實現譯碼操作的電路稱為譯碼器PPT課件

課程網頁,http:/qiqi789.github.io/teaching/Electronics/,第7章門電路和組合邏輯電路,本章內容為重點教學內容，學習本章的學生應達到如下基本要求：理解邏輯代數的基本邏輯運算，懂得在數字電子技術中數學運算是用邏輯運算實現的；掌握邏輯運算規(guī)則、邏輯函數的表示、邏輯函數的標準表達式、卡諾圖化簡等基本理論；懂得從電子技術角度，邏輯運算通過電路實現；初步理解邏輯門電路的基礎概念及其接口特性；掌握利用邏輯代數知識分析組合邏輯電路的一般過程及其方法；了解用邏輯門電路設計組合邏輯電路的一般過程；掌握譯碼器、編碼器、數據選擇器等常用中規(guī)模組合邏輯電路芯片的邏輯功能及其特點；掌握利用譯碼器、數據選擇器實現組合邏輯電路的一般過程及其應用方法。,第7章第1課,在本次課中，我們將介紹常見進制與碼制的含義，各種進制的轉換；邏輯運算的特點及基本邏輯運算。,相關知識點與學習目標,本課涉及“邏輯問題與邏輯運算基礎”知識點，通過本課學習，應理解邏輯代數的基本邏輯運算，懂得在數字電子技術中數學運算是用邏輯運算實現的。,一邏輯問題與邏輯運算,基于邏輯量，人們構建了很多經典問題：如黑白帽子問題,時間上和數量上均連續(xù)變化的信號，稱為模擬信號，如聲音、壓力等,還有一些量只有2種值，把這種只有2種值的量稱為邏輯量,1849年，喬治布爾總結提出邏輯代數，也叫為布爾代數，用“0”和“1”（念“幺”）表示兩種不同的邏輯狀態(tài)利用邏輯代數，可解決現實世界中的信號處理及其運算問題，前提條件是這些信號是用“0”和“1”表示的序列，是數字信號,邏輯代數是分析與設計數字電路的數學工具，也有其基本運算。邏輯表達式由且只能由“與”、“或”、“非”3種基本邏輯運算組成當然，邏輯代數也能實現加、減、乘、除等數學運算問題，只是這些運算由且只能由“與”、“或”、“非”3種基本邏輯運算組成數學運算通過邏輯運算來實現當然，邏輯運算是通過電路來實現的，把實現基本邏輯運算及其導出邏輯運算功能的電路統(tǒng)稱為門電路,把工作在數字信號下的電路稱為數字電路把利用數字電路解決現實世界中問題的技術稱為數字電子技術,在數字電路中，我們用“0”、“1”兩種數值及其組合表示數字信號,為便于電路實現，對于1和0可用電位的高和低或用脈沖信號的有和無來表示,用邏輯1表示高電平（或有電流、開關接通及燈亮）；而用邏輯0表示低電平（或無電流、開關斷開及燈滅。這種邏輯表示方法稱為正邏輯。反之，稱為負邏輯,今后，若不加聲明，我們所討論的邏輯函數關系均指正邏輯而言,二數制,要學好數字電路部分內容，同學們須掌握一定的數學知識，尤其是邏輯代數。為更好地學習后面的課程，我們將介紹一些數制及其轉換的基本知識,1數的表示表示一個數習慣上采用位置記數法，包括：數碼、基數、位權三個要素,下面結合實例介紹三要素的含義10-1-219.25,數的位置以小數點為界,基數：允許出現數碼的最大個數,位權：為基數的位置次方,當基數為10時，該數為19.2510,當基數為16時，該數整數部分為2510,2常見進制（1）十進制：采用了0，1，9十個不同的數碼表示數據，基數為10，同學們應對照十進制深入理解數碼、位權、基數的概念與數的表示。（2）二進制：二進制的數碼為兩個：0和1；基數為2，數位由數碼所在位置確定，位權為基數的數位次方。例如：二進制數1101.01用十進制表示為13.25,（3）八進制與十六進制：由于二進制在書寫上的繁瑣，因此，在程序中，常常采用八進制、十六進制表示。八進制數碼：07、基數為8、位權為基數的數位次方如八進制：137.504對應十進制為95.6328125十六進制數碼：09、A、B、C、D、E、F基數為16、位權為基數的數位次方如十六進制：12AF.B4對應十進制為：4783.7031125,3進制轉換（1）任意進制到十進制(按位權展開即可)（2）十進制到任意進制（以二進制為例）【例12.1.1】將十進制數25.375轉換為二進制數整數部分：除2取余法,小數部分：乘2取整法,(25.375)10=(11001.011)2,（3）二進制數、八進制、十六進制轉換將二進制數轉換為八進制數方法如下：從小數點開始，整數部分向左、小數部分向右每三位二進制數分為一組，對應于一位八進制數。