1．基本逻辑门电路
2．组合逻辑门电路的分析与设计
3．组合逻辑电路
4．时序逻辑电路
第四章 数字逻辑电路
主要内容：
1．了解逻辑电路与逻辑代数的关系
2．初步掌握逻辑电路在计算机中的应
用，重点是加法器、译码器以及代码寄
存器的原理及应用。
第四章 数字逻辑电路
基本要求：
4.1 基本逻辑门电路
? 基本逻辑门电路
? 复合逻辑门电路
? 逻辑门电路的组成
一、基本逻辑门电路
1,,与, 门电路
2,,或, 门电路
3,,非, 门电路
二、复合逻辑门电路
1,,与非, 门电路
2,,或非, 门电路
3,,异或, 门电路
三、逻辑门电路的组成
按组成逻辑门电路的元件可分为：
单极型逻辑门电路
双极型逻辑门电路
1、单极型
以 MOS管为开关元件。常用的有 NMOS,PMOS,CMOS
2、双极型
以二极管、三极管为开关元件的逻辑门电路。有 DTL（
Diode-Transistor Logic),TTL(Transistor-Transistor Logic)、
ECL(Emitter Coupled Logic)等。
A
B F
FA
A
B
F
4.2 组合逻辑门电路的分析与设计
? 组合逻辑电路的分析
? 组合逻辑电路的设计
一、组合逻辑电路的分析
A
B
C
D
F
1、求逻辑函数
2、写出真值表
3、进行功能分析
二、组合逻辑电路的设计
问题,水电站有三台发电机，正常情况下至少两台
正常运行。如果只有一台正常运行的话，负荷太重，
时间长了会烧毁电机，因此必须报警；如有三台同时
不能运行也要报警。试设计报警的逻辑电路。
1、化问题为逻辑命题，列出真值表。
2、由真值表求出逻辑函数。
3、化简逻辑函数。
4、画出逻辑电路图
1、化问题为逻辑命题，列出真值表。解：
设三台发电机为 A,B,C，正常运行为 1，不正常运行
为 0，报警为命题 F。列真值表如下：
A B C F
0 0 0 1
0 0 1 1
0 1 0 1
0 1 1 0
1 0 0 1
1 0 1 0
1 1 0 0
1 1 1 0
2、由真值表求出逻辑函数。
CBACBACBACBAF ????
3、化简逻辑函数。
1 1
1 0
0 0
1 0
A
BC 0 1
00
01
11
10
CBCABAF ???
4、画出逻辑电路图
4.3 组合逻辑电路
? 加法电路
? 编码器
? 译码器
一、加法电路
1、半加器
0
+ 0
00
0
+ 1
10
1
+ 0
10
1
+ 1
01
A
+ B
SmC
ABC
BABASm
?
??
由上可知半加器的逻辑函数：
A
B Sm
C
所以，半加器的电路图如下：
二、编码器
典型的例子是电视机的遥控器或控制面板。
输入 输出
A B C
0 0 0 0
1 0 0 1
2 0 1 0
3 0 1 1
4 1 0 0
5 1 0 1
6 1 1 0
7 1 1 1
输入
X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7
输出
A B C
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1
0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0
0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1
0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0
0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1
0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0
0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1
真值表：
XXXXXXXXC
XXXXXXXXB
XXXXXXXXA
75317531
76327632
76547654
?????
?????
?????
逻辑函数：
电路图：
存储器
三、译码器
地
址
译
码
器
A
B
C
X0
X1
X2
X3
X4
X5
X6
X7
输出
A B C
输入
X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7
0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0
0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0
0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0
0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0
1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0
1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0
1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0
1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1
真值表：
ABCX
CBAX
CBAX
?
?
?
7
1
0
?
逻辑函数与电路图：
A
N O T (A )
C
N O T (C)
B
N O T (B )
A B C
X0X1X2X3X4X5X6X7
4.4 时序逻辑电路
? 触发器
? 寄存器
? 计数器
时序逻辑电路 与 组合逻辑电路 的区别在于,时序
逻辑电路 任一时刻的输出值不仅与该时刻的输入
有关，而且还与输入变量的历史情况有关，即它
有保持信息的功能。而 组合逻辑电路 则直接受输
入信息的控制，相同的输入一定会有相同的输出。
一、触发器
触发器 是一种具有记忆功能的基本逻辑
电路，它有,0”与,1”两个稳定状态，在没有
外来信号时它一直处于某一状态，并保持这
一状态不变，一直到下 触发信号 来临之前。
触发信号 是使触发器状态发生改变的输入信
号。常见有：
1,RS触发器（ Reset-Set）
2,D型触发器
3,T型触发器
4,JK触发器
1,RS触发器（ Reset-Set）
RS触发器又称复位 — 置位触发器。其逻辑结构
与逻辑符号如下所示：
那么其逻辑函数应为：
RQQ
SQQ
??
??
