Trình Mô Phỏng Cổng Logic
Xây dựng và mô phỏng các mạch logic kỹ thuật số trực tuyến với các cổng AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR và XNOR. Nhận bảng chân trị tức thì, sơ đồ mạch hoạt họa, dạng biểu thức Boolean chính tắc và các bước đánh giá chi tiết.
Trình chặn quảng cáo đang ngăn chúng tôi hiển thị quảng cáo
MiniWebtool miễn phí nhờ quảng cáo. Nếu công cụ này hữu ích, hãy ủng hộ bằng Premium (không quảng cáo + nhanh hơn) hoặc cho phép MiniWebtool.com rồi tải lại trang.
- Hoặc nâng cấp Premium (không quảng cáo)
- Cho phép quảng cáo cho MiniWebtool.com, rồi tải lại
Giới thiệu về Trình Mô Phỏng Cổng Logic
Trình mô phỏng cổng logic là một không gian thử nghiệm trực tuyến miễn phí cho các mạch logic kỹ thuật số. Nhập bất kỳ biểu thức Boolean nào bằng các cổng AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR và XNOR và trình mô phỏng sẽ ngay lập tức phân tích nó thành một mạch cấp cổng, vẽ sơ đồ trên canvas, điền vào bảng chân trị đầy đủ cho tối đa 5 đầu vào và cho phép bạn lật từng đầu vào bằng một cú chạm để xem tín hiệu truyền đi trong thời gian thực. Nó được thiết kế cho sinh viên học điện tử kỹ thuật số, các kỹ sư tạo nguyên mẫu mạch tổ hợp và bất kỳ ai muốn kiểm tra biểu thức Boolean trước khi áp dụng vào bảng cắm, sơ đồ hoặc mã HDL.
Cổng logic là gì?
Một cổng logic là khối xây dựng cơ bản của một mạch kỹ thuật số: một phần tử điện tử nhận một hoặc nhiều đầu vào nhị phân (mỗi đầu vào là 0 hoặc 1, thường được gọi là THẤP và CAO) và tạo ra một đầu ra nhị phân duy nhất được xác định bởi một hàm Boolean cố định. Các cổng logic được triển khai trong silicon dưới dạng mạng bóng bán dẫn — thường là CMOS — và là sự hiện thực hóa vật lý của đại số Boolean. Mọi máy tính, điện thoại thông minh và bộ điều khiển kỹ thuật số cuối cùng đều là một sự kết hợp quy mô tỷ đơn vị của bảy cổng cơ bản này.
Sơ lược về bảy cổng cơ bản
↔ Vuốt sang ngang trên di động để so sánh mọi trạng thái đầu ra.
| Cổng | Ký hiệu | Phương trình | A=0B=0 | A=0B=1 | A=1B=0 | A=1B=1 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| AND | A · B | Y = A · B | 0 | 0 | 0 | 1 |
| OR | A + B | Y = A + B | 0 | 1 | 1 | 1 |
| NOT | ¬A | Y = ¬A | A=0 → Y=1 | A=1 → Y=0 | ||
| NAND | ¬(A · B) | Y = ¬(A · B) | 1 | 1 | 1 | 0 |
| NOR | ¬(A + B) | Y = ¬(A + B) | 1 | 0 | 0 | 0 |
| XOR | A ⊕ B | Y = A ⊕ B | 0 | 1 | 1 | 0 |
| XNOR | ¬(A ⊕ B) | Y = ¬(A ⊕ B) | 1 | 0 | 0 | 1 |
Cổng AND
Đầu ra chỉ là 1 khi tất cả các đầu vào là 1 — hãy coi nó như một kết nối nối tiếp các công tắc. Được sử dụng để thực thi nhiều điều kiện, che (mask) các bit và triển khai phép hội logic. Linh kiện công nghiệp: 7408 (bốn cổng AND 2 đầu vào).
Cổng OR
Đầu ra là 1 khi có ít nhất một đầu vào là 1 — hãy coi nó như một kết nối song song các công tắc. Được sử dụng cho các mạch báo động, thiết lập bit và phép tuyển logic. Linh kiện công nghiệp: 7432.
Cổng NOT (bộ nghịch lưu)
Một cổng một đầu vào chỉ đơn giản là lật 0 thành 1 và 1 thành 0. Được sử dụng để phủ định tín hiệu, tạo các dòng bù và là phần tử hoạt động của CMOS. Linh kiện công nghiệp: 7404.