(10011100101101001000.1001)2=(2345510.41)8從小數點開始，整數部分向左、小數部分向右每四位二進制數分為一組，對應于一位十六進制數(10011100101101001000.1001)2=(9CB48.9)16,三碼制1碼制的含義用若干數碼、文字、符號表示特定對象的過程稱為編碼；具體的編碼方法稱為碼制。2BCD碼用二進制碼表示十進制碼的編碼稱為BCD碼常用的BCD碼有8421碼（8421分別代表位權）如數字5的8421碼為“0101”3碼制、數制是兩個不同的概念BCD碼是用于表示十進制數碼，而不是數值。,四基本邏輯運算的定義,1與邏輯運算,根據基本電路常識，圖所示只有當開關A、B全部閉合時燈才能亮。我們把這種因果關系稱為與邏輯（也叫邏輯乘）關系。,定義：只有當其中所有條件都成立，該事件才能發(fā)生。這種因果關系稱為與運算。(又稱為與邏輯、邏輯乘)。,2或邏輯關系,我們把與運算圖中的A，B開關改接為如圖所示，在該圖中，顯然我們只要開關A或B有一個合上，便可構成回路，燈便可點亮。這樣一來，我們便得到另一種邏輯關系：或邏輯（也叫邏輯加）關系。,定義：只要其中一個條件成立或任幾個條件都成立，這事件一定發(fā)生。這種因果關系稱為或運算。(又稱為或邏輯、邏輯加)。,3非邏輯關系,如圖示，當開關A合上時燈滅，反之，當開關S斷開時，燈反而點亮。在該電路中，事件發(fā)生的條件具備時，事件不會發(fā)生，我們把這種因果關系稱為非邏輯關系。,定義：只有當條件成立時，該事件肯定不能發(fā)生。這種因果關系稱為非運算(又稱非邏輯)。,五基本邏輯關系的數學描述,1真值表表示方法真值表就是將自變量的各種取值和運算結果的取值用表格表示對應實際問題：自變量表示輸入、結果表示輸出上述三種邏輯關系可以用邏輯代數來描述。在邏輯代數中可用字母A、B、C來表示邏輯變量,用0和1表示邏輯變量的兩種不同狀態(tài)。思考題:為什么把上面的表格叫真值表因為邏輯量只有真、假2個值，真值表很形象,例：用真值表表示三種基本邏輯關系1確定輸入輸出用A、B作為開關S1、S2的開關狀態(tài)，并以“1”表示閉合，“0”表示斷開；用Y作為燈的狀態(tài)變量：“1”表示燈亮，“0”表示燈滅2用圖表表示三種基本邏輯關系,2.數學表示方法上面三種基本邏輯關系可用數學表達式描述。在邏輯代數中，將與邏輯稱為與運算或邏輯乘?！啊狈枮檫壿嫵说倪\算符號,在不致混淆的情況下,也可將“”符號省略,寫成Y=AB。與邏輯、或邏輯、非邏輯用數學表達式如圖。,3圖形表示方法,邏輯運算由且只能由上述三種基本運算構成。,七本課的重點與難點重點：基本邏輯運算及其表示八思考題12.1.1將一個十進制3.3333轉換為二進制，要求保證1/200的精度，轉換后的二進制數中小數點后二進制應有多少位？12.1.2什么是BCD碼？8421BCD碼與四位二進制數有何不同？,第7章第2課,在本次課中，將介紹導出邏輯運算、邏輯運算的基本公式、常用公式、基本規(guī)則、邏輯函數的表示及其標準表達式,相關知識點與學習目標,本課涉及“邏輯代數的公理、公式，邏輯函數的最小項表達式”知識點，通過本課學習，應掌握邏輯運算規(guī)則、邏輯函數的表示、邏輯函數的標準表達式等基礎理論。,一導出（也叫復合）邏輯關系1與非邏輯定義：與運算與非運算的組合稱為與非邏輯2或非邏輯定義：或運算與非運算的組合稱為或非邏輯：3異或邏輯定義：A、B不同時，輸出為1，A、B相同時，輸出為0，這樣的邏輯關系稱為異或邏輯4同或邏輯定義：A、B不同時，輸出為0，A、B相同時，輸出為1，這樣的邏輯關系稱為同或邏輯,二邏輯代數基本公式與常用公式（1）邏輯代數公理不需要加以證明，大家都公認的規(guī)律稱為公理。