D 简单逻辑电路
数字逻辑电路基础知识整理
数字逻辑电路基础知识整理数字逻辑电路是电子数字系统中的基础组成部分，用于处理和操作数字信号。
它由基本的逻辑门和各种组合和顺序逻辑电路组成，可以实现各种功能，例如加法、减法、乘法、除法、逻辑运算等。
下面是数字逻辑电路的一些基础知识整理：1. 逻辑门：逻辑门是数字逻辑电路的基本组成单元，它根据输入信号的逻辑值进行逻辑运算，并生成输出信号。
常见的逻辑门包括与门、或门、非门、异或门等。
2. 真值表：真值表是描述逻辑门输出信号与输入信号之间关系的表格，它列出了逻辑门的所有输入和输出可能的组合，以及对应的逻辑值。
3. 逻辑函数：逻辑函数是描述逻辑门输入和输出信号之间关系的数学表达式，可以用来表示逻辑门的操作规则。
常见的逻辑函数有与函数、或函数、非函数、异或函数等。
4. 组合逻辑电路：组合逻辑电路由多个逻辑门组合而成，其输出信号仅取决于当前的输入信号。
通过适当的连接和布线，可以实现各种逻辑操作，如加法器、多路选择器、比较器等。
5. 顺序逻辑电路：顺序逻辑电路由组合逻辑电路和触发器组成，其输出信号不仅取决于当前的输入信号，还取决于之前的输入信号和系统状态。
顺序逻辑电路可用于存储和处理信息，并实现更复杂的功能，如计数器、移位寄存器、有限状态机等。
6. 编码器和解码器：编码器将多个输入信号转换成对应的二进制编码输出信号，解码器则将二进制编码输入信号转换成对应的输出信号。
编码器和解码器可用于信号编码和解码，数据传输和控制等应用。
7. 数字信号表示：数字信号可以用二进制表示，其中0和1分别表示低电平和高电平。
数字信号可以是一个比特（bit），表示一个二进制位；也可以是一个字（word），表示多个二进制位。
8. 布尔代数：布尔代数是逻辑电路设计的数学基础，它通过符号和运算规则描述了逻辑门的操作。
布尔代数包括与、或、非、异或等基本运算，以及与运算律、或运算律、分配律等运算规则。
总的来说，数字逻辑电路是由逻辑门和各种组合和顺序逻辑电路组成的，它可以实现各种基本逻辑运算和数字信号处理。
高中物理选修3-1学案：2.11 简单的逻辑电路
第11节简单的逻辑电路一、门电路1.数字信号变化的两个状态“有”或者“没有”。
2.数字电路和逻辑电路(1)数字电路：处理数字信号的电路。
(2)逻辑电路：具有逻辑功能的数字电路。
3.“门”就是一种开关，在一定条件下它允许信号通过；如果条件不满足，信号就被阻挡在“门”外。
二、“与”门1.“与”逻辑关系：一个事件的几个条件都满足后，该事件才能发生。
2.符号：只有A与B两个输入端都是1时，输出端才是__1__。
3.真值表：“有”用“1”表示，“没有”用“0”表示三、“或”门1.“或”逻辑关系：某事件发生有几个条件，但只要有一个条件满足，事件就能发生。
2.符号：“≥1”象征当1个或多于1个输入端为1时，输出端就是__1__。
3.真值表四、“非”门1.“非”逻辑关系：输出状态和输入状态相反的逻辑关系。
2.符号：矩形右侧小圆表示数字“0”，它与数字“1”象征着输入端为1时，输出端是__0__。
3.真值表思考判断1.“与”门和“或”门电路只能有两个输入端。
(×)2.真值表中的“1”和“0”与算术中的“1”和“0”有本质区别。
(√)3.如果一个事件的几个条件都满足后，该事件才能发生，这种关系叫“或”逻辑关系。
(×)4.具有“或”逻辑关系的电路叫做“或”门。
(√)三种门电路的类比理解[要点归纳]门电路种类类比电路图逻辑关系“与”门两个开关都闭合是灯亮的充分必要条件，逻辑关系可示意为“或”门两个开关都闭合是灯亮的充分但不必要条件，逻辑关系可示意为“非”门逻辑关系表示为A⇒－C，C表示结果成立，－C表示结果不成立[精典示例][例1] 监控系统控制电路如图1所示，开关S闭合时，系统白天和晚上都工作，开关S断开时，系统仅晚上工作。
在电路中虚框处分别接入光敏电阻(受光照时阻值减小)和定值电阻，则电路中()图1A.C是“与”门，A是光敏电阻B.C是“与”门，B是光敏电阻C.C是“或”门，A是光敏电阻D.C是“或”门，B是光敏电阻[解析]开关S闭合后，C门的一个输入端是1，系统不管白天和晚上都工作，说明与另一端的逻辑值无关，这说明C门是“或”门。
