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1、名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -2.1 规律门电路和触发器名师精编优秀教案数字电路可以分为组合规律电路和时序规律电路两类：组合规律电路的特点是任何时刻的输出信号仅仅取决于输入信号,而与信号作用前的电路原有状态无关；在电路结构上单纯由规律门构成, 没有反馈电路, 也不含有储备元件；时序规律电路在任何时刻的稳固输出, 不仅取决于当前的输入状态,而且仍与电路的前一个输出状态有关；时序规律电路主要由触发器构成,而触发器的基本元件是规律门电路,因此,不论是简洁仍是复杂的数字电路系统都是由基本规律门电路构成的；2.1.1 规律门电路数字系统的全部规律关
2、系都是由与、或、非三种基本规律关系的不同组合构成；能够实现规律关系的电路称为规律门电路,常用的门电路有与门、或门、非门、与非门、或非门、三态门和异或门等； 规律电路的输入和输出信号只有高电平和低电平两种状态： 用 1 表示高电平、 用 0 表示低电平的情形称为正规律；反之,用 0 表示高电平、 用 1 表示低电平的情形称为负规律（本书采纳正规律） ；在数字电路中,只要能明确区分高电平和低电平两种状态就可以了,高电平和低电平都答应有肯定范畴的误差,因此数字电路对元器件参数的精度要求比模拟电路要低一些,其抗干扰才能要比模拟电路强；1与门当打算某个大事的全部条件都具备时,该大事才会发生, 这种因果关
3、系称为与规律关系；实现与规律关系的电路称为与门；与门可以有两个或两个以上的输入端口以及一个输出端口,输入和输出依据与规律关系可以表示为：当任何一个或一个以上的输入端口为 0 时,输出为 0；只有全部的输入端口均为 1 时,输出才为 1；组合规律电路的输入和输出关系可以用规律函数来表示,通常有真值表、 规律表达式、 规律图和波形图四种表示方式；真值表是依据给定的规律关系,把输入规律变量各种可能取值的组合与对应的输出函数值排列成表格；它表示了规律函数与规律变量各种取值之间的一一对应的关系,规律函数的真值表具有唯独性,如两个规律函数具有相同的真值表,等；当规律函数有 n 个变量时,共有就两个规律函数
4、必定相 2 n 个不同的变量取值组合；用真值表表示规律函数的优点是直观、明白,可直接看出规律函数值和变量取值之间的关系；从与门的规律关系上可以看出,假如输入端A 作为掌握端, 第 1 页,共 7 页 - - - - - - - - - 就 A 的值将会打算输入端B 的值是否能被输出到端口Y；例如细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -名师精编 优秀教案A=1 时,就 Y=B ,B 被输出；但如 A=0 时,就不管 B 的状态如何, Y 都等于 0；2或门打算某一大
5、事的全部条件中,只要有一个条件或几个条件具备时, 这一大事就会发生,这样的因果关系称为或规律；实现或规律关系的电路称为或门；或门的输入和输出依据或规律关系可以表示为： 如有任何一个或一个以上的输入端口为 1 时,输出为1；当全部的输入端口都为 0 时,输出才为 0；3非门打算某大事的条件不具备时,该大事却发生；条件具备时,大事却不发生； 这种相互否定的因果关系称为非规律,实现非逻辑关系的电路称为非门；非门只有一个输入端和一个输出端,输出端的值与输入端的值相反,可以用反相器电路实现,因此非门又称为“ 反相器”；4与非门与非门有两个或两个以上的输入端和一个输出端；当任何一个或一个以上的输入端为 0
6、 时,就输出为 1；当全部的输入端均为 1 时,就输出为 0；从与非门的规律关系上可以看出,利用输入端 A 的值来控制输入端口 B 的值是否输出至输出端口 Y ；当 A=1 时,Y B（输入信号被反相输出） ；但 A=0 时,就不管 B 的值是什么, Y 都为1,即将 B 信号屏蔽掉；5或非门或非门可以有两个或两个以上的输入端和一个输出端；当所有的输入端都为 0 时,输出为 1；如有任何一个或一个以上的输入端为 1 时 ,就输出为 0；可以利用或非门的输入端 A 来掌握输入端 B；当 A=0 时,Y B（输入信号被反相输出） ；当 A=1 时, 就不管 B 的值是什么, Y 都为 0；6异或门