布爾代數中的公理有,（2）基本公式（解釋）,例2證明第二分配律解釋A+BC=(A+B)(A+C)（1）用基本定理證明：(A+B)(A+C)=AA+AC+AB+BC=A+A(C+B)+BC=A1+(C+B)+BC=A+BC（2）用真值表證明,其它公式說明第一摩根定律與第二摩根定律,（3）其它常用公式,（4）式20為著名的添加項定理,三邏輯抽象與邏輯函數的最小項表達式,1.邏輯抽象現實世界的許多問題可用邏輯代數的方法解決，把由現實世界的問題求出其相應邏輯代數的過程稱為邏輯抽象【例9.1.4】請求出2個1位二進制數加法的真值表用A、B表示2個1位的二進制數，用S、C分別表示和及進位,2邏輯函數的定義若某邏輯網絡的輸入邏輯變量為A1，A2.An，輸出邏輯變量為F，當A1，A2.An的取值確定后，F的值就唯一被確定下來，則稱F是A1，A2.An的邏輯函數，記為Ff（A1，A2.An)3邏輯函數的表示有四種表示方法：真值表、表達式、邏輯圖、卡諾圖（下一課講）,上述表示方式均描述了一個相同的邏輯問題，顯然，在上述描述方法中，只有真值表為唯一。注意如何由電路寫出邏輯函數？,4最小項與最小項表達式,將函數的所有變量組成一與項，與項中函數的所有變量以原變量或反變量的形式僅出現一次，這種與項稱為函數的最小項。最小項表達式全部由最小項構成的表達式3變量邏輯函數的全部最小項,5由真值表求出最小項表達式的方法,將真值表中每個Y=1的對應輸入變量A、B的一組組合狀態(tài)以邏輯乘形式表示（A表示A取值為1，反變量表示取值為0）再將所有Y=1的邏輯乘進行邏輯加。,6邏輯函數的最小項表達式實例寫出三人表決邏輯函數的標準最小項表達式。所謂三人表決邏輯，是A、B、C三個人對一提案進行表決，贊成用“1”表示，反對用“0”表示。若有二個人或者二個以上的人贊成，該提案被過用“1”表示。否則就被否決，用“0”表示。根據此表決功能很容易寫出真值表,在表中，找出Y=1的行，寫出相應的最小項，然后取最小項之和，就得到表決函數Y的標準與或式,五本次課程重點與難點邏輯運算規(guī)則、邏輯函數的表示、邏輯函數的標準表達式,第7章第3課,在本次課中，將通過一個例子介紹公式法化簡邏輯函數的方法并重點介紹卡諾圖化簡（含帶任意項化簡)。,相關知識點與學習目標,本課涉及“邏輯函數的化簡”知識點，通過本課學習，應掌握掌握邏輯函數卡諾圖化簡等基礎理論。,一前面兩課知識小測驗：,判別下列三個式子的關系,答案：相等,二邏輯函數的最簡式1邏輯函數最簡式的定義:一個與給定函數等效的積之和式中,若同時滿足:(1)該式中的乘積項最少(2)該式中的每個乘積項再不能用變量更少的乘積項代替。則此積之和式是給定函數的最簡式,2公式法化簡實例（1）基本方法應用前面介紹的基本定理消去邏輯函數表達式中多余的乘積項和多余的因子，以求得邏輯函數的最簡與或式（2）實例,3公式法化簡邏輯函數小結:利用公式法化簡邏輯函數沒有固定的步驟或者方法。因此要求技巧性比較高,三卡諾圖化簡的引入,1公式法化簡的不足需要太多的技巧且非常不直觀、缺乏規(guī)范理論。2最小項（解釋）的邏輯相鄰性若兩個最小項僅有一個變量是不同，我們稱它們具有邏輯相鄰性2卡諾圖的定義前面我們知道，真值表是邏輯函數的完整狀態(tài)描述，由真值表到邏輯函數表達式相當方便，但作為運算工具不方便。如果將真值表變換成方格圖的形狀（我們把這種圖稱為真值圖），并使在幾何位置上相鄰的最小項邏輯上也相鄰（反之亦然）即按循環(huán)碼的規(guī)則來排列變量的取值組合，我們把這種圖稱為卡諾圖。,3空白卡諾圖一個具體的空白卡諾圖是針對具有固定個數自變量的邏輯函數不同個數變量邏輯函數卡諾圖的畫法不同幾何位置上相鄰的最小項邏輯上也相鄰邏輯上相鄰的最小項幾何位置上也相鄰請看三、四變量卡諾圖的畫法，圖中的數字為對應最小項的下標,4由真值表到卡諾圖若已知的邏輯函數Y是用真值表的形式給出的，則將真值表中最小項的值“0”或者“1”對號填入卡諾圖中。