简单的逻辑电路
或门
当至少一个输入信号为高 电平时，输出信号为高电 平；否则，输出信号为低 电平。
非门
输入信号和输出信号的状 态相反。
逻辑门电路的作用
实现逻辑运算
实现数据传输和处理
逻辑门电路可以用于实现各种逻辑运 算，如与、或、非等，从而实现数字 信号的处理和控制。
在数字通信和计算机系统中，逻辑门 电路可以用于实现数据传输和处理的 逻辑控制。
应用
在数字系统中，与门常用 于实现逻辑控制、数据传 输等。
或门电路
功能
只要有一个输入为高电平，输出 就为高电平。
描述
或门电路可以用于实现逻辑加法操 作，当任一输入为1时，输出就为1。
应用
在数字系统中，或门常用于实现逻 辑控制、数据传输等。
非门电路
功能
输入与输出状态相反。
描述
非门电路可以用于实现逻辑非操作，当输入为0时， 输出为1；当输入为1时，输出为0。
ERA
分立元件实现方式
分立元件
逻辑门电路最初是通过使用单个电子管或晶体管等分立元 件实现的。每个逻辑门由单独的元件组装而成，需要大量 的焊接和调试工作。
优点
由于没有使用集成电路，因此不存在热噪声和信号延迟问 题。
缺点
体积庞大，功耗高，可靠性差，成本高。
集成电路实现方式
01 02
集成电路
随着集成电路技术的发展，逻辑门电路被集成在一块芯片上，大大减小 了体积和功耗。集成电路中的逻辑门由多个晶体管和其他元件集成在一 起实现。
简单的逻辑电路
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
• 逻辑门电路的基本概念 • 常见的逻辑门电路 • 逻辑门电路的应用 • 逻辑门电路的实现方式 • 逻辑门电路的性能参数 • 逻辑门电路的发展趋势和展望
简单逻辑电路的构成
实验报告五20100810410 计科四班阚琛琛【实验内容】1.设计一个密码为1010的数字锁，由一个总开关控制，输出能产生解锁或者报警信号；2.用74LS138产生函数：F=A’B’C’+AC+BC；【实验环境】74LS00一片（二输入与非门）；74LS20一片（四输入与非门）；74LS08一片（二输入与门）；74LS138一片（3—8译码器）；实验箱一个；导线若干；【实验过程】1.数字锁分析电路，得真值表：1 0 1 0 0 0 11 0 1 0 1 0 11 0 1 1 0 0 11 0 1 1 1 0 11 1 0 0 0 0 11 1 0 0 1 0 11 1 0 1 0 1 01 1 0 1 1 0 11 1 1 0 0 0 11 1 1 0 1 0 11 1 1 1 0 0 11 1 1 1 1 0 1化简得：Y0=E(AB’CD’);Ya=E(AB’CD’)’,则得到以下电路：电路说明：由7400的一端接高电平构成一输入的非门，分别将B、D接入，构成它们的非，再将A、B’、C、D’接入7420的四个输入端，将E和7420的输出接入7408，则输出就是解锁信号Ya= E(AB’CD’)’，将E与7420的输出的非接入7408，则输出报警信号Y0= E(AB’CD’). 按照上图连接电路，其中芯片7400、7420、7408均为引脚7接GND，引脚14接VCC；实验中将Y0的输出接在显示灯上，解锁即为红色，其余情况均为黄色，而当密码不对时，报警接CP脉冲和蜂鸣器，发出闪烁和报警声。
2.实现F函数分析电路，得真值表：则由F函数得到以下电路图：电路说明：电路说明：将A、B、C接入74138的输入端，G1接VCC，G2an和G2bn接GND，将Y0,Y3,Y5,Y7接入7420的四个输入端，输出即为F=A’B’C’+AC+BC.按照上图连接电路，在电路中，芯片74138中引脚16接VCC，引脚8接GND,并将输出接在指示灯上，输出为1时为红色，输出0时为黄色.【实验总结】1.在实验前一定要做好预习，查好所用芯片的资料，了解各引脚的接法，否则在实验时就会措手不及；2.在做组合电路时一定要先将电路化简为最简的表达式再来构造电路，否则会有错误或者使问题变得复杂；3.在74138实现函数F时，74138芯片的端口不一定匹配，肯能需要测试一下输入对应的到底是哪个输出；4.线路复杂，导线过多的时候要注意用颜色搭配一下用来分离，这样容易找错。
