第五章逻辑图及二进制逻辑元件图形符号 第一节逻辑图的基本概念第二节二进制逻辑元件的图形符号第三节关联符号及关联标注法 第一节逻辑图的基本概念 逻辑图 即二进制逻辑电路图 是由二进制逻辑元件图形符号按逻辑功能要求用连接线相互连接而成的电路图 构成元素主要有 逻辑元件的图形符号 信号名及连接线标记 一种重要的基本电路图或电路图中的重要组成部分 体现逻辑功能和工作原理 也是编制接线图 绘制印制板图等文件和测试 维修的依据 一 逻辑变量和逻辑函数 逻辑变量 逻辑代数 布尔代数 中的变量 仅为 1 或 0 逻辑函数 逻辑问题 结果 是由各种 条件 的逻辑组合得到的 结果与条件均由逻辑变量表示逻辑函数三种表达方式 真值表或逻辑状态表 直观表达逻辑函数与各逻辑变量间的逻辑关系例5 1 A B的逻辑 表5 1A B的逻辑关系逻辑表达式 逻辑函数用Y f A B 的形式来表达例 表5 1的逻辑表达式为 Y A B A B逻辑图 逻辑函数也可由与 或 非等二进制逻辑元件图形符号表示 便于转换成实现函数的逻辑电路 一 逻辑变量和逻辑函数 逻辑功能图 纯粹用来表达函数逻辑关系的逻辑图例5 1的逻辑图如图5 1a 可用如图5 1b 所示的图形符号表示 图5 1例5 1所示函数 同或函数 的逻辑图及其图形符号 二 逻辑状态和逻辑电平 逻辑状态 逻辑变量的两种可能状态 称为逻辑状态 如启停 通断 真假 是非等 用1和0表示 内部逻辑状态和外部逻辑状态 如图5 2 内部逻辑状态 符号框内输入 输出端处的逻辑状态 外部逻辑状态 符号框外输入 输出端处的逻辑状态 并且对输入端而言 指的是任何符号之前的逻辑状态 对输出端而言 指的是任何符号之后的逻辑状态 上述的 前 后 是相对于信息流向而言 逻辑电平 表示逻辑状态的一种物理量 电压 用正得较多 代数值 的电平代表逻辑高电平 用正得较少 代数值 的电平代表逻辑低电平 且分别用H L来表示逻辑高电平和逻辑低电平 逻辑非符号和极性指示符号 逻辑非符号 符号两端的逻辑状态相反 如图5 3 极性指示符号 有极性指示符 其外部L电平与内部1状态相对应 无极性指示符时 其外部H电平与内部1状态相对应 逻辑状态 图5 2逻辑状态概念理解图 三 逻辑约定 逻辑约定 逻辑电平与逻辑状态的对应关系 逻辑约定分类 采用逻辑非符号的逻辑约定 含正逻辑约定和负逻辑约定 采用极性指示符号的逻辑约定例 二输入与74LS08逻辑电平表和逻辑状态表 表5 2 5 3和5 4 按表5 3 电路为与门 如图5 5 按表5 4 电路为或门 如图5 6 三 逻辑约定 例 用极性指示符的74LS08电路 如图5 7和5 8 内部逻辑状态表分别如表5 5和表5 6所示 四 逻辑图 电气技术领域 逻辑图是表示二进制数字系统逻辑功能的电气简图 逻辑功能图 理论逻辑图 仅表示逻辑功能和逻辑关系 不涉及实现方法 即逻辑元件符号不代表物理器件 仅有理论含义 属功能图 不能采用极性指示符号 而只能采用逻辑非符号 二进制逻辑电路图 也称详细逻辑图或工程逻辑图 它不仅表示逻辑功能 逻辑定义 而且图中各逻辑元件符号与器件实体一一对应 可采用逻辑非符号 必须在图上注明是正逻辑约定还是负逻辑约定绘制详细逻辑图时 不一定依据最简布尔代数式设计电路 这是因为受到所具有的器件品种和电气特性的要求的制约 例如图上连接线两端 都可以出现逻辑非符号或极性指示符号 第二节二进制逻辑元件的图形符号 一 二进制逻辑元件图形符号的组成二进制逻辑元件的图形符号都是由框和限定符号两部分组成 如图5 9其中框或框的组合表示二进制逻辑元件 限定符号说明逻辑功能 符号组成 图5 9图形符号的组成 二 框及框的组合 1 基本框三种基本框 元件框 公共控制框和公共输出元件框 如图5 10 元件框 二进制逻辑元件的基础框 二进制元件至少包括一个元件框公共控制框 和公共输出元件框一样 目的在于简化图形符号 表示一个或多个公共输入 除非关联符号限定 公共控制框的输入是其下各单元的输入 如图5 11公共输出元件框 一列诸单元的共同输出 等效原理如图5 12 其图形与元件框的区别是顶部有两线 元件框可单独组成逻辑元件的外廓 其他两种框只能和元件框或它的组合共同组成一个逻辑元件的外形轮廓 图5 10三种基本框 二 框及框的组合 公共控制框与公共输出元件框 图5 11公共控制框输入的等效原理 图5 12公共输出元件框的等效原理 框的组合 为了简化 相连单元框可采用组合画法 