為了好看起見，填“0”的小方格中“0”可以不填進去。即在卡諾圖中，未填“1”的小方格就意味著填的是“0”請看實例,四卡諾圖合并最小項的規(guī)則1卡諾圖合并最小項規(guī)則1任何兩個標1的相鄰單元可以形成一個圈，以消去一個變量,化簡實例,2卡諾圖合并最小項規(guī)則2任何四個標1的相鄰單元可以形成一個圈，以消去兩個變量。,化簡實例,3卡諾圖合并最小項規(guī)則3卡諾圖合并最小項的第三個規(guī)則如下：任何八個標1的相鄰單元可以形成一個圈，以消去三個變量。,上述規(guī)則主要用于邏輯變量不超過四個的邏輯函數的化簡，對于邏輯變量超過四個的邏輯函數，雖然也可在相應的卡諾圖上進行化簡，但由于有些相鄰項不直觀，較難化簡，故常采用多卡諾圖化簡，對于多卡諾圖化簡，此處略。,4由卡諾圖寫出邏輯函數最簡與或式的方法在邏輯函數Y的卡諾圖填“1”的小方格中：按照2i(i=0,1,2,)的相鄰小方格進行最大的圈組，并可以合并為一項，保留相同的變量，消去不同的i個變量。在每一次圈組中，至少應包含一個未被圈過的小方格在內。應將卡諾圖中，所有為“1”的小方格全部圈完。將每次圈組的合并結果的與項相加就得到邏輯函數的最簡與或式。,五、卡諾圖法化簡邏輯函數實例（解答）實例1,實例2,六帶任意項的卡諾圖化簡（1）任意項的含義在數字電路中，當分析某些邏輯函數時，我們發(fā)現自變量某些取值的組合不會出現，即對輸入變量的取值加以限制，稱為約束。這樣的變量的取值組合（與項、或項）稱為任意項，又稱為約束項或隨意項。在卡諾圖中，任意項用“”（或用“”）表示（2）任意項的實例用四位二進碼進行的8421編碼的編碼函數中，其自變量的組合1010、1011、1100、1101、1110、1111就不會出現，這些狀態(tài)稱為任意狀態(tài)(只有0-9的10十個狀態(tài)才有意義),（3）化簡原則在卡諾圖中，圈“1”時，若“”小方格對擴大圈組范圍有利，則當作“1”看待。否則，當“0”看待。同樣，在卡諾圖中圈“0”時，若“X”小方格對擴大圈組范圍有利，則當作“0”看待。否則，當作“1”看待。,4、化簡實例,七邏輯代數小節(jié)邏輯代數為基礎，要求全部掌握，主要有：二進制、基本邏輯運算及復合邏輯運算、邏輯運算的基本公式及規(guī)則邏輯函數的表示邏輯函數的化簡八思考題請畫出一個具有多個最簡結果的卡諾圖,第7章第4課,在本次課中，將簡單介紹實現邏輯運算電路的特點,相關知識點與學習目標,本課涉及“邏輯運算的電路實現”知識點，通過本課學習，應懂得從電子技術角度，邏輯運算通過電路實現；初步理解邏輯門電路的基礎概念及其接口特性。,上一課回顧：,化簡下式,答案：,一、基本邏輯電路的實現,二極管具有單向導電性，可用二極管實現門電路，與門或門如上。解釋（書P293二極管與門）,手動開關，缺乏實用性，解決的方法之一是使用電子開關,思考題：為什么二極管可作為開關使用？,理想二極管正向導通壓降等于零，相當于短路；反向截止電阻無窮大，反向飽和電流為零，相當于一個斷開的開關。,理想二極管的導通、截止兩種狀態(tài)相當于開關接通、斷開兩種狀態(tài)，可當作開關使用。,二極管作為開關沒有控制端，為全通或全斷開關，可操作性不強,三極管組成的非門電路,三極管作為開關具有控制端，比二極管具有更好的可操作性,思考題：為什么三極管可作為開關使用,當發(fā)射結處于反向偏置、集電結也處于反向偏置時，無基極控制電流，三極管截止，相當于開關斷開。,三極管具有截止、放大、飽和三種工作狀態(tài)。,當基極電流達到一定值時，輸出電流不再增長，三極管進入飽和狀態(tài)，相當于閉合的開關,可見，三極管作為開關具有控制端，比二極管具有更好的可操作性當然，三極管飽和具有一定的條件：基極電流達到一定值,對于NPN硅管而言，UBES=0.7V，UCES=0.3V。,飽和時，B、E間的電壓記為UBES，稱為飽和時的基射電壓；C、E間的電壓記為UCES，稱為飽和時的集射電壓。