常用逻辑电路
常用逻辑电路在逻辑电路中，输入和输出只有两种状态，即高电平和低电平。
通常以逻辑“1”和“0”表示电平高低。
1、与门是一个能够实现逻辑乘运算的、多端输入、单端输出的逻辑电路。
逻辑解释：即如右边图所示，当开关A与B当中只有全部闭合（即为高电平1）时，才会有输出（即灯泡才会亮）所以在与门电路中，只有输入的全部条件为高电平“1”时输会有输出。
2、或门是一个能够实现逻辑加运算的、多端输入、单端输出的逻辑电路。
逻辑解释：即如右边图所示，当开关A与B当中只要有一个开关闭合（即为高电平1）时，就会有输出（即灯泡才会亮）所以在或门电路中，只要输入的为高电平“1”就会有输出。
语言表达为：“有1出1，全0出0”。
3、非门是一个能够实现逻辑非运算的、单端输入、单端输出的逻辑电路。
非就是反，就是否定，也就是输入与输出的状态总是相反。
逻辑解释：如右边图所示，当开关K断开时灯亮，开关闭合时灯灭。
如以开关断开为灯亮，开关接通为灭为结果，则开关K与灯泡的因果关系为非逻辑关系。
语言表达为：“有0出1，有1出0”。
复合逻辑门电路：4．与非门将一个与门与一个非门联接起来就构成了一个与非门。
根据与门和非门的逻辑功能，可以列出与非门逻辑关系真值表。
其逻辑功能的特点是：“当输入全为1，输出为0；只要输入有0，输出就为1”。
5．或非门将一个或门与一个非门联接起来就构成了一个或非门。
根据或门和非门的逻辑功能，可以列出与非门逻辑关系真值表。
其逻辑功能的特点是：“当输入全为0，输出为1；只要输入有1，输出就为0”。
6．异或门异或门只有两个输入端和一个输出端，。
其逻辑功能的特点是：“当两个输入端一个为0，另一个为1时输出为1，当两个输入端均为1或均为0时，输出为0”。
真值表如下：异或门的作用是：把两路信号进行比较，判断是否相同。
当两路输入信号不同，即一个为高电平，一个为低电平时，输出为高电平。
反之当两个输出端信号相同时，即为高电平或低电平时，输出为低电平”。
D 、简单逻辑电路
4. 门电路分为三种
“与” 门 “或” 门
“非” 门
门电路：
1、“与”门
探究灯泡的亮、灭与开关断和合的关系。
“与”逻辑电路
条件 结果
“同时”的意思
A B
规定闭合为“1”，断开“0”，灯亮“1”，灯灭 “0” 开关S 开关S 灯泡L
1
例：下图是一个火警报警装置的逻辑电路图。RT是热 敏电阻，低温时电阻值很大，高温时电阻值很小，R 是阻值较小的分压电阻。
(3)为了提高该电路的灵敏度，即要把报警温度调得较低，R 的值应该大一些还是小一些？
为了提高电路的灵敏度，应该 使电路在温度还没有升得很高 时就能输出高电压，也就是说， 应该在温度还没有升的很高时X 点的电压就已经降得足够低。 根据分压电路的性质，对于同 一个热敏电阻RT，增大可变电 阻R的电阻就能达到目的。
（1）要做到低温时电铃不 响，火警时产生高温，电铃 响起。在图中的虚线处应该 接入怎样的元件？ 温度较低时RT的阻值很大，R 比RT小的多，因此P、X间电压 较大。要求此时电铃不发声， 也就是要求输出给电铃的电压 较小。这里输出端的需求与输 入端的状态相反，可见虚线处 元件应该是“非”门
例：下图是一个火警报警装置的逻辑电路图。RT是热 敏电阻，低温时电阻值很大，高温时电阻值很小，R 是阻值较小的分压电阻。 (2)为什么温度高时电铃会被接通？ 当温度高时，RT阻值减 小，X、P之间的电压降 低。这时由于输入了低 电压，所以“非”门输 出的是高电压，电铃响
输入 A
0 0 1
1
1
0
1
输出 B
0 1 0
Y
选修3-1第二章 第11节 简单的逻辑电路
3．如图 2－11－8 是有三个输入端的复合门电路，当 C 端 输入 0 时 Y 输出 0，那么 A、B 端输入分别是( D )
图 2－11－8
A．1、0 B．0、1 D．0、0
C．1、0
图 2－11－6
0 1 1
X
1
解析：由逻辑电路图可知此逻辑电路为“或”门，当一个
输入 0，另一个输入 1 时，Y 输出 1.