Cổng NAND
Phủ định của AND — xuất ra 0 chỉ khi tất cả đầu vào là 1. NAND là một cổng vạn năng: bất kỳ hàm Boolean nào cũng có thể được xây dựng chỉ bằng các cổng NAND, đó là lý do tại sao NAND chiếm ưu thế trong sản xuất hàng loạt CMOS. Linh kiện công nghiệp: 7400.
Cổng NOR
Phủ định của OR — xuất ra 1 chỉ khi mọi đầu vào là 0. Cũng là một cổng vạn năng. Nổi tiếng là cổng cốt lõi của Máy tính Hướng dẫn Apollo, được xây dựng hoàn toàn từ các cổng NOR 3 đầu vào. Linh kiện công nghiệp: 7402.
Cổng XOR
OR loại trừ xuất ra 1 khi có một số lẻ các đầu vào bằng 1. Quan trọng trong các bộ cộng nhị phân (bit tổng), bộ tạo mã chẵn lẻ, bộ so sánh và hàm vòng AES. Linh kiện công nghiệp: 7486.
Cổng XNOR
Phủ định của XOR — xuất ra 1 khi các đầu vào bằng nhau. Thường được gọi là cổng tương đương và được sử dụng như một bộ so sánh một bit. Linh kiện công nghiệp: 74266.
Cách sử dụng trình mô phỏng này
- Nhập hoặc xây dựng biểu thức của bạn trong hộp nhập ở trên cùng. Bạn có thể nhập trực tiếp hoặc nhấn các nút bàn phím cho các biến và toán tử. Cả cú pháp từ ngữ (AND, OR, NOT) và cú pháp ký hiệu (&, |, !, ^) đều được chấp nhận.
- Nhấp Mô phỏng. Trình mô phỏng phân tích biểu thức của bạn, xác minh cú pháp, trích xuất các biến và tính toán đầu ra cho mọi tổ hợp (tối đa 32 hàng cho 5 đầu vào).
- Lật các nút gạt đầu vào phía trên sơ đồ mạch. Mỗi nút gạt là một nút có thể nhấp để chuyển đổi giữa 0 và 1; mạch cập nhật trong thời gian thực, làm nổi bật các dây đang hoạt động bằng màu đỏ và thắp sáng đèn LED đầu ra màu xanh khi Y = 1.
- Đọc bảng chân trị. Mọi tổ hợp đầu vào có thể có đều được liệt kê cùng với đầu ra tương ứng; hàng khớp với trạng thái nút gạt hiện tại sẽ được làm nổi bật.
- Kiểm tra các dạng chính tắc. Trình mô phỏng viết ra các dạng tương đương Tổng-của-Tích và Tích-của-Tổng — điểm bắt đầu cho việc tối thiểu hóa bằng bản đồ Karnaugh hoặc rút gọn Quine–McCluskey.
- Xem qua quá trình đánh giá. Bảng từng bước hiển thị cách biểu thức rút gọn qua từng cổng cho một đầu vào mẫu, điều này đặc biệt hữu ích để gỡ lỗi các biểu thức lồng nhau.
Cú pháp biểu thức được chấp nhận
- Biến: các chữ cái đơn từ A đến Z (chữ thường được tự động viết hoa). Tối đa 5 biến riêng biệt cho mỗi biểu thức.
- Hằng số:
0,1, hoặcTRUE/FALSE. - Toán tử chữ:
AND,OR,NOT,NAND,NOR,XOR,XNOR(không phân biệt chữ hoa chữ thường). - Toán tử ký hiệu:
&hoặc*cho AND,|hoặc+cho OR,!hoặc~cho NOT,^cho XOR. - Nhóm: dấu ngoặc đơn
( )có thể được lồng tự do. - Thứ tự ưu tiên (từ cao đến thấp):
NOT>AND/NAND>XOR/XNOR>OR/NOR. Sử dụng dấu ngoặc đơn khi không chắc chắn.
Tại sao các cài đặt sẵn này đáng để khám phá
Hàm đa số (3 đầu vào)
(A AND B) OR (A AND C) OR (B AND C) — đầu ra là 1 bất cứ khi nào có ít nhất hai trong ba đầu vào là 1. Đây là trung tâm của các mạch bỏ phiếu dư thừa ba mô-đun (triple-modular-redundant - TMR) được sử dụng trong hàng không vũ trụ và máy tính chịu lỗi.
Bộ đa hợp 2-sang-1
(A AND NOT S) OR (B AND S) — khi dòng chọn S là 0 đầu ra chuyển tiếp A; khi S là 1 nó chuyển tiếp B. Các bộ đa hợp là cấu trúc định tuyến của các đường dẫn dữ liệu và bảng tra cứu FPGA thực chất là một chuỗi các bộ đa hợp.
Kiểm tra chẵn lẻ 3-bit
A XOR B XOR C — xuất ra 1 khi có một số lẻ các đầu vào bằng 1. Các bộ kiểm tra tính chẵn lẻ được sử dụng trong phát hiện lỗi RAM, giao tiếp UART và lưu trữ RAID.
Bộ bán cộng
Bit tổng của bộ cộng 1-bit là A XOR B; bit nhớ là A AND B. Chuỗi các bộ này tạo ra bộ cộng gợn (ripple-carry adder) ở trung tâm số học của mọi CPU.
Các kiến thức cơ bản về đại số Boolean
Các đồng nhất thức chính
- Đồng nhất: A + 0 = A; A · 1 = A
- Phần tử bù: A + 1 = 1; A · 0 = 0
- Lũy đẳng: A + A = A; A · A = A
- Phần tử bù: A + ¬A = 1; A · ¬A = 0
- Phủ định kép: ¬(¬A) = A
- Định luật De Morgan: ¬(A · B) = ¬A + ¬B; ¬(A + B) = ¬A · ¬B
- Phân phối: A · (B + C) = (A · B) + (A · C)
- Hấp thụ: A + (A · B) = A; A · (A + B) = A
Tổng của các tích (SOP)
Lấy mọi hàng có đầu ra là 1, viết mỗi hàng dưới dạng tích của các biến (giữ nguyên cho 1, lấy bù cho 0) và thực hiện phép OR giữa chúng. Mọi hàm Boolean đều có một SOP duy nhất — trình mô phỏng sẽ tự động in biểu thức của bạn.
Tích của các tổng (POS)
Đối ngẫu của SOP: lấy mỗi hàng có đầu ra là 0, viết nó dưới dạng tổng với các đầu vào bằng 1 được lấy bù và đầu vào bằng 0 được giữ nguyên, sau đó thực hiện phép AND giữa tất cả các nhân tử. Hữu ích khi hàm có nhiều số 1 hơn số 0.
Ứng dụng thực tế của các cổng logic
- Đơn vị xử lý số học và logic (ALU): bộ cộng, bộ trừ, bộ so sánh bên trong mỗi CPU.
- Các ô nhớ: các chốt (flip-flops) SR, D, JK và T đều là sự kết hợp của các cổng NAND hoặc NOR.
- Bộ mã hóa và bộ giải mã: chuyển đổi giữa các biểu diễn one-hot và nhị phân trong bộ giải mã địa chỉ và bộ điều khiển hiển thị.
- Logic điều khiển: máy trạng thái hữu hạn, bộ điều khiển đèn giao thông, máy bán hàng tự động.
- Phát hiện lỗi: bộ kiểm tra tính chẵn lẻ, công cụ CRC, bộ mã hóa mã Hamming.
- Mật mã học: XOR là thao tác cốt lõi trong các mật mã dòng và các hàm vòng của mật mã khối.
- FPGA: bảng tra cứu triển khai các mạng cổng tùy ý bằng cách lưu trữ trực tiếp một bảng chân trị.
Mẹo đọc sơ đồ mạch
- Đầu vào là các cực tròn ở bên trái, được dán nhãn bằng tên biến và giá trị hiện tại.
- Cổng sử dụng các ký hiệu ANSI/IEEE tiêu chuẩn: hình chữ D cho AND, hình khiên cong cho OR, hình tam giác kèm bong bóng cho NOT, v.v. Bong bóng nhỏ ở đầu ra đánh dấu các biến thể phủ định (NAND, NOR, XNOR).
- Dây dẫn được mã hóa màu: màu đỏ (với ánh sáng dịu) khi mang giá trị 1, màu xanh khi mang giá trị 0.
- Đầu ra xuất hiện ở cạnh phải dưới dạng hình tròn màu xanh lá cây đậm khi Y = 1, màu xám mờ khi Y = 0.
Câu hỏi thường gặp
Tôi có thể sử dụng những toán tử nào trong biểu thức Boolean?
Trình mô phỏng chấp nhận cả toán tử bằng chữ (AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR) và toán tử ký hiệu. Sử dụng & hoặc * cho AND, | hoặc + cho OR, ! hoặc ~ cho NOT, và ^ cho XOR. Các biến là các chữ cái đơn từ A đến Z (không phân biệt chữ hoa chữ thường), và 0 và 1 được chấp nhận làm hằng số. Dấu ngoặc đơn có thể được lồng tự do để kiểm soát thứ tự đánh giá.
Sự khác biệt giữa cổng NAND và cổng NOR là gì?
NAND (NOT AND) xuất ra 1 bất cứ khi nào kết quả AND của các đầu vào của nó là 0 — nghĩa là, trong mọi trường hợp ngoại trừ khi tất cả các đầu vào là 1. NOR (NOT OR) chỉ xuất ra 1 khi mọi đầu vào là 0. Cả hai đều được gọi là các cổng vạn năng vì bất kỳ hàm Boolean nào cũng có thể được xây dựng chỉ bằng các cổng NAND hoặc chỉ bằng các cổng NOR, đó là lý do tại sao chúng là những khối xây dựng cơ bản của mạch tích hợp CMOS.
Tại sao XOR tạo ra 1 cho số lượng lẻ các đầu vào bằng 1?
XOR (OR loại trừ) xuất ra 1 khi hai đầu vào của nó khác nhau. Các cổng XOR được chuỗi lại hoạt động như một bộ kiểm tra tính chẵn lẻ: đầu ra là 1 khi tổng số đầu vào bằng 1 là số lẻ, và 0 khi nó là số chẵn. Đây là lý do tại sao các cổng XOR được sử dụng trong các bộ tạo mã chẵn lẻ, mạch phát hiện lỗi và trong đầu ra tổng của các bộ cộng nhị phân.
Trình mô phỏng có thể xử lý bao nhiêu biến?
Trình mô phỏng hỗ trợ tối đa 5 biến riêng biệt, tạo ra tối đa 32 hàng bảng chân trị. Giới hạn này giúp bảng chân trị đầy đủ có thể đọc được và sơ đồ mạch rõ ràng. Nếu bạn dán một biểu thức có hơn 5 biến, công cụ sẽ yêu cầu bạn giảm bớt.
Dạng Tổng-của-Tích là gì?
Tổng-của-Tích (SOP) là một dạng Boolean chính tắc trong đó biểu thức được viết dưới dạng OR của các số hạng AND. Mỗi số hạng AND tương ứng với một hàng trong bảng chân trị có đầu ra là 1. SOP là cách trực tiếp để chuyển đổi bảng chân trị trở lại biểu thức Boolean và là điểm bắt đầu cho việc tối thiểu hóa bằng bản đồ Karnaugh và Quine–McCluskey.
Tôi có thể sử dụng công cụ này để thiết kế phần cứng thực tế không?
Có — trình mô phỏng hữu ích cho việc học logic kỹ thuật số, giải bài tập về nhà, tạo nguyên mẫu trên bảng cắm (breadboard) với các IC dòng 74 và khám phá thiết kế sớm cho các dự án FPGA hoặc ASIC. Sơ đồ mạch hiển thị số lượng cổng và cấu trúc, giúp bạn ước tính số lượng chip hoặc mức độ sử dụng bảng tra cứu (look-up table) trước khi bắt tay vào trình chỉnh sửa sơ đồ chuyên sâu.
Đọc thêm
- Cổng logic — Wikipedia
- Đại số Boolean — Wikipedia
- Bản đồ Karnaugh — Wikipedia
- Định luật De Morgan — Wikipedia
- CMOS — Wikipedia
Tham khảo nội dung, trang hoặc công cụ này như sau:
"Trình Mô Phỏng Cổng Logic" tại https://MiniWebtool.com/vi/trinh-mo-phong-cong-logic/ từ MiniWebtool, https://MiniWebtool.com/
bởi đội ngũ miniwebtool. Cập nhật: 20 tháng 4, 2026
Các công cụ liên quan khác:
Công cụ Điện tử:
- Máy tính tuổi thọ pin Mới
- Máy tính mã màu điện trở Mới
- Máy tính định luật Ohm Mới
- Máy tính sụt áp Mới
- Máy tính độ rộng đường mạch PCB Mới
- Máy Tính Tiết Diện Dây Dẫn Mới
- Máy Tính Điện Trở LED Mới
- Máy Tính Bộ Chia Điện Áp Mới
- Máy tính Điện trở Song song Mới
- Máy Tính Tụ Điện Mới
- Máy tính Timer 555 Mới
- Máy tính Biến áp Mới
- RC Time Constant Calculator Mới
- Máy tính Hệ số Công suất Mới
- Máy tính Decibel (dB) Mới
- Máy tính Trở kháng Mới
- Máy tính Tần số Cộng hưởng Mới
- Trình Mô Phỏng Cổng Logic Mới