7、异或门可以有两个或两个以上的输入端和一个输出端；当逻辑值为 1 的输入端个数是奇数时,输出为 1；当规律值为 1 的输入端个数是偶数时,输出为 0；7同或门细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页,共 7 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -名师精编 优秀教案同或门可以有两个或两个以上的输入端和一个输出端；与异或门刚好相反, 当规律值为 1 的输入端的个数是奇数时,输出为0；当规律值为 1 的输入端的个数是偶数（包括零）时,就输出为 1；2.1.2
8、 触发器触发器是数字系统中除规律门以外的另一类基本单元电路,有两个基本特性： 一个是具有两个稳固状态,可分别用来表示二进制数码 0 和 1；另一个是可以在输入时钟脉冲信号的作用下,两个稳固状态可相互转换,能够完成计数功能；当输入时钟脉冲信号消逝或保持不变时,触发器的输出状态也保持不变,这就是记忆功能, 可用作二进制数据的储备单元；触发器是构成时序逻辑电路的基本电路,有多种分类方式：依据规律功能的不同,触发器可分为 RS 触发器、 D 触发器、 JK 触发器、 T 触发器和 T 触发器等； 依据触发方式的不同,触发器可分为电平触发器、边沿触发器和主从触发器等；依据电路结构的不同,触发器可分为基本
9、 RS 触发器、同步 RS 触发器、维护堵塞触发器、主从触发器和边沿触发器等； 但从电路的组成单元上看,全部的触发器都是由基本 RS 触发器和规律门电路构成,而基本 RS 触发器又可以用两个或非门（或者两个与非门）组成；因此,可以认为触发器是由多个基本规律门电路组成；触发器有一个时钟脉冲（用CP 表示）输入端、一个或多个输入端和两个互补输出端（分别用 Q 和 Q 表示）；通常用 Q 端的输出状态来表示触发器的状态,当Q=1、 Q =0 时,称为触发器的 1 状态,记 Q=1；当 Q=0、 Q =1 时,称为触发器的 0 状态,记 Q=0；这两个状态和二进制数码的1 和 0 对应；由于触发器属于
10、时序规律电路, 所以其输出状态不但与输入信号有关,仍与当前的输出状态有关；为了描述这种现象,引入现态和次态两个名词：现态是指触发器在输入信号变化之前的状态,用 Q n 表示；次态是指触发器在输入信号变化后,在输入信号和现态共同作用下所形成的状态,用 Q n+1 表示；触发器的规律功能主要用状态表、特性方程、驱动表和波形图（又称时序图）来描述；含有触发器的规律电路称为时序规律电路；时序规律电路根 第 3 页,共 7 页 - - - - - - - - - 据电路状态转换情形的不同,可分为同步时序规律电路和异步时序规律电路两大类；在同步时序规律电路中,全部触发器的时钟输入端 CP 都连在一起,在同
11、一个时钟脉冲CP 作用下,凡是具备翻转条件的触发器在同一时刻状态同时翻转；也就是说, 触发器状态的更新和时钟脉冲CP 是同步的；而在异步时序规律电路中,时钟脉冲只触发部分触发器,其余触发器就是由电路内部信号触发的； 因此, 具备翻转条件的触发器状态翻转有先有后,并不是和时钟脉冲CP 同步；在众多的触发器中, 边沿触发器只在时钟脉冲CP 上升沿（或细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -名师精编 优秀教案下降沿） 时刻接受输入信号,电路状态才发生翻转,其余情形就保持
12、原状态不变, 从而能够提高触发器工作的牢靠性和抗干扰能力,没有空翻现象； 由于边沿触发器的应用特别广泛,所以本章以边沿触发器为例讲解；边沿触发器主要有维护堵塞 D 触发器和边沿 JK 触发器；1维护堵塞 D 触发器在时钟脉冲 CP 的作用下, 依据输入信号 D 取值的不同, 输出状态随 D 而变化的电路称为 D 触发器；维护堵塞 D 触发器是利用时钟脉冲 CP 的上升沿（或下降沿）进行触发的,而且电路总是翻转到和 D 相同的状态；2边沿 JK 触发器在时钟脉冲 CP 的作用下, 依据输入信号 J、K 取值的不同,凡是具有置 0、置 1、计数和保持功能的电路,都叫 JK 触发器；边沿 JK 触发