Q
Q
SET
CLR
S
R
R
S
Q
Q
Q
Q
SET
CLR
S
R
R
S
Q
Q
S R Q Q
0 0 Q Q
0 1 0 1
1 0 1 0
1 1 * *
保持
复位
置位
不稳态
2,D型触发器
复位端
置位端
Q
Q
S E T
C L R
D
数据输入端
时钟端 CP
原码端
反码端
CP D Q
0 * Q
1 0 0
0 1 1
二、寄存器
代码寄存器：
1、数据寄存器
2、地址寄存器
3、指令寄存器
4、状态寄存器
移位寄存器：
1、左移
2、右移
3、循环移位（左、右）
0 1 1 0
三、计数器
作用是对脉冲信号进行计数。
用途是计数和产生时序信号。
1、说明下列术语的含义，写出逻辑符号及逻
辑表达式：“与”门、“或”门、“非”门、
“与非”门、“异或”门
2,何谓正逻辑、负逻辑？
3,画出下列逻辑函数的逻辑电路：
（ 1）
（ 2）
习题四
? ?BAABF ??
CBACBAA B CCBAF ?????
4,组合逻辑电路与时序逻辑电路有什么区别？
5,将全加器用最简单的“与”或“非”门表示
出来。
6,画出 8位加法器的逻辑电路图。
7,写出 4位译码器的逻辑电路图。
8,RS触发器为什么能够记忆？它有什么缺点？
9,用 RS触发器及“与”门组成 4位寄存器。
10、在图⒋⒋⒊中，如果清零后输入端 X1,X2，
X3的值分别为 1 1 0，请问：
（ 1）输入信号为,1”时,Q1,Q2,Q3及 F1，
F2,F3的值是什么？
（ 2）发送信号为,1”时,Q1,Q2,Q3及 F1，
F2,F3的值是什么？
（ 3）如果不清零,X1,X2,X3又重新输入 1
0 1,经过输入信号为,1”及发送信号为,1”
后,Q1,Q2,Q3及 F1,F2,F3的值各是什么？
11、移位寄存器为什么能够移位？
12、计数器中，各 D型触发器输出端与数据端之间
有什么联系？
附：本章专业术语英汉对照表
Combinational logic：组合逻辑
Sequential Logic：时序逻辑
Micro_program logic：微程序逻辑
Coder：编码器
Decoder：解码器
Flip_flop：触发器
Register：寄存器
Counter：计数器
Pulse_train generator：节拍发生器
2．组合逻辑门电路的分析与设计
3．组合逻辑电路
4．时序逻辑电路
第四章 数字逻辑电路
主要内容：
1．了解逻辑电路与逻辑代数的关系
2．初步掌握逻辑电路在计算机中的应
用，重点是加法器、译码器以及代码寄
存器的原理及应用。
第四章 数字逻辑电路
基本要求：
4.1 基本逻辑门电路
? 基本逻辑门电路
? 复合逻辑门电路
? 逻辑门电路的组成
一、基本逻辑门电路
1,,与, 门电路
2,,或, 门电路
3,,非, 门电路
二、复合逻辑门电路
1,,与非, 门电路
2,,或非, 门电路
3,,异或, 门电路
三、逻辑门电路的组成
按组成逻辑门电路的元件可分为：
单极型逻辑门电路
双极型逻辑门电路
1、单极型
以 MOS管为开关元件。常用的有 NMOS,PMOS,CMOS
2、双极型
以二极管、三极管为开关元件的逻辑门电路。有 DTL（
Diode-Transistor Logic),TTL(Transistor-Transistor Logic)、
ECL(Emitter Coupled Logic)等。
A
B F
FA
A
B
F
4.2 组合逻辑门电路的分析与设计
? 组合逻辑电路的分析
? 组合逻辑电路的设计
一、组合逻辑电路的分析
A
B
C
D
F
1、求逻辑函数
2、写出真值表
3、进行功能分析
二、组合逻辑电路的设计
问题,水电站有三台发电机，正常情况下至少两台
正常运行。如果只有一台正常运行的话，负荷太重，
时间长了会烧毁电机，因此必须报警；如有三台同时
不能运行也要报警。试设计报警的逻辑电路。
1、化问题为逻辑命题，列出真值表。
2、由真值表求出逻辑函数。
3、化简逻辑函数。
4、画出逻辑电路图
1、化问题为逻辑命题，列出真值表。解：
设三台发电机为 A,B,C，正常运行为 1，不正常运行
为 0，报警为命题 F。列真值表如下：
A B C F
0 0 0 1
0 0 1 1
0 1 0 1
0 1 1 0
1 0 0 1
1 0 1 0
1 1 0 0
1 1 1 0
2、由真值表求出逻辑函数。
CBACBACBACBAF ????
3、化简逻辑函数。
1 1
1 0
0 0
1 0
A
BC 0 1
00
01
11
10
CBCABAF ???
4、画出逻辑电路图
4.3 组合逻辑电路
? 加法电路
? 编码器
? 译码器
一、加法电路
1、半加器
0
+ 0
00
0
+ 1
10
1
+ 0
10
1
+ 1
01
A
+ B
SmC
ABC
BABASm
?
??
由上可知半加器的逻辑函数：
A
B Sm
C
所以，半加器的电路图如下：
二、编码器
典型的例子是电视机的遥控器或控制面板。
输入 输出
A B C
0 0 0 0
1 0 0 1
2 0 1 0
3 0 1 1
4 1 0 0
5 1 0 1
6 1 1 0
7 1 1 1
输入
X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7
输出
A B C
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1
0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0
0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1
0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0
0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1
0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0
0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1
真值表：
XXXXXXXXC
XXXXXXXXB
XXXXXXXXA
75317531
76327632
76547654
?????
?????
?????
逻辑函数：
电路图：
存储器
三、译码器
地
址
译
码
器
A
B
C
X0
X1
X2
X3
X4
X5
X6
X7
输出
A B C
输入
X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7
0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0
0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0
0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0
0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0
1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0
1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0
1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0
1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1
真值表：
ABCX
CBAX
CBAX
?
?
?
7
1
0
?
逻辑函数与电路图：
A
N O T (A )
C
N O T (C)
B
N O T (B )
A B C
X0X1X2X3X4X5X6X7
4.4 时序逻辑电路
? 触发器
? 寄存器
? 计数器
时序逻辑电路 与 组合逻辑电路 的区别在于,时序
逻辑电路 任一时刻的输出值不仅与该时刻的输入
有关，而且还与输入变量的历史情况有关，即它
有保持信息的功能。而 组合逻辑电路 则直接受输
入信息的控制，相同的输入一定会有相同的输出。
一、触发器
触发器 是一种具有记忆功能的基本逻辑
电路，它有,0”与,1”两个稳定状态，在没有
外来信号时它一直处于某一状态，并保持这
一状态不变，一直到下 触发信号 来临之前。
触发信号 是使触发器状态发生改变的输入信
号。常见有：
1,RS触发器（ Reset-Set）
2,D型触发器
3,T型触发器
4,JK触发器
1,RS触发器（ Reset-Set）
RS触发器又称复位 — 置位触发器。其逻辑结构
与逻辑符号如下所示：
那么其逻辑函数应为：
RQQ
SQQ
??
??
Q
Q
SET
CLR
S
R
R
S
Q
Q
Q
Q
SET
CLR
S
R
R
S
Q
Q
S R Q Q
0 0 Q Q
0 1 0 1
1 0 1 0
1 1 * *
保持
复位
置位
不稳态
2,D型触发器
复位端
置位端
Q
Q
S E T
C L R
D
数据输入端
时钟端 CP
原码端
反码端
CP D Q
0 * Q
1 0 0
0 1 1
二、寄存器
代码寄存器：
1、数据寄存器
2、地址寄存器
3、指令寄存器
4、状态寄存器
移位寄存器：
1、左移
2、右移
3、循环移位（左、右）
0 1 1 0
三、计数器
作用是对脉冲信号进行计数。
用途是计数和产生时序信号。
1、说明下列术语的含义，写出逻辑符号及逻
辑表达式：“与”门、“或”门、“非”门、
“与非”门、“异或”门
2,何谓正逻辑、负逻辑？
3,画出下列逻辑函数的逻辑电路：
（ 1）
（ 2）
习题四
? ?BAABF ??
CBACBAA B CCBAF ?????
4,组合逻辑电路与时序逻辑电路有什么区别？
5,将全加器用最简单的“与”或“非”门表示
出来。
6,画出 8位加法器的逻辑电路图。
7,写出 4位译码器的逻辑电路图。
8,RS触发器为什么能够记忆？它有什么缺点？
9,用 RS触发器及“与”门组成 4位寄存器。
10、在图⒋⒋⒊中，如果清零后输入端 X1,X2，
X3的值分别为 1 1 0，请问：
（ 1）输入信号为,1”时,Q1,Q2,Q3及 F1，
F2,F3的值是什么？
（ 2）发送信号为,1”时,Q1,Q2,Q3及 F1，
F2,F3的值是什么？
（ 3）如果不清零,X1,X2,X3又重新输入 1
0 1,经过输入信号为,1”及发送信号为,1”
后,Q1,Q2,Q3及 F1,F2,F3的值各是什么？
11、移位寄存器为什么能够移位？
12、计数器中，各 D型触发器输出端与数据端之间
有什么联系？
附：本章专业术语英汉对照表
Combinational logic：组合逻辑
Sequential Logic：时序逻辑
Micro_program logic：微程序逻辑
Coder：编码器
Decoder：解码器
Flip_flop：触发器
Register：寄存器
Counter：计数器
Pulse_train generator：节拍发生器
