1 1 B 0 0 1 1 0 0 1 1 C 0 1 0 1 0 1 0 1 Y 1 0 0 0 0 0 0 1
输
4个输入变 量有24 =16 种取值组合
B 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1
入
变
C 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1
量
D 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
输出变量
Y 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0
逻辑等式的 证明方法
利用真值表 利用基本公式和基本定律
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[例] 解：
证明等式 A + BC = (A + B) (A + C)
方法一：真值表法
A + BC (A + B) (A + C) 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
方法二：公式法 用分配律展开
A B C 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1
1. 真值表
列 真 值 表 方 法
列出输入变量的各种取值组合及其对应输 出逻辑函数值的表格称真值表。 （1）按 n 位二进制数递增的方式列出输入变 量的各种取值组合。 （2）分别求出各种组合对应的输出逻辑值填 入表格。
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例如 求函数 Y AB CD 的真值表。
A 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1
项目一 知识链接部分
[知识链接1] 逻辑代数的基本知识
[知识链接2] 逻辑门电路的基础知识
[知识拓展] 不同类型集成门电路的接口 [技能训练] 常用集成门电路的逻辑功能测试
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[知识链接1] 逻辑代数的基本知识
什么是逻辑代数？ 逻辑代数又称为布尔代数，是用于描述客观事物逻辑 关系的数学方法，也是分析和设计逻辑电路的主要数 学工具。 逻辑指事物因果关系的规律。 逻辑代数中的 1 和 0 不表示数量大小，仅表示两种相 反的状态。 例如：开关闭合为 1 断开为 0 晶体管导通为 1 截止为 0 电位高为 1 低为 0
可得到如下表所示的真值表。
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函数F=AB+ A C的真值表
A 0 0 0 B 0 0 1 C 0 1 0 F 0 1 0
_
0
1 1 1 1
1
0 0 1 1
1
1 1 0 1
1
0 0 1 1
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课堂练习:由该真值表写出其表达式。
例2. 画出函数 F = A B+A C 的逻辑图
A 1
_
_
＆
≥1 F
注意：异或和同或互为反函数，即
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[例] 试对应输入信号波形分别画出下图各电路的输出波形。
有0出00 相同出
全1 1出1 相异出
0 1 1 0 0 1 1 0
0 0 1 1 0 0 1 1 解： Y1 Y2 Y3
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常见的几种逻辑关系及其表示方式
返回
三、逻辑函数及其表示方法
逻辑函数描述了某种逻辑关系。 常采用真值表、逻辑函数式、卡诺图和逻辑图等表示。
项目任务要求
项目 编号 项目名称 项目内容 主要教学内容 学习目标 学时 1：掌握抢答器的应用 2：掌握二进制、十进制、十六进 制数的互换，掌握8421码的编码 规律 3：掌握逻辑运算规律、逻辑函数 的表示方法、互换及化简 4：掌握常见TTL系列和CMOS系 列数字集成电路的种类和封装 5：掌握常见数字集成电路的电压 、电流、使用温度范围等参数 14 6：掌握数字集成电路的安装、电 源电压、输入电压、输出负载和 功耗，不同类型器件的混合使用 注意事项 7：掌握常见数字集成电路空余引 脚的处理方法 8：掌握抢答器的线路连接与功能 测试 9：利用逻辑关系查找数字电路的 返回 连接故障
与非逻辑(NAND)
有0出1 全1出0
先与后非 或非逻辑 ( NOR )
有1出0 全0出1
先或后非
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异或逻辑 (Exclusive – OR)
A B 0 0 0 1 1 0 1 1
Y 0 1 1 0
相异出1 相同出0
同或逻辑 (Exclusive - NOR，即异或非)
A B 0 0 0 1 1 0 1 1 Y 1 0 0 1 相同出1 相异出0
（3）电平转换
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特殊的“门”之二 ——TSL门
控制端高电平有效的三态功能表
EN（控制端） Y（输出端）
控制端低电平有效的三态功能表
EN（控制端）
Y（输出端）
EN=1
Y A B（正常）
Y呈高阻（悬空）
EN 0
Y A B （正常）
Y呈高阻（悬空）
EN=0
EN 1
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2、TTL集成门电路参数
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2、基本定律
1）与普通代数相似的定律 交换律 A + B = B + A 结合律 (A + B) + C = A + (B + C) A· B=B· A (A · B) · C=A· (B · C) A + BC = (A + B) (A + C) 大家要记住特别的“我”！
分配律 A (B + C) = AB + AC
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二、逻辑运算
1、基本逻辑运算
基本逻辑函数 与逻辑 或逻辑 与运算(逻辑乘) 或运算(逻辑加)
非运算(逻辑非) 非逻辑 （1）与逻辑 只有当决定一件事的所有条件全部具备时，这个事件才会发生。 A B 0 0 0 1 Y 0 0 逻辑表达式 Y = A ·B 或 Y = AB
逻辑符号
返回
真值表
逻辑式：
ABC
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3. 逻辑图 由逻辑符号及相应连线构成的电路图。
例如 画 的逻辑图
相加项用或门实现
反变量用非门实现
Hale Waihona Puke Baidu
与项用与门实现
运算次序为先非后与再或，因此用三级电路实现之。
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例1. 列出函数F=AB+ A C的真值表。 解：该函数有 3 个输入变量，共有 23=8 种输入取值组 合，分别将它们代入函数表达式，并进行求解，可求 得相应的函数值。将输入、输出值一一对应列出，即
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[知识链接2] 逻辑门电路的基础知识
逻辑门电路：用以实现基本和常用逻辑运算 的电子电路。简称门电路。 基本常用门电路有与门、或门、非门（反相器）、 与非门、或非门、与或非门和异或门等。 逻辑1和0：电子电路中用高、低电平来表示。 获得高、低电平的基本方法：利用半导体开关元 件的导通、截止（即开、关）两种工作状态。