13、器是利用时钟脉冲 CP 的上升沿（或下降沿）进行触发的；2.2 规律代数规律代数是讨论规律电路的基本工具,是描述输入规律变量和输出函数之间关系的数学表达式；规律代数又称为开关代数或布尔代数,是由英国数学家乔治布尔（ George Boole）于 19世纪中叶第一提出的用于描述客观事物规律关系的数学方法,主要应用于继电器开关电路的分析与设计上；经过不断的完善和发展后,被用于数字规律电路和数字系统中,成为规律电路分析和设计的有力工具； 规律代数与一般代数相像之处在于它们都是用字母表示变量,用代数式描述客观事物间的关系,但不同的是,规律代数是描述客观事物间的规律关系,规律函数表达式中的逻辑变量的取值
14、和规律函数值都只有两个值,即 0 和 1；这两个值不具有数量大小的意义,仅表示客观事物两种相反的状态；如开关的闭合与断开、晶体管的饱和导通与截止、电位的高与低、 事件的真与假等； 因此,规律代数有其自身独立的规律和运算法就,而不同于一般代数；2.2.1 规律代数的基本公式与定律基本的规律关系有与、或和非三种, 与之对应的规律运算为与运算（规律乘） 、或运算（规律加） 、非运算（规律取反） ；逻辑代数的基本公式是一些不需要证明的、直观可以直接使用的恒等式；它们是规律代数的基础,利用这些基本公式可以化简规律函数,仍可以用来证明一些基本定律；细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - -
15、 - - - - - - - 第 4 页,共 7 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -名师精编 优秀教案1规律代数的基本公式规律常量只有0 和 1 两种取值,代表两种状态（0 代表低电平、 1 代表高电平） 、设 A 为规律变量；对于常量与常量、常量与变量、变量与变量之间的基本规律运算；2规律代数的基本定律规律代数的基本定律是分析、设计规律电路, 化简和变换逻辑函数式的重要工具；这些定律有其特殊的特性,但也有一些和一般代数相像,因此要严格区分,不能混淆；2.2.2 规律代数的化简方法进行规律设计时, 依据
16、规律问题归纳出来的规律函数式往往不是最简规律函数式,并且可以有不同的形式,因此, 实现这些规律函数就会有不同的规律电路；对规律函数进行化简和变换,可以得到最简的规律函数式或所需要的其他形式,设计出简洁的规律电路； 这对于节约元器件,优化生产工艺, 降低成本和提高系统的牢靠性,提高产品在市场的竞争力是特别重要的；不同形式的规律函数式有不同的最简形式,而这些规律表达式的繁简程度又相差很大,但大多都可以依据最简与-或式变换得到,因此,这里只介绍最简与-或式的标准和化简方法；最简与-或式的标准有两条：一个是规律函数式中的乘积项（与项）的个数最少； 另一个是每个乘积项中的变量数量最少；下面介绍几种基本的
17、公式法化简方法：1并项法运用基本公式A+A1,将两项合并为一项,同时消去一个变量；2吸取法运用吸取律A+AB=A 和 AB+ A C+BC=AB+A C,消去余外的与项；3消去法运用吸取律 A+ A B=A+B ,消去余外因子；4配项法在不能直接运用公式、定律化简时, 可通过与等于1 的项相 第 5 页,共 7 页 - - - - - - - - - 乘或与等于0 的项相加,再进行配项后再化简；公式法化简规律函数的优点是简洁便利,对规律函数式中的细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - -
18、- - - - - -变量个数没有限制,它适用于变量较多,名师精编优秀教案较复杂的规律函数的化简；它的缺点是需要娴熟把握和敏捷运用规律代数的基本定律和 基本公式, 而且仍需要有肯定的化简技巧；另外, 公式法化简也 不易判定所得到的规律函数是不是最简式；只有通过多做练习,积存体会,才能做到熟能生巧,较好地把握公式法化简方法；总结细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 6 页,共 7 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -细心整理归纳 精选学习资料 名师精编优秀教案 第 7 页,共 7 页 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -