高 慧

（湖南財(cái)經(jīng)工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，衡陽(yáng) 421002）

1 基本邏輯門(mén)電路介紹

門(mén)電路是數(shù)字電路的基本組成單元，電路中可以有一個(gè)或者多個(gè)輸入，但是輸出只有一個(gè)。電路的輸入信號(hào)只有兩類信號(hào)，要么是輸入0信號(hào)，要么是輸入1信號(hào)，0和1是二進(jìn)制數(shù)字，代表電路中的高電平和低電平。與門(mén)電路在生活中主要是用作邏輯開(kāi)關(guān)的作用，邏輯又可以分為正邏輯和負(fù)邏輯兩種邏輯關(guān)系，正邏輯指的是高電位為1、低電位為0的邏輯關(guān)系，負(fù)邏輯指的是高電位為0、低電位為1的邏輯關(guān)系。1和0信號(hào)都對(duì)應(yīng)著集成電路里面的開(kāi)關(guān)信號(hào)，使得輸出電位變成高電位或者低電位，從而去控制后面的電路。

1.1 與門(mén)電路

能夠?qū)崿F(xiàn)與邏輯關(guān)系的電路稱為與門(mén)邏輯電路。與門(mén)其實(shí)就是一個(gè)乘法電路，乘法運(yùn)算中只要有零這個(gè)乘數(shù)，那么結(jié)果肯定為零，與門(mén)電路也是一樣，只不過(guò)在與門(mén)電路中輸入的信號(hào)只可能是0和1的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)。

1.2 或門(mén)電路

能夠?qū)崿F(xiàn)或邏輯運(yùn)算的電路稱為或門(mén)邏輯電路。或門(mén)電路本質(zhì)上就是一個(gè)加法電路，加法運(yùn)算中只要不是加數(shù)都為0的情況，那么結(jié)果肯定是大于零的?；蜷T(mén)電路也是一樣，不同的是在或門(mén)電路中輸入的信號(hào)都是0和1的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，運(yùn)算的結(jié)果滿足有一出一，全一出零。

1.3 非門(mén)電路

能夠?qū)崿F(xiàn)非邏輯關(guān)系的電路稱為非門(mén)電路，非門(mén)電路本質(zhì)上就是一個(gè)取反電路，簡(jiǎn)單來(lái)講就是輸入信號(hào)為1，輸出信號(hào)為0，輸入信號(hào)為0，輸出信號(hào)為1，輸入和輸出信號(hào)剛好相反。

1.4 與非門(mén)電路

所謂的與非門(mén)電路就是一個(gè)與門(mén)電路和一個(gè)非門(mén)電路的結(jié)合，在邏輯關(guān)系上輸入信號(hào)先進(jìn)行與邏輯運(yùn)算，再進(jìn)行非邏輯運(yùn)算。與邏輯運(yùn)算的輸出結(jié)果作為非運(yùn)算的輸入信號(hào)。假設(shè)輸入信號(hào)用二進(jìn)制信號(hào)0和1來(lái)表示的話，與運(yùn)算的結(jié)果就像做乘法運(yùn)算，我們都知道乘法運(yùn)算中只要有零，那么結(jié)果肯定為零，全部輸入信號(hào)都為1的情況下輸出的結(jié)果才為1.整個(gè)與非門(mén)的輸入結(jié)果就是把與門(mén)的輸出信號(hào)再進(jìn)行取反，簡(jiǎn)單來(lái)講就是先與再非。

1.5 或非門(mén)電路

所謂的或非門(mén)電路就是一個(gè)或門(mén)電路和一個(gè)非門(mén)電路的結(jié)合，在邏輯關(guān)系上輸入信號(hào)先進(jìn)行或邏輯運(yùn)算，再進(jìn)行非邏輯運(yùn)算。或邏輯運(yùn)算的輸出結(jié)果作為非運(yùn)算的輸入信號(hào)。假設(shè)輸入信號(hào)用二進(jìn)制信號(hào)0和1來(lái)表示的話，或運(yùn)算的結(jié)果就像做加法運(yùn)算，我們都知道加法運(yùn)算中只有輸入全部為零，那么結(jié)果才為零，其他情況輸出全部為1.整個(gè)或非門(mén)的輸入結(jié)果就是把或門(mén)的輸出信號(hào)再進(jìn)行取反，簡(jiǎn)單來(lái)講就是先或再非。

2 邏輯門(mén)電路應(yīng)用

2.1 非門(mén)電路的應(yīng)用

類比生活中的實(shí)例，我們可以把門(mén)電路看成是一扇門(mén)，門(mén)上面加了鎖。用鑰匙0去開(kāi)門(mén)，輸出的信號(hào)為1，用鑰匙1開(kāi)門(mén)，輸出的信號(hào)為0，實(shí)現(xiàn)這種邏輯的電路就是非門(mén)電路。也就是說(shuō)在邏輯上入0出1、入1出0，也可以理解為自己的房門(mén)鑰匙打不開(kāi)門(mén)，別的鑰匙卻能打開(kāi)門(mén)。

2.2 與門(mén)電路的應(yīng)用

與門(mén)電路類似于房門(mén)上同時(shí)加了兩把或者兩把以上的鎖，要想開(kāi)門(mén)的話，必須同時(shí)打開(kāi)兩扇門(mén)。比如說(shuō)單元樓道里的自動(dòng)感應(yīng)燈就是利用的與門(mén)電路的原理，電路中串接了光敏信號(hào)和聲音信號(hào)兩個(gè)傳感器，必須滿足當(dāng)光敏傳感器和聲音傳感器同時(shí)收到黑暗環(huán)境信號(hào)和震動(dòng)的聲音信號(hào)時(shí)燈光才亮，也就是兩把鑰匙同時(shí)開(kāi)門(mén)才有效。還可以作為數(shù)字電路中比較兩路信號(hào)A與B的大小，數(shù)字信號(hào)的A>B，意思就是A=1，B=0。把A信號(hào)作為與門(mén)的一路輸入信號(hào)，B信號(hào)先接一個(gè)非門(mén)，然后把非門(mén)的輸出信號(hào)作為與門(mén)的另外一路輸入信號(hào)，這種電路只有當(dāng)輸入的信號(hào)滿足A=1，B=0的時(shí)候，輸出信號(hào)才為1，也就是說(shuō)如果輸出信號(hào)為1，就可以說(shuō)明輸入的信號(hào)A>B。

2.3 或門(mén)電路的應(yīng)用

或門(mén)電路類似于并聯(lián)兩個(gè)以上開(kāi)關(guān)去控制一盞燈，只要打開(kāi)其中任意一個(gè)開(kāi)關(guān)就可以把燈打開(kāi)。

2.4 與非門(mén)電路的應(yīng)用

（1）假設(shè)飛機(jī)的起落架分別用A、B、C輸入信號(hào)來(lái)表示，兩盞指示燈的輸出信號(hào)分別為F和Y，F(xiàn)代表綠燈信號(hào)，Y代表紅燈信號(hào)，只有當(dāng)飛機(jī)起落架全部打開(kāi)時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)A、B、C全部為1，這個(gè)時(shí)候F信號(hào)燈亮起，飛機(jī)起飛。

（2）假設(shè)我們鐵路系統(tǒng)的火車(chē)分為特快，直快和普快列車(chē)，通行的次序也按照特快、直快、普快列車(chē)的優(yōu)先順序通行。某車(chē)站同一時(shí)間只能有一趟列車(chē)從車(chē)站開(kāi)出，也就是說(shuō)只能給出一個(gè)發(fā)車(chē)信號(hào)。這個(gè)時(shí)候，我們就可以利用與非門(mén)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)這種邏輯關(guān)系。把特快、直快和普快列車(chē)的發(fā)車(chē)信號(hào)作為與非門(mén)的輸入信號(hào)，0信號(hào)代表列車(chē)不出站，1信號(hào)代表列車(chē)申請(qǐng)出站，按照三種列車(chē)的出站優(yōu)先級(jí)，確定出站的排列組合情況，就可以設(shè)計(jì)出合理的組合邏輯電路來(lái)實(shí)現(xiàn)這種邏輯關(guān)系。