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1.4 逻辑代数的基本概念

1.4.1 基本概念

★逻辑常量与变量:逻辑常量只有两个,即 0 和 1,用来表示两个对立的逻辑状态。逻辑变量与普通代数一样,也可以用字母、符号、数字及其组合来表示,但它们之间有着本质区别,因为逻辑变量的取值只有两个,即 0 和 1,而没有中间值。

★逻辑运算:在逻辑代数中,有与、或、非三种基本逻辑运算。表示逻辑运算的方法有多种,如语句描述、逻辑代数式、真值表、卡诺图等。

★逻辑函数:逻辑函数是由逻辑变量、常量通过运算符连接起来的代数式。同样,逻辑函数也可以用表格和图形的形式表示。

★逻辑代数:逻辑代数是研究逻辑函数运算和化简的一种数学系统。逻辑函数的运算和化简是数字电路课程的基础,也是数字电路分析和设计的关键。

1.4.2 3 种基本逻辑运算

用逻辑变量表示输入,逻辑函数表示输出,结果与条件之间的关系称为逻辑关系。基本的逻辑关系有 3 种:与、或、非。与之相应,逻辑代数中有 3 种基本运算:与、或、非运算。

1. 与运算

当决定一件事情的条件全部具备之后,这件事才会发生,这种因果关系称为与逻辑。

例如在图 1.13 所示的电路中,只有开关S1 与S2 全部闭合时,LED灯Y才会亮。显然对LED灯亮来说,开关S1 与开关S2 闭合是“灯亮”的全部条件。所以,Y与S1 和S2的关系就是与逻辑的关系。

图 1.13 与逻辑电路图

功能表:把开关S1、开关S2 和LED灯Y的状态对应关系列在一起,所得到的就是反映电路基本逻辑关系的功能表,如表 1.2 所示。

表 1.2 与逻辑功能表

真值表(truthtable):用逻辑 1 和逻辑 0 分别表示开关和电灯有关状态的过程,称为状态赋值。通常把结果发生和条件具备用逻辑 1 表示,结果不发生和条件不具备用逻辑0 表示。如果用 1 表示开关S1、开关S2 闭合,0 表示开关断开,1 表示LED灯Y亮,0表示LED灯Y灭,则根据表 1.2 就可列出反映与逻辑关系的真值表,如表 1.3 所示,其中开关S1 用A表示,开关S2 用B表示。

表 1.3 与逻辑真值表达式

上述逻辑变量的与逻辑关系可以表示为:Y=A·B

读作Y等于A与B。其中“·”是与逻辑的运算符号。

2. 或运算

在决定一件事情的所有条件中,只要有一个条件具备,这件事就会发生,这样的因果关系称为或逻辑。

例如在图 1.14 所示的电路中,只要开关S1 或开关S1 中任意一个合上,LED灯Y就会亮。

图 1.14 或逻辑电路

或逻辑的真值表、逻辑符号如图表 1.4 所示,开关S1 用A表示,开关S2 用B表示。

表 1.4 或逻辑真值表

上述两个变量的或逻辑可以表示为:Y=A+B

读作Y等于A或B。式中,“+”表示“或”运算,即逻辑加法运算。因此或逻辑又称为逻辑加。

3. 非运算

非就是取反,就是否定。只要决定一事件的条件具备了,这件事便不会发生;而当此条件不具备时,事件一定发生,这样的因果关系称为逻辑非,也就是非逻辑。

在图 1.15 所示的电路中,开关S1 闭合(S1=1)时,LED灯Y灭(Y=0);开关S1 断开(S1=0)时,LED灯Y亮(Y=1)。

图 1.15 非逻辑电路

非逻辑的真值表、逻辑符号如表 1.5 所示,开关S1 用A表示。

表 1.5 非运算真值表

上述关系可表示为:

读作Y等于A非,或者Y等于A反。A上面的一横就表示非或反。这种运算称为逻辑非运算,或者称逻辑反运算。 BVRcaI/MPON2+bDA4V7YkORxj+1IoLXDT8ZmxETLr/pPhLFaDIWeGP2A3fchwwvC

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