答案：“或”门 1
【例 3】如图 2－11－7 所示为一个三输入端复合门电路， 或“1”)．
当 A 输入为 1, B 输入为 0, C 输入为 1 时，输出为________(填“0”
11
简单的逻辑电路
数字信号 1．数字电路：处理____________的电路叫做数字电路．数 有 没有 字电路中只有两个状态：______或者______，常用“1”和“0”表
示．
信号通过 2．门电路：就是一种开关，在一定条件下它允许________； 如果条件不满足，信号就被阻挡在“门”外．
3．如果一个事件的几个条件都满足后，这事件才发生，这
“非” “非” ______逻辑关系，具有______逻辑关系的电路叫“非”门．
知识点 三种基本门电路
如今，以数字信号为特征的现代信息技术在迅猛发展，电 子计算机、数码相机、移动电话、数字电视等与数字信号相关
的电子产品已经深入到了人类生活、生产的方方面面．在家里 数字化的家用电器使人们的生活更加便捷，生活更加丰富多彩，
【例 1】如图 2－11－5 所示电路为( A．“与”门电路 B．“或”门电路 C．“非”门电路 D．无法判定
)
图 2－11－5 解析：开关 S 断开时，灯泡发光，闭合时，灯泡不亮，输 入与输出相反，属于“非”门电路，故选 C. 答案：C
简单逻辑电路的计算公式
简单逻辑电路的计算公式简单逻辑电路是由逻辑门组成的电路，逻辑门是一种数学逻辑运算的电子设备，它能够对输入的数字信号进行逻辑运算，然后输出相应的数字信号。
常见的逻辑门有与门、或门、非门等。
在设计和分析简单逻辑电路时，需要使用一些计算公式来进行计算，以确保电路的正常工作和性能满足设计要求。
与门的计算公式：与门是一种逻辑门，其输出信号为输入信号的逻辑与运算结果。
与门的计算公式为，Y = A B，其中Y为输出信号，A和B为输入信号。
当A和B同时为1时，输出信号Y为1；否则输出信号Y为0。
在设计与门电路时，可以使用这个计算公式来确定输入信号和输出信号之间的关系，以便正确地连接逻辑门和其他元件。
或门的计算公式：或门是一种逻辑门，其输出信号为输入信号的逻辑或运算结果。
或门的计算公式为，Y = A + B，其中Y为输出信号，A和B为输入信号。
当A或B至少有一个为1时，输出信号Y为1；否则输出信号Y为0。
在设计或门电路时，也可以使用这个计算公式来确定输入信号和输出信号之间的关系，以便正确地连接逻辑门和其他元件。
非门的计算公式：非门是一种逻辑门，其输出信号为输入信号的逻辑非运算结果。
非门的计算公式为，Y = not A，其中Y为输出信号，A为输入信号。
当输入信号A为1时，输出信号Y为0；当输入信号A为0时，输出信号Y为1。
在设计非门电路时，同样可以使用这个计算公式来确定输入信号和输出信号之间的关系，以便正确地连接逻辑门和其他元件。
这些计算公式可以帮助工程师和设计师在设计和分析简单逻辑电路时进行计算和预测，以确保电路的正常工作和性能满足设计要求。
在实际工程中，这些计算公式还可以用于优化电路结构，减少元件的使用量和功耗，提高电路的稳定性和可靠性。
除了以上介绍的逻辑门，还有其他类型的逻辑门，如异或门、同或门等，它们都有相应的计算公式。
在实际应用中，工程师和设计师可以根据具体的设计要求选择合适的逻辑门和计算公式，以确保电路的性能和功能满足要求。
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t
“非”门波形 图
16
或门实验模块
17
课堂例题
在学习逻辑电路知识时，一位同学举了这样 的例子：一个人到超市去买东西，他或者付 现金、或者使用信用卡才能把要买的东西拿 走。在这里付现金、使用信用卡和拿走所买 答：逻辑“或”关系 的东西之间体现了怎样的逻辑关系？ 或 如图所示的逻辑电路由一个“_______” 门和 非 一个“_____” 门组合而成。当输入端“A＝ 0Z＝______”。 1”、“B＝0”时，输出端“
7
与门(AND GATE)
条件 结果
S1 和 S2 有 4 种组合
开关S1 断开 开关S2 断开 灯泡L 灭
断开
闭合
断开 闭合
灭
灭 亮 控制结果
S1
S2
L
闭合 闭合
控制条件
这样一种输入和输出的关系，就称为“与”逻辑关系
逻辑电路研究的，是输入和输出之间的因果关系。
8
与门
规定 开关：闭合为 1，断开为 0 灯泡：亮为 1，熄灭为 0
D R X A Rt P +5V
1
Z
电铃 0V
20
●逻辑关系
条件
A B
结果
结果
条件
A
B
结果
结果
Z
条件
Z
A
结果
Z
“与”逻辑关系
“或”逻辑关系
“非”逻辑关系
●真值表 与门
输入 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 输出 Z 0 0 0 1 A 0 0 1 1
或门
输入 B 0 1 0 1 ≥1 输出 Z 0 1 1 1
指示灯
输入 A
11
或门(OR GATE)
S1
S2 L A
真值表 输入 B 输出 Z
0
0
灯泡L
0
1 0
0
1 1
开关S1
开关S2
1
断开 断开
闭合 闭合
断开 闭合
断开 闭合
灭 亮
亮 亮
1
1
1
12
或门
真值表 输入 A 0 0 1 B 0 1 0 输出 Z 0 1 1
A B Z U 0 0 0
A B
≥1
Z
“或”门符号
0 1 1 1 0 1 1 1 1
1
1
1
t
“或”门波形 图
13
非门实验模块
14
非门(NOT GATE)
S
L
真值表 输入 A 输出 Z
0
开关S 断开 闭合 灯泡L 亮 灭
1 0
1
15
非门
真值表 输入 A 0 1 输出 Z 1 0
Z A
A
1
Z
“非”门符号
U 0 1 1 0
上海7月份气温日变化平均情况 4
模拟信号和数字信号
模拟信号：物理量随时间连续变化的信号。
数字信号：物理量随时间的变化过程中只 有两个对立的状态。
5
电信号的分类
U
模拟信号：
O
t
U 1
数字信号：
0 t路我们叫做数字电路。 数字电路实现输入信号和输出信号之间的逻 辑关系。 研究数字电路→研究逻辑电路→研究门电路
非门
输入 A 0 1 输出 Z 1 0
●符号
A B
&
Z
A B
Z
A
1
Z
21
作业布置
本节练习部分
A组(1~6)、 作业明天课代表交至办公室
谢谢，下课。
22
真值表
输入 A B 输出 Z
A
&
Z
0
0
0
1 0
0
0 0
B
“与”门符号
1
1
1
1
9
与门
真值表 输入 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 输出 Z 0 0 0 1
B Z 0 0 A U 0
A ＆ B
“与”门符号
0 1 0 1 0 0 1 1 1
Z
t
“与”门波形图
10
与门实验模块
输入 B 输出 Z
第九章
电路
D 简单逻辑电路
青浦二中 吕兵
一盏“神奇”的灯
2
阅读教材P.61~62，回答：
1、什么是模拟信号和数字信号？ 2、什么是数字电路？ 3、数字电路的基本单元是什么？ 4、什么是门电路？ 5、门电路的两种工作状态是什么？
3
位移（s-t）
速度（v-t） 人行横道信号灯
电流 力 计算机信息
声音
A B ≥1 Z0 1 Z
18
想一想： 我们课前演示的“神奇的灯”
●
在什么条件下灯亮? 有声、无光
●这种功能是怎么实现的？
A B
&
Z
19
如图所示，一个火警报警装置的逻辑电路图。Rt是一 个热敏电阻，低温时电阻值很大，高温时电阻值很小， R是一个阻值较小的分压电阻。 （1）要做到低温时电铃不响，火警时产生高温，电 铃响起。在图中虚线处应接入怎样的元件？ （2）为什么温度高时电铃会被接通？ （3）为了提高该电路的灵敏度，即报警稳定调的稍 底些，R的值应大一些还是小一些？