Chương 1: CƠ SỞ KỸ thuật số giới thiệU


Bài 3: CÁC PHÉP TOÁN CƠ BẢN CỦA BIẾN LOGIC



tải về 1.11 Mb.
trang2/10
Chuyển đổi dữ liệu24.07.2016
Kích1.11 Mb.
#3873
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

Bài 3: CÁC PHÉP TOÁN CƠ BẢN CỦA BIẾN LOGIC

Khi thực hiện 3 phép toán cơ bản lên các biến logic, ta nhận được một kết quả được gọi là hàm logic. Do tính chất các biến là biến trạng thái nên hàm logic cũng là hàm trạng thái. Khi hàm logic nhận đựoc là do từ nhiều cách tác động của các phép toán khác nhau gọi là chúng tương đương nhau và ký hiệu bằng dấu “=” giữa các kết quả này.



3.1. Các phép toán: Đối với đại số Bool ta có các phép toán sau:

    • Tính hoán vị của phép cộng và phép nhân:

A + B = B + A (1) hay A.B = B.A (2)

    • Tính kết hợp của phép cộng và phép nhân:

(A + B) + C = A + (B + C) (3) hay (A.B).C = A.(B.C) (4)

    • Tính phân phối giữa phép cộng và phép nhân:

(A + B). C = A.B + A.C (5)

A + BC = (A+B).(A+C) (6)



    • Bốn qui tắc của phép cộng:

A + A = A (7) A + A = 1 (8)

A + 0 = A (9) A + 1 = 1 (10)



    • Bốn qui tắc của phép nhân:

A.A = A (11) A.A = 0 (12)

A.1 = A (13) A . 0 = 0 (13)



3.2.Các định lý:

Định lý De Morgan:





Luật hoàn nguyên:



Bài 4: CÁC CỔNG LOGIC CƠ BẢN

Cổng logic là một trong các thành phần cơ bản để tạo xây dựng mạch số. Nó được thiết kế trên cơ sở các phần tử linh kiện bán đẫn như Diode, BJT, FET để hoạt động theo một bảng trạng thái cho trước.



4.1.Cổng đảo (NOT):

Định nghĩa: Cổng NOT được biểu diễn từ phương trình . Là cổng logic có 1 ngõ vào và 1 ngõ ra, Hình 1.1: Kí hiệu và bảng trạng thái mô tả hoạt động của mạch.




A

f

0

1


1

0





Hình 1.1: Kí hiệu và bảng trạng thái hoạt động cổng đảo.

Cổng ĐẢO giữ chức năng như một cổng đệm, nhứng người ta gọi là đệm đảo vì tín hiệu ngõ ra ngược pha với tín hiệu ngõ vào.

Khi ghép hai cổng đảo với nhau ta được cổng không đảo.



Hình 1.2: Sử dụng 2 cổng ĐẢO ta tạo ra một cổng Đệm.

4.2.CổngVÀ (AND):

Cổng AND là cổng logic thực hiện chức năng của phép toán nhân logic với 2 ngõ vào và 1 ngõ ra ký kiệu như hình vẽ:

Phương trình mô tả trạng thái hoạt động của cổng AND: .

Bảng trạng thái hoạt động của cổng AND hai ngõ vào:



A

B

f

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

1





Hình 1.3 Cổng AND

Từ bảng trạng thái này ta nhận xét: ngõ ra f chỉ bằng 1 (mức logic 1) khi cả hai ngõ vào đều bằng 1, ngõ ra f bằng 0 (mức logic 0) khi có một ngõ vào bất kỳ A hoặc B ở mức 0.

Vậy: đặc điểm của cổng AND là: ngõ ra f chỉ bằng 1 khi tất cả các ngõ vào đều bằng 1, ngõ ra f bằng 0 khi ít nhất một ngõ vào bằng 1.



Hình 1.4: Cổng AND với n ngõ vào

Sử dụng cổng AND để đóng mở tín hiệu : Xét cổng AND có hai ngõ vào A, B. Ta chọn:

      • A đóng vai trò ngõ vào điều khiển (control)

      • B đóng vai trò ngõ vào dữ liệu (data).

