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数字电子技术之逻辑数学基础

xilinxue  发表于 2008/11/21 13:34:53      1482 查看 0 回复  [上一主题]  [下一主题]

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BCD(Binary Coded Decimal),就是用4位二进制数码表示1位十进制数的0~9这十个状态。

余3码(1),就是10进制数+3转换成的4位二进制数,如果两个十进制数相加的等于10,二进制正好等于16,高位自动产生进位信号。此外0和9、1和8、2和7、3和6、4和5的余3码互为补码(2421码中也是),这对求取对10的补码是很方便的。 余3码不是恒权代码(2421码为恒权码)。

5211码,一种恒权代码,计数器分频作用后可以发现,如果按8421接成十进制计数器,则连续输入计数脉冲时4个触发器输出的脉冲队于计数脉冲的分频比从低到高一尺为5:2:1:1,5211码每一位的权正好与8421码的十进制计数器4个触发器的输出脉冲的分频比相对应,这种对应关系在构成某些数字系统时很有用(2)

余3循环码,是一种变权码,每一位的1不代表固定的值,它主要特点是相邻的两个代码之间仅有一位状态不同。因此,按余3循环码接成的计数器,每次状态转换过程中只有一个触发器翻转,译码不会产生竞争冒险现象(3)

 

算术运算

在数字电子中,二进制的正、负分别是用0、1表示的,在定点运算(4)情况下,以最高位为符号位。

:在给定的直角坐标系上,坐标全是整数的点,叫做整点;全部整点构成的组就叫做空间格网。在空间网格里的运算称为定点运算。除定点运算外的当然就是浮点运算。

为简化电路,二进制的减法运算,是用补码相加;乘法是用加法和移位;除法是末尾添零减法和移位来实现的。

 

逻辑运算

与,或,非,与非,或非,与或非;--为有0则0,为有1则1。

同或,异或。  --“或”可以理解为为1;同或异或互为反运算。

 

基本公式(5)

也叫布尔恒等式,包括包括分配律、反演律等。

若干常用公式... ...

 

逻辑代数的基本定理

带入定理,用一个逻辑式代替等式中所有同一个变量,等式仍然成立。

反演定理,与或互换,原反互换,结果为原来结果的取反。

--注:1.仍要注意先括号再乘,最后加的优先次次序。

          2.不属于单个变量上的反号要保留不变。

对偶定理,所谓对偶,就是把逻辑式中与、或互换,0、1互换(注意,不是逻辑式取反。),如果两逻辑式相等,那么他们的对偶式也相等。

 

从真值表写出逻辑函数式的一般方法

  1. 找出真值表中Y=1的输入变量的组合; 
  2. 取值为1的取原变量,为0的取反变量,然后与起来; 
  3. 这些乘积项相加即得Y的逻辑函数式。

 

逻辑函数的标准形式,最小项之和、最大项之积。

最小项,所有变量(或其反变量)都在一个乘积项中出现一次。

最大项,所有变量(或其反变量)都在和式中出现一次。

 

逻辑函数的化简方法

最简形式 ,在逻辑式中,乘积项最少,乘积项中的因子也最少。

卡诺图,将n变量的全部最小项用一个小方块表示,并使具有逻辑相邻性(6) 若两个最小项只有一个因子不同,则称他们有逻辑相邻性)的最小项在几何位置上也相邻的排列起来的图形。

用卡诺图化简的步骤:

  1. 将逻辑函数化为最小项之和的形式; 
  2. 画出卡诺图(1表示原变量,0表示取反的;有相应最小项的地方添1,没有则添0); 
  3. 找出可以合并的最小项;--允许重复使用最小项;选取化简后的乘积项。 
  4. 选取化简后的乘积项。

注:也可以合并0求出Y反再把Y反求反得到Y,因为所有的最小项之和为1,Y与Y反之和也为一,Y为添1那部分最小项的和,所以Y反一定就是添0那部分最小项的和了。

具有无关项的逻辑函数以及其化简

约束项、任意项和无关项

约束项:由于某些实际原因,自变量取值的某些组合在正常情况下不可能出现,这些组合对应的最小项称为约束项。

    约束项的性质:每个最小项只有一组取值使它等于 1 ,而对约束项来说,使它等于 1 的这组取值不可能出现。因此约束项恒等于零。

    约束项可用以下式子来表示:

反过来,如果某一最小项恒等于0 ,则该最小项就是约束项。

    根据约束项恒等于 0 的性质,我们在逻辑函数表达式中既可以写上约束项,也可以不写上约束项,如 反映在真值表上,约束项对应的输出既可以是1 也可以是0 ,一般用“×”表示。

 电路输入的变量的某些组合值对输出没有影响,为任意项

    无关项( Don't Care Team ):约束项和任意项的总称,用 d 表示。

多输出化简的时候要把多个输出按照一个整体来考虑,以整体最简为目标,即整体上乘积项最少。

疑问:

  1. 余3码以及其他码制的应用;
  2. 描述的是怎样的情形;
  3. 余3循环码是怎样避免竞争冒险的;
  4. 此处为何提及定点运算;
  5. 化简所用的公式在实际操作上的意义;
  6. 逻辑相邻性的意义是什么。
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