,飽和時的集電極電流記為ICS，稱為集電極飽和電流。三極管剛剛出現飽和現象時的基流，稱為臨界飽和基流，記為IBS,ICS=（UCC-UCES）/RCIBS=（UCC-UCES）/RC,三極管具有三種狀態(tài)，在數字信號作用下，合理選擇電路參數，可當作開關使用舉例（P294-三極管非門）,三極管的飽和條件為IBIBS,三極管的飽和條件,MOS管的開關特性,MOS管也有3個工作區(qū)合理選擇電路參數，可使輸入為低電平時MOS管工作在截止區(qū)；輸入為高電平時，MOS管工作在可變電阻區(qū)?？梢姡琈OS管也可作為開關使用。,MOS管作為開關不僅有控制端，且開關控制電流近似為0（能耗少），具有更好的性能。,二、TTL集成門電路,單管電路隨著負載的接入輸入、輸出特性將發(fā)生顯著變化,采用多管集成電路具有更好的性能。,TTL與非門電路,（1）TTL與非門的組成由以下三部分組成：第一部分為輸入級（多發(fā)射極T1管）第二部分為中間級，它由T2管和電阻R2、R3組成?？梢詮腡2管的集電極和發(fā)射極同時輸出兩個相位相反的信號，作為T3管和T4管輸出級的驅動信號。第三部分為輸出級（T3、T4、D4組成輸出級，其作用是提高TTL與非門的負載能力）。,（2）工作原理,當輸入端A、B、C中至少有一個為低電平，設UA=0.3V，輸出Y為：Y=“1”（解釋）,當輸入端A、B、C全部為高電平3.6V，輸出Y為：Y=“0”（解釋）,所以，上頁圖示的TTL集成電路為與非門電路,特別說明：在TTL電路中，兩個門電路的輸入端可以短接，而輸出端不可以直接短接,（3）TTL與非門的電壓傳輸特性,TTL與非門的電壓傳輸特性，是指輸出電壓UO隨輸入電壓UI的變化曲線。,由圖知，與非門的電壓傳輸特性可分為四段（AB、BC、CD、DE）（解釋,書P297），分別對應截止區(qū)、線性區(qū)、轉折區(qū)、飽和區(qū)。,在轉折區(qū)中心點所對應的輸入電壓叫做與非門的閾值電壓或稱為門檻電平（解釋），,由于門檻電平UTH所對應的是電壓傳輸特性轉折區(qū)的中心點，所以在對與非門的簡化定性分析中，常以UTH為準。認為當UIUTH時，則與非門導通。與非門關閉時輸出高電平、與非門導通時輸出低電平,（4）OC與非門電路,將典型TTL與非門電路中的VT3、VD4去掉，就是左圖示的OC門,可通過提高外接電源電壓（必須外接電源）來改善驅動能力,（5）三態(tài)輸出的TTL與非門（TS門）,輸出端有三種狀態(tài)：高電平、低電平、高阻抗（E=0）。而處于工作狀態(tài)時，實現的功能又是與非邏輯運算，所以該電路稱為TTL輸出三態(tài)與非門。,利用三態(tài)門可以實現總線結構,三、CMOS門電路,CMOS電路是在NMOS基礎上發(fā)展起來的。是以增強型P溝道MOS管增強型N型溝道MOS管串聯互補（反相器）和并聯互補（傳輸門）為基本電路單元的集成電路。CMOS電路的基本電路單元是反相器（串聯互補）和傳輸門（并聯互補）。CMOS電路具有電壓控制、功耗極低，連接方便等一系列優(yōu)點，是目前應用最廣泛的集成電路之一。,1、CMOS反相器,一個P溝道增強型MOS管和一個N溝道增強型MOS管串聯互補,CMOS反相器,當輸入UI=UIL=0V時，TN管截止、Tp導通，其簡化等效電路圖(b)所示。輸出電壓UoUDD。當輸入UI=UIH=UDD時，TN管導通、Tp截止，其簡化等效電路如圖(c)所示。輸出電壓Uo0V。故圖(a)電路實現了反相的功能。,由P溝道增強型MOS管和N溝道增強型MOS管并聯互補,無控制信號，無論是Tp管還是TN管都沒有溝道產生，這時傳輸門不導通,當C=1，另一個控制端為0時，TN管、TP管均導通，故傳輸門導通。