Xét các trường hợp cụ thể sau:

      • A = 0: f = 0 bất chấp trạng thái của B, ta nói cổng AND khóa lại không cho dữ liệu đưa qua ngõ vào B qua cổng AND đến ngõ ra.



Ta nói cổng AND mở cho dữ liệu đưa vào ngõ vào B qua cổng AND đến ngõ ra.

4.3.Cổng HOẶC (OR):

Cổng hoặc là cổng thực hiện chức năng của phép toán cộng logic, cổng OR có 2 ngõ vào và 1 ngõ ra có ký hiệu như hình vẽ:

Phương trình mô tả trạng thái hoạt động của cổng OR: .

Bảng trạng thái hoạt động của cổng OR hai ngõ vào:


A

B

f

0

0

0

0

1

1

1

0

1

1

1

1





Hình 1.5 Cổng OR

Đặc điểm của cổng OR là : Tín hiệu ngõ ra chỉ bằng 0 khi và chỉ khi tất cả các ngõ vào đều bằng 0, ngược lại tín hiệu ngõ ra bằng 1 khi chỉ cần ít nhất một ngõ vào bằng 1.

Sử dụng cổng OR để đóng mở tín hiệu : Xét cổng OR có hai ngõ vào A, B. Ta chọn:

      • A đóng vai trò ngõ vào điều khiển (control)

      • B đóng vai trò ngõ vào dữ liệu (data).

Xét các trường hợp cụ thể sau:

      • A = 1: f = 1 bất chấp trạng thái của B, ta nói cổng OR khóa lại không cho dữ liệu đưa qua ngõ vào B qua cổng OR đến ngõ ra.



Ta nói cổng OR mở cho dữ liệu đưa vào ngõ vào B qua cổng OR đến ngõ ra.

4.4.Cổng NAND:

Cổng NAND là cổng logic thực hiện chức năng của phép toán nhân đảo logic. Cổng NAND gồm 1 cổng AND mắc nối tầng với 1 cổng NOT, ký hiệu và bảng trạng thái cổng NAND như hình vẽ:

Phương trình mô tả trạng thái hoạt động của cổng NAND: .

Bảng trạng thái hoạt động của cổng NAND hai ngõ vào:



A

B

f

0

0

1

0

1

1

1

0

1

1

1

0





Hình 1.6 Cổng NAND



Vậy: đặc điểm của cổng NAND là: ngõ ra f chỉ bằng 0 khi tất cả các ngõ vào đều bằng 1, ngõ ra f bằng 1 khi ít nhất một ngõ vào bằng 0.



Hình 1.7: Cổng NAND với n ngõ vào

Sử dụng cổng NAND để đóng mở tín hiệu : Xét cổng NAND có hai ngõ vào A, B. Ta chọn:

      • A đóng vai trò ngõ vào điều khiển (control)

      • B đóng vai trò ngõ vào dữ liệu (data).

Xét các trường hợp cụ thể sau:

      • A = 0: f = 1 bất chấp trạng thái của B, ta nói cổng NAND khóa lại không cho dữ liệu đưa qua ngõ vào B qua cổng NAND đến ngõ ra.



Ta nói cổng NAND mở cho dữ liệu đưa vào ngõ vào B qua cổng NAND đến ngõ ra.

4.5.Cổng Hoặc – không (NOR):

Cổng hoặc là cổng thực hiện chức năng của phép toán cộng đảo logic, cổng NOR có 2 ngõ vào và 1 ngõ ra có ký hiệu như hình vẽ:

Phương trình mô tả trạng thái hoạt động của cổng NOR: .

Bảng trạng thái hoạt động của cổng NOR hai ngõ vào:


A

B

f

0

0

1

0

1

0

1

0

0

1

1

0





Hình 1.8 Cổng NOR

Đặc điểm của cổng NOR là : Tín hiệu ngõ ra chỉ bằng 1 khi và chỉ khi tất cả các ngõ vào đều bằng 0, ngược lại tín hiệu ngõ ra bằng 1 khi chỉ cần ít nhất một ngõ vào bằng 0.

Sử dụng cổng NOR để đóng mở tín hiệu : Xét cổng NOR có hai ngõ vào A, B. Ta chọn:

      • A đóng vai trò ngõ vào điều khiển (control)

      • B đóng vai trò ngõ vào dữ liệu (data).

Xét các trường hợp cụ thể sau:

      • A = 1: f = 0 bất chấp trạng thái của B, ta nói cổng NOR khóa lại không cho dữ liệu đưa qua ngõ vào B qua cổng OR đến ngõ ra.



Ta nói cổng NOR mở cho dữ liệu đưa vào ngõ vào B qua cổng NOR đến ngõ ra.

4.6.Cổng EX –OR (XOR):

Đây là cổng thực hiện chức năng của phép toán cộng module 2 (cộng không nhớ), cổng XOR có 2 ngõ vào và 1 ngõ ra có ký hiệu như hình vẽ:

Cổng XOR dùng để so sánh hai tín hiệu vào:


      • Nếu hai tín hiệu vào là bằng nhau thì tín hiệu ngõ ra bằng 0.

      • Nếu hai tín hiệu vào là khác nhau thì tín hiệu ngõ ra bằng 1.

Phương trình mô tả trạng thái hoạt động của cổng NOR:

.

Bảng trạng thái hoạt động của cổng NOR hai ngõ vào:

A

B

f

0

0

0

0

1

1

1

0

1

1

1

0





Hình 1.9 Cổng xOR

Bài 5: BIỂU DIỄN CÁC HÀM ĐẠI SỐ LOGIC

5.1.Biểu biễn bằng biểu thức đại số:

Phương pháp biểu diễn hàm logic bằng biểu thức đại số có hai dạng cơ bản:



  • Dạng tổng của các tích: mỗi số hạng của tổng được gọi là 1 mitec (đủ biến) ký hiệu là mi.

  • Dạng tích của tổng các biến, mỗi thừa số được gọi là một mactec (đủ biến) ký hiệu là Mi (i là chỉ số tính trong hệ mười).

Bảng1.5 các mi và Mi của hàm 2 biến F(A,B), hàm 3 biến F(A,B,C) và hàm 4 biến F(A,B,C,D):

a, Các mi và Mi của hàm 2 biến (k = 2)



Biến

Mintec mi

Mactec Mi

A

B

0

0

B = m0

A +B = M3

0

1

A B= m1

A + B = M2

1

0

 = m2

 = M1

1

1

A B = m3

A + B = M0



b, Các mi và Mi của hàm 3 biến (k = 3)

Biến

Mintec mi

Mactec Mi

A

B

C

0

0

0

B C= m0

B +C= M7

0

0

1

A B C = m1

A +B + C = M6

0

1

0

A BC = m2

A + B +C = M5

0

1

1

A B C = m3

A + B + C = M4

1

0

0

B C= m4

B +C= M3

1

0

1

B C = m5

B + C = M2

1

1

0

BC = m6

B +C = M1

1

1

1

A B C = m7

A + B + C = M0



c, Các mi và Mi của hàm 4 biến (k = 4)

Biến

Mintec mi

Mactec Mi

A

B

C

D

0

0

0

0

BCD = m0

B +C +D =M15

0

0

0

1

A BC D = m1

A +B +C + D = M14

0

0

1

0

B CD = m2

B + C +D = M13

0

0

1

1

A B C D = m3

A +B + C + D = M12

0

1

0

0

CD = m4

C +D = M11

0

1

0

1

A BC D = m5

A + B +C + D = M10

0

1

1

0

B CD = m6

B + C +D = M9

0

1

1

1

A B C D = m7

A + B + C + D = M8

1

0

0

0

BCD = m8

B +C +D =M7

1

0

0

1

BC D = m9

B +C + D = M6

1

0

1

0

 CD = m10

 C +D = M5

1

0

1

1

B C D = m11

B + C + D = M4

1

1

0

0

CD = m12

C +D = M3

1

1

0

1

A BC D = m13

A + B +C + D = M2

1

1

1

0

B CD = m14

B + C +D = M1

1

1

1

1

 B C D = m15

 B + C + D = M0


tải về 1.11 Mb.

Chia sẻ với bạn bè của bạn:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10




Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©hocday.com 2024
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương