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數(shù)字邏輯與數(shù)字電路,作者：徐曉光,附錄C二進(jìn)制邏輯單元的圖形符號(hào),1.概述在實(shí)際應(yīng)用中，同一個(gè)二進(jìn)制邏輯元件有幾種不同的畫法。因而有必要介紹和學(xué)習(xí)邏輯元件圖形符號(hào)的有關(guān)知識(shí)，以便于能夠讀懂用不同符號(hào)繪制的邏輯圖，并且掌握使用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的二進(jìn)制邏輯圖形符號(hào)繪圖的方法。在邏輯電路技術(shù)發(fā)展的歷史上，出現(xiàn)過一些不同形式的邏輯元件圖形符號(hào)。其中圖C-1所示的是一種在外國(guó)文獻(xiàn)中十分常見的邏輯符號(hào)“特異形符號(hào)”，它采用特定形,狀的圖形符號(hào)來區(qū)分不同的邏輯功能。雖然這種以形狀區(qū)分功能的圖形符號(hào)目前仍有大量的使用，但是當(dāng)所表示的邏輯系統(tǒng)比較復(fù)雜時(shí)，就顯現(xiàn)出它的不足之處了。為此出現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化的二進(jìn)制邏輯元件圖形符號(hào)，并得到了越來越多的應(yīng)用。,圖C-1邏輯單元的“特異形”符號(hào),目前邏輯元件圖形符號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)，有由國(guó)際電工委員會(huì)制定的IEC標(biāo)準(zhǔn)，以及由美國(guó)電氣電子工程師協(xié)會(huì)制定的IEEE標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)采用的是與IEC標(biāo)準(zhǔn)完全相同的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，其中常用門電路的圖形符號(hào)如圖C-2所示。IEC標(biāo)準(zhǔn)化邏輯符號(hào)的基本形狀均為一個(gè)方框，框內(nèi)用各種符號(hào)、說明等來表示特定的邏輯功能。,對(duì)于圖C-2a的“與門”符號(hào)而言，其意義為：當(dāng)所有輸入為1時(shí)，輸出才為1。,圖C-2邏輯門的IEC符號(hào),對(duì)于圖C-2b的“或門”符號(hào)而言，其意義為：當(dāng)所有輸入為1的數(shù)目大于等于1時(shí)，輸出才為1。對(duì)于圖C-2c的“緩沖器”符號(hào)而言，其意義為：當(dāng)輸入為1時(shí)，輸出才為1。對(duì)于圖C-2d的“非門”符號(hào)而言，其意義為：在緩沖器基礎(chǔ)上邏輯信號(hào)反相。對(duì)于圖C-2g的“異或門”符號(hào)而言，其意義為：當(dāng)輸入為1的數(shù)目等于1時(shí)，輸出才為1。對(duì)于圖C-2h的“同或門”符號(hào)而言，其意義為：當(dāng)所有輸入信號(hào)相等時(shí)，輸出才為1。,IEC標(biāo)準(zhǔn)的二進(jìn)制邏輯符號(hào)具有十分明顯的優(yōu)點(diǎn)，它是一種功能強(qiáng)大的符號(hào)語(yǔ)言，能夠很好地描述二進(jìn)制邏輯元件的邏輯功能。二進(jìn)制邏輯元件的IEC標(biāo)準(zhǔn)能夠直接由符號(hào)給出邏輯元件的功能信息，而不再依賴元件的真值表和原理圖。從而能夠使我們通過元件符號(hào)直接把握元件的功能和特性。