数字电路——门电路_数电门电路

模拟电路后我们我们进入了"0和1计算机"世界。那么0和1是怎么组成我们现在看到的计算机功能的呢？emm我也想知道。

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知识图谱如下：

目标：

1. 了解模拟电路和数字电路的特点
2. 掌握基本门电路的逻辑功能、逻辑符号、真值表和逻辑表达式。

模电与数电

我们之前讲了模拟电路（仅编程需了解）硬件基础——模拟电路本篇是数字电路。那么这俩有什么区别！~

模拟信号

随时间变化连续的信号

处理模拟信号的电路称为模拟电路。
如整流电路、放大电路、运算放大器等，研究的是输入和输出信号间的大小及相位关系。在放大电路中，三极管通常工作在放大区。

数字信号

又称脉冲信号，是一种跃变信号，并且持续时间短暂。

处理数字信号的电路称为数字电路，它注重研究的是输入、输出信号之间的逻辑关系。

在数字电路中，三极管一般工作在截止区和饱和区，起开关的作用。

数字电路的特点

1. 信号是随时间不连续变化的两个离散量。
2. 三极管一般都是工作在开、关状态。
3. 研究的主要问题是电路的逻辑功能。
4. 主要方法是逻辑分析和逻辑设计，主要工具是逻辑代数。

电平的高低一般用**“1”和“0”**两种状态区别，若规定 高电平为“1”，低电平为“0”则称为正逻辑。反之则称为负逻辑。若无特殊说明，均采用正逻辑。

PS： 我们应用的大部分传感器都是可以用“0”和“1”来控制，所以你们懂得。

门电路

逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件，包括分立元件门电路和集成门电路。

所谓门电路就是一种开关，它能按照一定的条件去控制信号的通过或不通过。门路的输出状态与输入条件有关，输入和输出之间存在一定的逻辑关系，即因果关系，所以门电路又称为逻辑门电路。

门电路表示方法

• 布尔代数：表示二值逻辑函数的数学表示法

逻辑代数（又称布尔代数），它是分析设计逻辑电路的数学工具。虽然它和普通代数一样也用字母表示变量，但变量的取值只有“0”，“1”两个，分别称为逻辑“0”和逻辑“1”。这里**“0”和“1”并不表示数量的大小**，而是表示两种相互对立的逻辑状态。

X=A·B
1

• 逻辑框图：电路的图形化表示，每种类型的门都有自己的专用符号
  
• 真值表：列出了所有可能的输入值和相关的输出值得表

门

基本逻辑关系为“非”、“与”、“或”。

常用的门电路有： 非门、 与门、或门，与非门、异或门、或非门等

我们先来分析下面6种类型的门，分析完这些门之后，将说明如何把他们组合成电路来进行数学运算。

_{下面的A和B都是输入信号。X为输出信号。}

非门

“非”逻辑关系是否定或相反的意思。

输入0，输出1~

布尔表达式

X=A’  
1

逻辑框图符号

真值表

与门

“与”逻辑关系是指当决定某事件的条件全部具备时，该事件才发生。

A和B输入都为1，输出为1.否则输出均是0

布尔表达式

X=A·B
1

逻辑框图符号

真值表

或门

“或”逻辑关系是指当决定某事件的条件之一具备时，该事件就发生。

AB均输出为0，输出才为0，否则输出都是1

布尔表达式

X=A+B
1

逻辑框图符号

真值表

异或门

输入相同输出为0，输入不同输出为1

布尔表达式

X=AB’+A‘B=A⊕B
1

逻辑框图符号

真值表

与非门

有0输出1，全1输出0

布尔表达式

X=（A·B）’
1

逻辑框图符号

真值表

或非门

有1输出0，全0输出1

布尔表达式

X=（A+B）’
1

逻辑框图符号

真值表

总结：

• 非门将对它的唯一输入值求逆
• 如果两个输入值都是1，与门将生成1
• 如果一个输入值是1，或者两个值都是1，或门将生产1
• 如果只有一个输入值是1，而不是两个，异或门将生成1
• 与非门生成的结果和与门生成的结果相反
• 或非门生成的结果和或门生成的结果相反

有什么用？回头看看我们使用的硬件吧（doge）比如74LS系列门电路

编程说白了就是和计算机对话，了解计算机的本质后，对我们学习编程有很大的帮助。耐心点吧~（对我自己说的QAQ）

参考资料——
逻辑资料：《编程前你最好了解的基本硬件和计算机基础知识（数字电路）》
《计算机科学概论》