數(shù)字邏輯論文.doc

數(shù)字邏輯論文數(shù)字邏輯是數(shù)字電路邏輯設(shè)計的簡稱，其內(nèi)容是應(yīng)用數(shù)字電路進行數(shù)字系統(tǒng)邏輯設(shè)計。電子數(shù)字計算機是由具有各種邏輯功能的邏輯部件組成的，這些邏輯部件按其結(jié)構(gòu)可分為組合邏輯電路和時序邏輯電路。組合邏輯電路是由與門、或門和非門等門電路組合形成的邏輯電路；時序邏輯電路是由觸發(fā)器和門電路組成的具有記憶能力的邏輯電路。有了組合邏輯電路和時序邏輯電路，再進行合理的設(shè)計和安排，就可以表示和實現(xiàn)布爾代數(shù)的基本運算。一數(shù)字電路的發(fā)展歷程與分類方法數(shù)字電路的發(fā)展：數(shù)字電路的發(fā)展與模擬電路一樣經(jīng)歷了由電子管、半導體分立器件到集成電路等幾個時代。但其發(fā)展比模擬電路發(fā)展的更快。從60年代開始，數(shù)字集成器件以雙極型工藝制成了小規(guī)模邏輯器件。隨后發(fā)展到中規(guī)模邏輯器件；70年代末，微處理器的出現(xiàn)，使數(shù)字集成電路的性能產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。邏輯門是數(shù)字電路中一種重要的邏輯單元電路 。TTL邏輯門電路問世較早，其工藝經(jīng)過不斷改進，至今仍為主要的基本邏輯器件之一。隨著CMOS工藝的發(fā)展,TTL的主導地位受到了動搖，有被CMOS器件所取代的趨勢。近年來,可編程邏輯器件PLD特別是現(xiàn)場可編程門陣列FPGA的飛速進步，使數(shù)字電子技術(shù)開創(chuàng)了新局面，不僅規(guī)模大，而且將硬件與軟件相結(jié)合，使器件的功能更加完善，使用更靈活。數(shù)字邏輯電路分類：1、按功能來分：（1）組合邏輯電路：簡稱組合電路，它由最基本的的邏輯門電路組合而成。特點是：輸出值只與當時的輸入值有關(guān)，即輸出惟一地由當時的輸入值決定。電路沒有記憶功能，輸出狀態(tài)隨著輸入狀態(tài)的變化而變化，類似于電阻性電路，如加法器、譯碼器、編碼器、數(shù)據(jù)選擇器等都屬于此類。（2）時序邏輯電路：簡稱時序電路，它是由最基本的邏輯門電路加上反饋邏輯回路或器件組合而成的電路，與組合電路最本質(zhì)的區(qū)別在于時序電路具有記憶功能。時序電路的特點是：輸出不僅取決于當時的輸入值，而且還與電路過去的狀態(tài)有關(guān)。它類似于含儲能元件的電感或電容的電路，如觸發(fā)器、鎖存器、計數(shù)器、移位寄存器、儲存器等電路都是時序電路的典型器件。2、按電路有無集成元器件來可分為分立元件數(shù)字電路和集成數(shù)字電路。3、按集成電路的集成度進行分類可分為小規(guī)模集成數(shù)字電路(SSI)、中規(guī)模集成數(shù)字電路(MSI)、大規(guī)模集成數(shù)字電路(LSI)和超大規(guī)模集成數(shù)字電路(VLSI)。4、按構(gòu)成電路的半導體器件來分類可分為雙極型數(shù)字電路和單極型數(shù)字電路。 二數(shù)字電路的數(shù)制在我們的日常生活中常用的進制主要是十進制（因為我們有十個手指，所以十進制是比較合理的選擇，用手指可以表示十個數(shù)字，0的概念直到很久以后才出現(xiàn)，所以是110而不是09）。例如：在早期設(shè)計的機械計算裝置中,使用的不是二進制，而是十進制或者其他進制，利用齒輪的不同位置表示不同的數(shù)值，這種計算裝置可能更加接近人類的思想方式。比如說一個計算設(shè)備有十個齒輪，它們級連起來，每一個齒輪有十格，小齒輪轉(zhuǎn)一圈大齒輪走一格。這就是一個簡單的十位十進制的數(shù)據(jù)表示設(shè)備了，可以表示0到999999999的數(shù)字。 配合其他的一些機械設(shè)備，這樣一個簡單的基于齒輪的裝置就可以實現(xiàn)簡單的十進制加減法了。