下面我們對(duì)二進(jìn)制邏輯元件的圖形符號(hào)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行介紹。,2.GB/T472812-1996電氣簡(jiǎn)圖用圖形符號(hào)第12部分：二進(jìn)制邏輯元件簡(jiǎn)介（1）術(shù)語(yǔ)1）邏輯狀態(tài)邏輯電路中的邏輯變量只能有兩個(gè)取值0和1，它們對(duì)應(yīng)于電路中具體的兩種不同的物理狀態(tài)。我們將這兩種不同的狀態(tài)稱之為邏輯狀態(tài)，通常也稱0狀態(tài)和1狀態(tài)。0狀態(tài)和1狀態(tài)的與物理狀態(tài)的具體對(duì)應(yīng)關(guān)系，依邏輯約定而定。,2）邏輯電平在邏輯電路中是用電位的高低來表示和區(qū)分兩種不同的邏輯狀態(tài)的。然而，一般不用具體的電位大小來表示邏輯狀態(tài)，而是將代數(shù)值較多的電位稱為高電平，并用H表示；將代數(shù)值較少的電位稱為低電平，并用L表示。這就是邏輯電平的概念。,3）內(nèi)部邏輯狀態(tài)和外部邏輯狀態(tài)為了更好地表達(dá)邏輯功能和簡(jiǎn)化敘述，引入了內(nèi)部邏輯狀態(tài)和外部邏輯狀態(tài)兩個(gè)術(shù)語(yǔ)。內(nèi)部邏輯狀態(tài)是指符號(hào)框內(nèi)部輸入、輸出的邏輯狀態(tài)。外部邏輯狀態(tài)是指符號(hào)框外部輸入、輸出的邏輯狀態(tài)。,4）“邏輯非”符號(hào)體系和“極性”符號(hào)體系存在兩種體系來表示邏輯元件符號(hào)輸入、輸出物理量與其內(nèi)部邏輯狀態(tài)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。一種是“邏輯非”符號(hào)體系，另一種是“極性”符號(hào)體系。在“邏輯非”符號(hào)體系中，圖形符號(hào)只有帶邏輯非符號(hào)和不帶邏輯非符號(hào)的輸入和輸出。這種體系直接表示輸入、輸出內(nèi)部邏輯狀態(tài)和外部邏輯狀態(tài)之間的關(guān)系；而外部邏輯狀態(tài)和物理量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，是用正邏輯和負(fù)邏輯的邏輯約定加以規(guī)定的。因此，這種體系也稱為單一邏輯約定。,“邏輯非”符號(hào)為輸入、輸出線上的靠近符號(hào)框的小圓圈。,小圓圈,“極性指示”符號(hào)為輸入、輸出線上的靠近符號(hào)框的小三角形。有極性指示符時(shí)，表示內(nèi)部的邏輯狀態(tài)的0和外部邏輯H電平相對(duì)應(yīng)，內(nèi)部的邏輯狀態(tài)的1和外部邏輯L電平相對(duì)應(yīng)。而沒有極性指示符時(shí)，表示內(nèi)部的邏輯狀態(tài)的1和外部邏輯H電平相對(duì)應(yīng)，內(nèi)部的邏輯狀態(tài)的0和外部邏輯L電平相對(duì)應(yīng)。,三角形,按照規(guī)定，在同一邏輯圖上，“邏輯非”符號(hào)和“極性”符號(hào)不能同時(shí)出現(xiàn)，但在“極性”符號(hào)體系中的內(nèi)部連接允許出現(xiàn)“邏輯非”符號(hào)。分別用“邏輯非”符號(hào)體系和“極性”符號(hào)體系繪制邏輯符號(hào)的例子，如下圖(圖C-3)所示。,圖中符號(hào)框內(nèi)部的x、y、z、w、v均表示內(nèi)部邏輯狀態(tài)。圖a中的a、b、c、d、e表示外部的邏輯狀態(tài)。圖b中的a、b、c、d、e表示外部的邏輯電平。