邻接法 镶嵌法 组合原则 若相组合的两个框之间的公共线与信息流方向相同 如图5 13a中两 单元之间的公共线 则这两个单元之间无逻辑关系 两组合单元的公共线与信息线流动方向垂直 则这两个单元之间至少有一种逻辑关系 单元之间逻辑关系的数量由限定符号阐明 若此公共线两边无标志 则两单元之间只有一种逻辑联系 例如图5 13a中的每个 单元与 单元之间的联系 框的组合 限定符号分为两大类 即总限定符号及同输入 输出有关的限定符号 1 总限定符号 表示电路或器件的总体逻辑功能 常用符号如表5 7 三限定符号 2 同输入 输出有关的限定符号 表示相应的输入 输出的逻辑功能或物理特性 基本分三类 除下面的两类外 另一类是关联符号 将在第五章第三节介绍 输入 输出端的逻辑限定符号 表示输入 输出端框内外逻辑状态 电平 关系和内部连接处的逻辑状态之间的关系 如表5 8 三 限定符号 框内符号 表示输入端所限定的控制功能或输出端输出状态的限定条件 例如 使能输入EN 三态输出 常用的框内符号见表5 9 第三节关联符号及关联标注法 一 概述 1 关联符号是与输入 输出有关的限定符号 用来注明二进制逻辑元件的输入之间 输出之间或输入与输出之间逻辑关系的一种方法 2 关联双方用 影响 和 受影响 两个述语 主动的与被动的 分别称作 影响输入 或输出 和 受影响输入 或输出 二 关联符号的标注方法1 关联符号 字母 后跟一个关联标记序号放在 影响 端 则凡标出同一关联标记序号的输入 输出端均为受此 影响 端影响的 受影响 端 例 图5 14所示的JK触发器的关联符号 二 关联符号的标注方法 影响输入 输出 关联标记由两部分组成 标记字母在前 标记序号紧跟在后 关联标记字母是由标准规定 常用符号如表 二 关联符号的标注方法 2 受影响输入 或输出 的关联标记仅由关联标识序号组成 受影响输入 或输出 端可以多个 如图5 14的受影响输入端有两个 1J和1K 3 如果起控制作用的是 影响 输入 或输出 的内部逻辑状态的补状态 则在受影响的输入 或输出 的标识序号上加横线 如图5 15中的 1 4 多个 影响 对某一 受影响 输入 或输出 起作用时 应依次标出各 影响 的标识序号 中间以逗号隔开 例如图5 20 5 同一个图形符号内 除地址A关联外 其他关联字母不能重复 图5 15关联标注的等效功能 1 与关联 G关联 受Gm输入 出 影响的每一个输入 出 与该Gm输入 出 处在相 与 的逻辑关系 如图5 16 图5 16与关联 三关联符号解释 2 地址关联 A关联 例5 3 每字2位的3字可读写 随机存取 存储器 例5 4 随机存取存储器2114 阅读图5 18的2114图形符号 2114是具有1024 1K 个4位可读写存储器的RAM 图5 17地址关联 图5 18RAM2114的图形符号 三 关联符号解释 控制关联 C关联 仅用于时序单元 可隐含一个以上的 与 关系 它用来标记产生动作的输入及表明受它控制的输入 如图5 19 图5 19控制关联 三 关联符号解释 使能关联 EN关联 影响 1时 允许动作 方式关联 M关联 影响 1时 允许动作 已选方式 影响 0时 禁止动作 未选方式 非关联 N关联 影响 1时 求补状态 置位关联 S关联 置位关联和下面的复位关联用于需要规定R S 1时 对双稳元件有作用的场合 若不需要 则不应使用此种关联 影响 端Sm 1时 双稳元件输出S 1 R 0时通常呈现的内部逻辑状态 而与R输入的状态无关 若Sm 0 则它不起作用 三 关联符号解释 8 复位关联 R关联 影响 端Rm 1时 双稳元件的输出将呈现其R 1 S 0时通常呈现的内部逻辑状态 而与S输入的状态无关 若Rm 0 则它不起作用 9 或关联 V关联 影响 1时 受影响 端置1状态 10 互连关联 Z关联 影响 的内部逻辑状态 1时 受影响 的内部逻辑状态被强置为1 例5 5 图5 20所示的显示译码驱动器74LS247图形符号的逻辑功能分析 图5 20显示译码驱动器74LS247图形符号 对于诸如大规模 超大规模集成电路等复杂的数字电路组件 运用上述的限定符号和关联符号 其图形符号可能还是难于实现 这种情况下可以采用GB T4728 12中的复杂功能元件图形符号的绘制方法 本书限于篇幅不作进一步的论述 读者在必要时可查阅GB T4728 12 1996中的第六篇 复杂功能元件 方面的内容 四 复杂功能的逻辑元件