而在如今的信息化、數(shù)字社會，十進制不能滿足人們的使用要求，從而出現(xiàn)了不同的進制，如我們常說的二進制、八進制、十六進制等4、數(shù)字電路的數(shù)制應(yīng)用場合二進制是計算技術(shù)中廣泛采用的一種數(shù)制。計算機運算基礎(chǔ)采用二進制。電腦的基礎(chǔ)是二進制，電子計算機出現(xiàn)以后，使用電子管來表示十種狀態(tài)過于復雜，所以所有的電子計算機中只有兩種基本的狀態(tài)，開和關(guān)。也就是說，電子管的兩種狀態(tài)決定了以電子管為基礎(chǔ)的電子計算機采用二進制來表示數(shù)字和數(shù)據(jù)。這種通過不同的位置上面不同的符號表示數(shù)值的方法就是進制表示方法。一個字是電腦中的基本存儲單元，根據(jù)計算機字長的不同,字具有不同的位數(shù)，現(xiàn)代電腦的字長一般是32位的，也就是說，一個字的位數(shù)是32。字節(jié)是8位的數(shù)據(jù)單元,一個字節(jié)可以表示0255的數(shù)據(jù)。對于32位字長的現(xiàn)代電腦，一個字等于4個字節(jié)，對于早期的16位的電腦，一個字等于2個字節(jié)。八進制的數(shù)較二進制的數(shù)書寫方便，常應(yīng)用在電子計算機的計算中。十六進制常用在單片機的編程里。數(shù)制應(yīng)用領(lǐng)域范圍之廣，一時難以一一舉例，未來的世界數(shù)字化，期待著。三、邏輯運算的基本法則1、邏輯運算法則：根據(jù)或運算、與運算和非運算等三種基本邏輯運算，可以推導出邏輯運算的一些法則，為邏輯代數(shù)的運算法則。（1） 0A=0 （2） 1A=A （3） AA=A （ 4） 0+A=A（5） 1+A=1 （6） A+A=A （8） 與運算交換律 AB=BA（9）或運算交換律 A+B=B+A （10）與運算滿足結(jié)合律 ABC=(AB)C=A(BC（11） 或運算滿足結(jié)合律 A+B+C=(A+B)+C=A+(B+C) 2、 邏輯問題的描述方法：表示一個邏輯函數(shù)有多種方法，常用的有：真值表、邏輯函數(shù)式、邏輯圖、卡諾圖4種。它們各有特點，又相互聯(lián)系，還可以相互轉(zhuǎn)換，現(xiàn)介紹如下。（1）真值表：真值表是根據(jù)給定的邏輯問題，把輸入邏輯變量各種可能取值的組合和對應(yīng)的輸出函數(shù)值排列成的表格。它表示了邏輯函數(shù)與邏輯變量各種取值之間的一一對應(yīng)關(guān)系。邏輯真值表具有唯一性。（2）邏輯函數(shù)式：邏輯函數(shù)式是用與、或、非等基本邏輯運算來表示輸入變量和輸出變量函數(shù)間的之間關(guān)系的邏輯函數(shù)式。由真值表寫出的邏輯式是標準的與或邏輯式。寫標準與或邏輯式的方法是：1、把任意一組變量取值中的1代以原變量，0代以反變量，由此得到一組變量的與組合，如A、B、C三個變量的取值為101時，則代換后得到的變量與組合為ABC。2、 把邏輯函數(shù)值為1所對應(yīng)的各變量的與組合進行邏輯加，便得到標準的與或邏輯式。（3）邏輯圖邏輯圖是用基本邏輯門和復合邏輯門的邏輯符號組成的對應(yīng)于某一邏輯功能的電路圖。根據(jù)邏輯電路圖函數(shù)式畫邏輯圖時，只要把邏輯函數(shù)運算用相應(yīng)門電路的邏輯符號代替，就可畫出和邏輯函數(shù)相對應(yīng)的邏輯圖。（4）卡諾圖卡諾圖是圖形化的真值表。一個邏輯函數(shù)的卡諾圖就是將此函數(shù)的最小項表達式中的各最小項相應(yīng)地填入一個方格圖內(nèi)，此方格圖稱為卡諾圖?？ㄖZ圖的構(gòu)造特點使卡諾圖具有一個重要性質(zhì)：可以從圖形上直觀地找出相鄰最小項。兩個相鄰最小項可以合并為一個與項并消去一個變量。用卡諾圖化簡邏輯函數(shù)的基本原理就是把上述邏輯依據(jù)和圖形特征結(jié)合起來，通過把卡諾圖上