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3.3 或门

  • ◇ 或门可以具有多于两个的输入。

或门(OR gate)具有两个或者更多的输入及一个输出,如图3.18所示的标准逻辑符号给出了具有两个输人的或门。或门可以具有多于一个的任意输入。虽然同时给出了特殊形状和矩形轮廓符号,但是本书使用的是特殊形状符号。

digtal3.2.png $$ (a)特殊形状~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~(b)具有OR(≥1)限定符号的矩形轮廓 $$ $$ 图3.18 ~~~或门的标准逻辑符号,图中给出了两个输入的或门(ANSI/IEEE标准91-1984) $$

3.3.1 或门的运算

  • ◇ 有一个以上的输入是高电平时,或门的输出就是高电平。

当任意一个输人为高电平时,或门的输出就为高电平。当且仅当所有的输入是低电平时,输出才会是低电平。所以,或门用来判断它的输入是否有一个或者多个高电平,有高电平输入时,输出一个高电平以表明条件满足。图3.18中2输人或门的输入被标以A和B,输出则被标以X,或门的运算可以做如下表述:

对于一个 2 输入或门来说,如果输入 A 和输入 B 中有一个是高电平,或者两者都为高电平,输出 X 就为高电平; 仅当 A 和 B 都是低电平时,X 为低电平。

高电平是或门的有效或者肯定输出电位。图3.19给出了2输人或门的所有 4 种可能输人组合的输人和输出结果。

digtal3.3.1.png $$ 图3.19 ~~~2输人或门的所有可能逻辑电位。打开文件F03-19检验或门操作 $$

3.3.2 或门真值表

表3.5描述了2输入或门的运算。这个真值表可以扩展到任意个数的输入;但是不管有多少输入,当有一个或者多个输入是高电平时,输出就是高电平。 $$ 表3.5~~~2输入或门的真值表 $$

输入 输入 输出
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1

1=高电平,0=低电平

3.3.3波形输入的运算

现在观察具有波形输入的或门运算,并请记住它的逻辑运算。再有,分析具有脉冲波形的或门运算的关键是涉及的所有波形的时间关系。例如,在图3.20 中,在时间间隔 $t_1$ 期间,A 和 B 都是高电平 1,所以输出 X 为高电平 1。在时间间隔 $t_2$ 期间,输入A是低电平0,但是输入 B 是高电平 1,所以输出 X 为高电平 1。在时间间隔 $t_3$ 期间,两个输入都是低电平 0,所以输出 X 为低电平 0。在时间间隔 $t_4$ 期间,两个输人都是高电平 1,所以输出 X 为高电平 1。

digtal3.3.3.png $$ 图3.20~~~或门运算的时序图例子,图中给出了输入和输出之间的时间关系 $$ 在这个说明中,或门的真值表运算应用到了电平没有改变的时间间隔上。例3.7到例3.9将进一步说明输入有波形的或门运算。

3.3.4 或门的逻辑表达式

  • ◇ 当两个变量之间由+分开,那么它们是或的关系。

2 变量的逻辑或函数表示数学上两个变量的相加,例如 A+B。符号+读做“或”。

布尔代数中的加法涉及的变量是它的值仅为二进制1或0。布尔代数的基本法则如下: $$ 0+0=0 \\ 0+1=1 \\ 1+0=1 \\ 1+1=1 $$ 布尔加法和或函数相同。

注意,布尔加法和二进制加法的不同点在于两个 1 相加的情况,在布尔代数中没有进位。

2 输人或门的运算可以做如下表述: 如果-个输人变量是 A,另一个输人变量是 B,输出变量是 X,那么布尔代数的表达式就是 $$ X=A+B $$ 图3.24(a)给出了 2 变量的或门逻辑符号,同时标出了输人和输出变量。 digtal3.3.4.png

$$ (a)~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~(b)~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~(c) $$

$$ 图3.24~~~具有2个、3个、4个输入的或门布尔表达式 $$ 把或表达式扩展到多于两个的输入变量,就需要为每一个附加变量使用一个新字母。例如,3 输人或门的函数可以表示为 X=A+B+C,4 输人或门的表达式可以写成 X=A+B+C+D,以此类推。图3.24中的(b)和(c)分别给出了具有3个和 4 个变量的或门。

或门的运算可以由布尔表达式确定,把输入变量的所有 1和 0 的可能组合代入输入变量,就可以得到输出 X,如表3.6的 2 输入或门所示。这个运算表明,当一个或两个输入是高电平时,输出 X 为高电平。相同的分析可以扩展到任意多个输入变量数的或门。 $$ 表3.6 $$

A B A+B=X
0 0 0 + 0 = 0
0 1 0 + 1 = 1
1 0 1 + 0 = 1
1 1 1 + 1 = 1

3.3.5应用举例

一个入室盗窃检测和警报系统的部分简化图如图3.25所示。这个系统可以用于一间房屋——具有两扇窗户和一扇门的房间。传感器是磁性开关,它被打开时产生一个高电平输出,关闭时产生一个低电平输出。只要窗户和门是安全的,开关就是关闭的并且或门的三个输入都是低电平。当一扇窗户或者门被打开时,在或门的输入就会产生一个高电平,这样输出就是高电平。然后激活和开启警报电路,以发出人侵警报。

digtal3.3.5.png $$ 图3.25~~~使用或门的一个简化入室盗窃检测和警报系统 $$

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