5）邏輯約定正邏輯約定用物理量正的較多值（H電平）對(duì)應(yīng)邏輯1狀態(tài)；用物理量正的較少值（L電平）對(duì)應(yīng)邏輯0狀態(tài)。負(fù)邏輯約定用物理量正的較少值（L電平）對(duì)應(yīng)邏輯1狀態(tài)；用物理量正的較多值（H電平）對(duì)應(yīng)邏輯0狀態(tài)。,在符號(hào)框內(nèi)只存在邏輯狀態(tài)而沒有邏輯電平概念。在極性符號(hào)體系中，符號(hào)框外只有邏輯電平概念而沒有邏輯狀態(tài)概念。在邏輯非符號(hào)體系中，符號(hào)框外既有邏輯電平概念又有邏輯狀態(tài)概念。極性符號(hào)和邏輯非符號(hào)不能出現(xiàn)在同一份圖上，但采用極性符號(hào)的內(nèi)部連接可以出現(xiàn)邏輯非符號(hào)。,總結(jié):,例：正邏輯約定時(shí)，,負(fù)邏輯約定時(shí)，,L,L,L,1,1,1,H,L,0,1,H,0,（2）IEC邏輯元件圖形符號(hào)的優(yōu)點(diǎn)1）IEC的二進(jìn)制元件圖形符號(hào)是一種符號(hào)語(yǔ)言，能夠在不表示或少表示內(nèi)部邏輯元件及其連接的條件下，由符號(hào)提供元件功能及輸入輸出之間的關(guān)系。2）IEC的二進(jìn)制元件圖形符號(hào)規(guī)定了總限定符號(hào)、輸入輸出限定符號(hào)和關(guān)聯(lián)標(biāo)記，減少了邏輯元件圖形符號(hào)中的連線和元件符號(hào)，從而使圖面清楚，易于識(shí)別。3）IEC的二進(jìn)制元件圖形符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)不是按器件給定符號(hào)，而是規(guī)定圖形符號(hào)的各種要素及構(gòu)成原則。人們可根據(jù)這些要素和原則繪制邏輯元件圖形符號(hào)，因而它具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。,（3）邏輯元件圖形符號(hào)的構(gòu)成1）二進(jìn)制邏輯單元圖形符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，所有二進(jìn)制邏輯單元的圖形符號(hào)皆由方框（或方框的組合）和標(biāo)注其上的各種限定性符號(hào)組成。對(duì)方框的長(zhǎng)寬比沒有限制。二進(jìn)制邏輯單元的圖形符號(hào)規(guī)定見圖C-4所示。圖中XX表示總限定符號(hào)，*表示與輸入輸出有關(guān)的限定符號(hào)。,輸入,輸出,圖C-4,2）符號(hào)框（a）符號(hào)框的種類標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了三種符號(hào)框：元件框，公共控制框和公共輸出元件框，見右圖(圖C-5)所示。,（b）符號(hào)框的組合為了縮小一組相鄰邏輯元件圖形符號(hào)所需的幅面，只要遵守下列規(guī)則，元件框就可以鄰接或嵌入。a）相鄰的元件框公共線平行于信息流方向時(shí)，兩元件之間不存在邏輯連接。b）組合后的元件框公共線垂直于信息流方向時(shí)，兩元件之間至少有一種邏輯連接。這時(shí)每一種邏輯連接可用在公共線一邊或兩邊的限定符號(hào)、關(guān)聯(lián)標(biāo)記表示。這兩種鄰接表示，如圖C-6所示。,圖C-6,表附C-1幾種常見的內(nèi)部連接符號(hào),具有邏輯非的內(nèi)部連接（右邊單元輸入端的內(nèi)部邏輯狀態(tài)與左邊單元輸出端的內(nèi)部邏輯狀態(tài)的補(bǔ)狀態(tài)相對(duì)應(yīng)）。,內(nèi)部連接（右邊單元輸入端的內(nèi)部邏輯狀態(tài)與左邊單元輸出端的內(nèi)部邏輯狀態(tài)相對(duì)應(yīng)）。,表附C-1幾種常見的內(nèi)部連接符號(hào)（續(xù)）,具有動(dòng)態(tài)特性的內(nèi)部連接。,具有邏輯非和動(dòng)態(tài)特性的內(nèi)部連接。,元件框組合的例子，見下圖(圖C-7)所示。,（c）公共輸入、公共輸出和公共輸出元件a）公共輸入公共輸入是指全部陣列元件或部分陣列元件所公用的輸入。公共輸入可表示在公共控制框內(nèi)。當(dāng)公共控制框中的輸入不是關(guān)聯(lián)標(biāo)記的影響輸入時(shí)，則該輸入是所有陣列元件的公共輸入，如下圖(圖C-8)所示。,當(dāng)公共控制框中的輸入是關(guān)聯(lián)標(biāo)記的影響輸入時(shí)，則該輸入僅是出現(xiàn)其標(biāo)識(shí)號(hào)的那些陣列元件的公共輸入，如下圖(圖C-9)所示。,b）公共輸出公共輸出是指和部分陣列元件或全部陣列元件輸出有關(guān)的輸出。公共輸出可以表示為公共控制框中的一個(gè)輸出，如下圖(圖C-10)所示。,圖C-10a表示當(dāng)計(jì)數(shù)器的輸出內(nèi)容值（與4個(gè)輸出端有關(guān)）達(dá)到9時(shí)，輸出端b輸出為1。圖C-10b表示輸出端b和輸出端1、2、3、4是“與”邏輯關(guān)系，只有當(dāng)1、2、3、4皆為1時(shí)，b才輸出1。圖C-10c表示輸出端b和輸出端1、2是“或”邏輯關(guān)系，只要1、2中有一個(gè)為1時(shí)，b就輸出1。c）公共輸出元件公共輸出元件是指和所有陣列元件輸出都有關(guān)的一種邏輯元件。公共輸出元件可以畫在公共控制框內(nèi)，也可以畫在陣列的未端，如圖C-11a所示。,圖C-11b為一個(gè)公共輸出元件的例子。,圖C-11公共輸出元件的表示及舉例,（4）總限定符號(hào)總限定符號(hào)是用來規(guī)定邏輯元件所完成的邏輯功能的符號(hào)。通過總限定符號(hào)就可以明確元件框的總的邏輯功能?？傁薅ǚ?hào)的位置，由圖附C-4指定。總限定符號(hào)給出的條件，是使元件內(nèi)部輸出狀態(tài)為1的內(nèi)部輸入條件。即當(dāng)輸入條件滿足時(shí)，輸出才為1。常用的邏輯元件總限定符號(hào)見表附C-2所示。,表附C-2總限定符,說明,&,與邏輯只有所有的輸入為1狀態(tài)時(shí)，輸出才是1狀態(tài)。,1,或邏輯只要有1個(gè)或者1個(gè)以上的輸入為1狀態(tài)時(shí)，輸出就是1狀態(tài)。或者當(dāng)狀態(tài)為1的輸入端數(shù)目大于等于1時(shí)，輸出才是1狀態(tài)。,符號(hào),表附C-2總限定符（續(xù)）,說明,=1,異或邏輯當(dāng)狀態(tài)為1的輸入端數(shù)目為1時(shí)，輸出才是1狀態(tài)。,=,恒等邏輯當(dāng)所有的輸入狀態(tài)都相等時(shí)，輸出才是1狀態(tài)。,符號(hào),表附C-2總限定符（續(xù)）,m,邏輯門檻當(dāng)狀態(tài)為1的輸入端數(shù)目大于等于m時(shí)，輸出才是1狀態(tài)。,m,等于m當(dāng)狀態(tài)為的輸入端數(shù)目等于m時(shí)，輸出才是1狀態(tài)。,符號(hào),說明,表附C-2總限定符（續(xù)）,說明,n/2,多數(shù)當(dāng)多數(shù)輸入端的狀態(tài)為時(shí)，輸出才是1狀態(tài)。,2k,偶數(shù)當(dāng)狀態(tài)為的輸入端數(shù)目為偶數(shù)時(shí)，輸出才是1狀態(tài)。,符號(hào),表附C-2總限定符（續(xù)）,說明,2k+1,奇數(shù)當(dāng)狀態(tài)為的輸入端數(shù)目為奇數(shù)時(shí)，輸出才是1狀態(tài)。,緩沖當(dāng)輸入端狀態(tài)為時(shí)，輸出才是1狀態(tài)。,符號(hào),表附C-2總限定符（續(xù)）,說明,具有磁滯特性在總限定符“*”限定的邏輯功能之外，具有磁滯特性。即輸入具有雙門檻特性。“*”應(yīng)當(dāng)用指定邏輯功能的總限定符號(hào)代替。只有當(dāng)總限定符號(hào)為1時(shí)，才可以省略。,符號(hào),表附C-2總限定符（續(xù)）,說明,可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,放大驅(qū)動(dòng),符號(hào),表附C-2總限定符（續(xù)）,說明,非穩(wěn)態(tài)電路,不可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)觸發(fā)器,符號(hào),表附C-2總限定符（續(xù)）,說明,完成最后一個(gè)脈沖后停止輸出的非穩(wěn)態(tài)電路,同步啟動(dòng)的非穩(wěn)態(tài)電路,符號(hào),表附C-2總限定符（續(xù)）,說明,編碼、代碼轉(zhuǎn)換。和可以分別用表示輸入輸出信息代碼的適當(dāng)符號(hào)代替。,同步啟動(dòng)，完成最后一個(gè)脈沖后停止輸出的非穩(wěn)態(tài)電路,符號(hào),表附C-2總限定符（續(xù)）,說明,加法運(yùn)算,P-Q,乘法運(yùn)算,減法運(yùn)算,數(shù)值比較,COMP,符號(hào),表附C-2總限定符（續(xù)）,說明,超前進(jìn)位,ALU,CPG,DUX,算術(shù)邏輯單元,多路選擇,多路分配,DX,符號(hào),表附C-2總限定符（續(xù)）,說明,m位的移位寄存,CTRm,SRGm,CTRDIVm,循環(huán)長(zhǎng)度為2m的計(jì)數(shù),循環(huán)長(zhǎng)度為m的計(jì)數(shù),符號(hào),表附C-2總限定符（續(xù)）,說明,只讀存儲(chǔ)器*用存儲(chǔ)器的“字?jǐn)?shù)位數(shù)”代替,ROM*,可編程只讀存儲(chǔ)器*用存儲(chǔ)器的“字?jǐn)?shù)位數(shù)”代替,PROM*,符號(hào),表附C-2總限定符（續(xù)）,說明,隨機(jī)存儲(chǔ)器*用存儲(chǔ)器的“字?jǐn)?shù)位數(shù)”代替,RAM*,由TTL到CMOS的電平轉(zhuǎn)換,TTL/CMOS,由ECL到TTL的電平轉(zhuǎn)換,ECL/TTL,符號(hào),表附C-2總限定符（續(xù)）,說明,觸發(fā)器的初始狀態(tài)為1,I=1,觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0,I=0,符號(hào),（5）輸入輸出限定符號(hào)輸入輸出限定符號(hào)是用于規(guī)定邏輯元件輸入輸出的邏輯或物理特性的符號(hào)。表附C-3常用的輸入輸出限定符號(hào),表附C-3常用的輸入輸出限定符號(hào)(續(xù)),表附C-3常用的輸入輸出限定符號(hào)(續(xù)),表附C-3常用的輸入輸出限定符號(hào)（續(xù)）,表附C-3常用的輸入輸出限定符號(hào)（續(xù)）,表附C-3常用的輸入輸出限定符號(hào)（續(xù)）,表附C-3常用的輸入輸出限定符號(hào)（續(xù)）,表附C-3常用的輸入輸出限定符號(hào)（續(xù)）,表附C-3常用的輸入輸出限定符號(hào)（續(xù)）,表附C-3常用的輸入輸出限定符號(hào)（續(xù)）,（6）關(guān)聯(lián)標(biāo)注法關(guān)聯(lián)標(biāo)注是用元件框內(nèi)的關(guān)聯(lián)標(biāo)注字母和數(shù)字來表示輸入之間、輸入和輸出之間、輸出之間關(guān)系的一種方法。在使用關(guān)聯(lián)標(biāo)注法時(shí)，字母指示關(guān)聯(lián)性質(zhì)、數(shù)字指示互相關(guān)聯(lián)的對(duì)象。具有相同數(shù)字的對(duì)象之間存在關(guān)聯(lián)關(guān)系。,標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：用表示關(guān)聯(lián)性質(zhì)的字母和后跟的數(shù)字來標(biāo)記“影響輸入（或輸出）”。影響輸入（或輸出）是影響的施加者。用和“影響輸入（或輸出）”相同的數(shù)字來標(biāo)記“受影響的輸入（或輸出）”。受影響輸入（或輸出）是影響的承受者。,字母開頭的是影響的施加者,數(shù)字開頭的是影響的承受者,如果“受影響輸入（或輸出）”另有其它標(biāo)記（輸入輸出限定符、關(guān)聯(lián)標(biāo)記字母等），則應(yīng)在這個(gè)標(biāo)記之前加上“影響輸入（或輸出）”相同的數(shù)字。如果一個(gè)輸入或輸出受兩個(gè)以上“影響輸入（或輸出）”的影響，則這些“影響輸入（或輸出）”的數(shù)字均應(yīng)出現(xiàn)在“受影響輸入（或輸出）”的標(biāo)記之前，并用逗號(hào)隔開。如果是“影響輸入（或輸出）”內(nèi)部狀態(tài)的補(bǔ)去影響“受影響輸入（或輸出）”，則應(yīng)在“受影響輸入（或輸出）”的數(shù)字上加上一個(gè)橫線。,圖附C-12是一個(gè)D觸發(fā)器的圖形符號(hào)。圖中a是時(shí)鐘輸入端，是“影響輸入”端，C是關(guān)聯(lián)標(biāo)注的控制字母。b是“受影響輸入”端，同時(shí)又是D輸入端。所以將時(shí)鐘輸入標(biāo)注為C1，而將D輸入端標(biāo)注為1D，以表示b既受a的控制、同時(shí)又是D輸入功能。,各種關(guān)聯(lián)標(biāo)注字母及意義見下表（表附C-4）所示。,表附C-4各種關(guān)聯(lián)標(biāo)注字母及意義,關(guān)聯(lián)類型,A,地址關(guān)聯(lián)用于標(biāo)識(shí)存儲(chǔ)器的地址輸入,C,控制關(guān)聯(lián)它僅適用于時(shí)序元件，如邊沿觸發(fā)器的時(shí)鐘等。當(dāng)Cm處于內(nèi)部狀態(tài)1時(shí)，受影響的輸入才正常工作。,字母,表附C-4各種關(guān)聯(lián)標(biāo)注字母及意義(續(xù)),EN,使能關(guān)聯(lián)用于標(biāo)識(shí)使能輸入，并指出由它控制的輸入和/或輸出（例如哪些輸出呈現(xiàn)高阻抗?fàn)顟B(tài)）,G,“與”關(guān)聯(lián)它用于表明“影響輸入(輸出)”和“受影響輸入(輸出)”內(nèi)部邏輯狀態(tài)之間是“與”邏輯關(guān)系。,表附C-4各種關(guān)聯(lián)標(biāo)注字母及意義(續(xù)),M,方式關(guān)聯(lián)用于標(biāo)識(shí)選擇單元操作方式的輸入，并指出取決于該方式的輸入和/或輸出。（有些元件的工作方式有多種，且取決于輸入信號(hào)的譯碼，這