UI可以是0V到UDD之間的任意電壓值,當C=0，另一個控制端為1時，傳輸門截止,2、CMOS傳輸門,七本課的重點與難點初步理解邏輯門電路的基礎概念及其接口特性三極管非門TTL與非門CMOS反相器,第7章第5課,在本次課中，將介紹組合邏輯電路的概念、組合邏輯電路的分析方法、EDA軟件在組合邏輯電路分析中的應用并結合實例介紹設計實際組合邏輯電路的一般方法。,相關知識點與學習目標,本課涉及“組合邏輯電路分析、用小規(guī)模器件實現組合邏輯電路”2個知識點，通過本課學習，應掌握利用邏輯代數知識分析組合邏輯電路的一般過程及其方法；了解用邏輯門電路設計組合邏輯電路的一般過程。,二組合邏輯電路概述,電路在任何時刻所產生的輸出僅僅取決于該時刻的輸入信號，而與這一時刻輸入信號作用前的電路狀態(tài)沒有任何關系，這種電路稱為組合邏輯電路。,邏輯電路大致可分為兩類：組合邏輯電路、時序邏輯電路。,在電路結構上基本上由邏輯門組成；只有輸入到輸出的通路，而沒有輸出反饋到輸入的通路。這種電路沒有記憶功能,這種電路在任何時刻的輸出僅僅取決于該時刻的輸入信號，而與這一時刻輸入信號作用前的電路狀態(tài)沒有任何關系。,請判斷屏幕的三個圖哪個（些）為組合電路,最上面的電路,二組合邏輯電路的分析,分析的一般過程如下：使用逐級推導法：可先從輸出開始逐級寫出表達式（為求簡潔可用公式法或卡諾圖將邏輯函數化簡）作出真值表描述電路的邏輯功能對電路做評估,所謂組合電路分析，就是根據已知的組合邏輯電路，找出組合電路的輸出與輸入的關系，指出電路所能實現的邏輯功能。,3分析實例例1：請分析下面電路的邏輯功能,（1）根據電路寫出電路輸出的邏輯表達式，方法為：由電路的輸入端到輸出端，逐步寫出各個門的輸出邏輯式，最后寫出電路輸出Y的邏輯表達式,（2）表達式不簡潔，利用摩根定理變換為與或式,（3）根據化簡后的表達式，填出函數Y的真值表,(4)由真值表可看出，當電路輸入端A、B、C不完全相同時，電路輸出Y為“1”；否則，輸出Y為“0”。該電路又稱為三變量不一致電路,可到該公司的網站（）免費下載MAX+plus的最新學生版及注冊文件（文件名為license.dat）,altera公司MAX+plus是一個高度集成的可編程邏輯器件開發(fā)系統(tǒng)，是目前較為流行的EDA（電子設計自動化）軟件之一,第一次使用MAX+plus時需要注冊。方法如下：選擇option菜單的licensesetup子菜單，將彈出licensesetup對話框，單擊“Browser”按鈕，選擇你下載的注冊文件（文件名為license.dat）并單擊“OK”按鈕確認,MAX+plus啟動參考界面如上,4、MAX+plus簡介,啟動MAX+plus，選擇File菜單的new子菜單，在彈出的對話框中選擇文件類型為GraphicEditorfile，單擊OK進入圖形文件編輯狀態(tài)。,（1）建立仿真項目的工程文件,5、計算機仿真分析實現,選擇File菜單Project子菜單下的SetProjectToCurrentFile將工程文件指向當前圖形文件,在編輯區(qū)任意位置雙擊，將彈出電路符號放置對話框,（2）設計圖形文件（電路圖）,MAX+plus提供的各庫簡要說明prim庫：基本庫，包括基本的邏輯單元電路及電路符號。如門電路、觸發(fā)器等。mf庫：宏單元庫，主要提供常用中、小規(guī)模器件所對應的宏模塊在本教材中，主要用prim庫和mf庫,雙擊prim庫，移動滾動條，選擇nand2元件（2輸入與非門），單擊OK，與非門符號便出現在繪圖區(qū)（參考圖）,參考上述方法放置五個與非門、兩個輸入（元件名為INPUT）、一個輸出（元件名為OUTPUT）（參考圖）,將鼠標指向符號引腳，若光標變?yōu)椤?”，可拖動鼠標聯線，依照（電路圖）正確聯接電路,（3）聯接電路元件（查看繪圖工具）,（4）編譯電路保存設計后，選擇MAX+plus菜單的Compile子菜單，單擊START按鈕，如果沒有錯誤，系統(tǒng)將彈出編譯成功消息框,波形文件是MAX+plus仿真的必須文件，其主要作用是定義各輸入信號及要觀察的輸出信號,（5）設計波形文件（查看設計工具）,選擇Node菜單的EnterNodeFromSNF子菜單（或單擊鼠標右鍵選擇），將彈出對話框，單擊對話框右上的List按鈕，在左下文本框中選擇我們想要編輯或觀察的信號,選擇File菜單的new子菜單，在彈出的對話框中選擇文件類型為WaveformEditorfile，單擊OK進入波形文件編輯狀態(tài)。,選擇File菜單的SaveAs子菜單，將新創(chuàng)建的未命名的波形文件取名為12-3-1（必須與圖形文件同名），單擊OK保存,選擇全部輸入、輸出，單擊OK，可查看參考界面圖,按右圖示波形設計,保存文件，選擇MAX+plus菜單的Simulator子菜單，將出現圖附錄1-6示的界面。單擊START按鈕，如果沒有錯誤，系統(tǒng)將彈出仿真成功消息框。,確定消息框內容后，單擊Open_SCF按鈕，可觀察仿真波形（可查看參考界面圖）,由仿真圖知，仿真電路邏輯功能為同或門,四組合邏輯電路的設計1組合電路設計的含義組合電路的“設計”（或稱“綜合”）與組合電路的分析方法相反,它是根據要完成的邏輯功能，畫出實現該功能的最簡邏輯電路。最簡的含義器件數最少，器件種類最少，連線最少,2、設計實例試用與非門設計一個“三變量不一致”的判別電路（1）列出所要設計電路的真值表電路的輸入：A、B、C電路的輸出：Y（Y=0表示一致，Y=1表示不一致），可列出真值表如上,（2）由真值表寫出最簡邏輯函數表達式作出卡諾圖如上,最簡邏輯函數表達式為,（3）選定電路實現方案（用小規(guī)模集成電路）本例用與非門實現需將最簡的“與-或”形式變換為與非-與非”形式。為此，可利用摩根定理及代入規(guī)則求得變換式。,（4）畫出電路圖,（5）可進一步簡化電路，為此，可對最簡式尋找有用的添加項，提取公共因子。在本例中，可變換為（參考P305-例9.3.2（2）,五、本課重點與難點重點：利用EDA軟件分析組合邏輯電路難點：最簡電路實現處理六、課外實驗（對于趕興趣的同學）利用MAX+plus仿真分析教材電路,第7章第6課,在本次課中，將介紹編碼器、譯碼器的原理及其應用。,相關知識點與學習目標,本課涉及“譯碼器、編碼器等常用中規(guī)模組合邏輯電路芯片的邏輯功能及其特點”知識點，通過本課學習，應掌握譯碼器、編碼器等常用中規(guī)模組合邏輯電路芯片的邏輯功能及其特點。,二編碼器的基本原理,編碼器有普通編碼器和優(yōu)先編碼器兩類。,1、編碼器的含義在數字電路中，為了區(qū)分一系列不同的事物，將其中的每個事物用一系列邏輯“0”和邏輯“1”按一定規(guī)律編排起來，組成不同的代碼來表示，這就是編碼的含意。完成編碼功能的電路統(tǒng)稱為編碼器。,每類中，又有二進制編碼器和二十進制編碼器,二進制編碼器用n位二進制代碼對N=2n個信號進行編碼的電路；二十進制編碼器能將十個輸入編成相應的BCD代碼。,2普通二進制編碼器右圖為一個普通二進制編碼器的實例,由圖可寫出其輸出Y2=I4+I5+I6+I7Y1=I2+I3+I6+I7Y0=I1+I3+I5+I7將電路輸入到MAX+plus中編譯并防真，可得波形如上,如果我們規(guī)定，在任一時刻只能有一路輸入端有信號到來，其余輸入端均無信號到達。有信號用“1”表示，無信號用“0”表示。則前面所示的邏輯電路可完成八路輸入信號的編碼（全0為I0輸入有效）。I0、I1、I2、I3、I4、I5、I6、I7八路輸入信號編碼分別為000、001、010、011、100、101、110、111。它用3位二進制代碼對8個輸入信號進行編碼，所以前面所示的邏輯電路為3位二進制普通編碼器，又稱為8線-3線編碼器,細心的讀者觀察電路的仿真波形圖時可能注意到：波形的九個單元輸入信號I5、I6同時有效，輸出為全1，編碼器的輸出發(fā)生混亂。這是因為普通編碼器不允許兩個及以上的輸入信號同時有效的緣故?？稍趯嶋H應用中，往往有二個輸入端或者二個以上的輸入端有信號同時到達編碼器，因此，普通編碼器缺乏實用性。解決的方法是采用優(yōu)先編碼。,3優(yōu)先編碼器所謂優(yōu)先編碼，就是將所有的輸入信號按優(yōu)先順序進行排隊。當幾個輸入信號同時出現時，只對其中優(yōu)先級別最高的一個進行編碼。實現優(yōu)先編碼的電路稱為優(yōu)先編碼器。可通過常用集成芯片二-十進制優(yōu)先編碼器74LS147的邏輯圖來理解,學習優(yōu)先編碼的電路實現解釋,將圖輸入到MAX+plus中編譯并防真，可得波形如下圖,74LS147為二-十進制8421BCD優(yōu)先編碼器，輸出為十進制數碼對應8421BCD碼的反碼。如數碼“0”的8421BCD碼為“0000”，74LS147編碼輸出為反碼為“（DCBA）1111”。可由左圖總結出74147的功能表,緊靠四邊形的小圓圈表示“低電平為有效信號”。四邊形內部標注為引腳功能說明。四邊形外部標準為引腳編號。如右上表示芯片第16腳為電源。,74LS147為常用芯片，其引腳功能圖如右圖,實際芯片引腳編號方法如右圖,4二進制優(yōu)先編碼器二進制優(yōu)先編碼器與二-十進制優(yōu)先編碼器在原理上并無本質區(qū)別，但考慮二進制優(yōu)先編碼器的擴展，增加了相應的控制及擴展控制位?？赏ㄟ^74LS148來理解,可通過一個例題(見下頁)來理解,三譯碼器1.譯碼器的功能譯碼是編碼的逆過程，即將每個二進制代碼賦予的含義翻譯出來，給出相應的輸出信號。實現譯碼操作的電路稱為譯碼器?；蛘哒f，譯碼器是可以將輸入二進制代碼的狀態(tài)翻譯成輸出信號，以表示原來含義的電路。譯碼器分為二進制譯碼器、二十進制譯碼器和數字顯示譯碼器。,2.二進制譯碼器二進制譯碼器又稱為變量譯碼器。下面我們以2線-4線譯碼器為例分析其原理,如果規(guī)定“0”為有效輸出，則譯碼器輸出端哪一條有輸出信號，取決于所給出的地址信號，2線-4線譯碼器的真值表如圖,3.集成二進制譯碼器二進制譯碼器是常用組合邏輯芯片，應用十分廣泛，相應的集成譯碼器產品也較多，按照輸入、輸出線的多少有二-四譯碼器、三-八譯碼器、四-十六譯碼器等?？赏ㄟ^74LS138來理解,例2試將74LS138接成4線-16線譯碼器設計結果如上（詳細解答）,四、本課重點與難點重點：編碼器、譯碼器的原理、74138的功能及應用難點：中規(guī)模器件仿真設計與分析五、課外實驗（感興趣的同學）利用MAX+plus仿真分析教材電路六思考題1請用一個門電路及一片74138實現一個“三變量不一致”的判別電路。,第7章第7課,在本次課中，將介紹74LS138的應用、全加器、顯示譯碼的原理、數據選擇器的含義及其應用。,相關知識點與學習目標,本課涉及“顯示譯碼器、全加器、數據選擇器等常用中規(guī)模組合邏輯電路芯片的邏輯功能及其特點，利用中規(guī)模器件實現組合邏輯電路”等知識點，通過本課學習，應重點掌握顯示譯碼器的特點，利用中規(guī)模器件實現組合邏輯電路的一般過程及其應用方法。,一上一課回顧：,1、編碼器普通編碼器、二-十進制優(yōu)先編碼器74LS147,它將十個輸入按照I9I0順序優(yōu)先編碼其編碼特點是：低電平輸入有效，輸出為反碼,普通二進制優(yōu)先編碼器三位二進制優(yōu)先編碼器（74148）增加了控制管腳,2.譯碼器重點介紹了三-八譯碼器,同學應牢記74LS138的控制邏輯及輸出函數,例1試用3線-8線譯碼器74LS138設計能實現下列多輸出函數的組合電路。輸出的邏輯函數為,計算機仿真（解答）,先將輸出函數變換標準形式,二數碼管,用磷砷化鎵作成的PN結，當外加正向電壓時，可以將電能轉換成光能，從而發(fā)出清晰悅目的光線。分段式封裝成數碼管，其管腳排列如下圖,數碼管是顯示數碼的常見器件。它是用某些特殊的半導體材料分段式封裝而成。,中間兩個引腳為八個LED的公共端。由于二極管具有單向導電性，因此，數碼管具有共陰、共陽兩種類型,各個二極管的陽極相互連接組成公共端，為共陽數碼管；各個二極管的陰極相互連接組成公共端，為共陰數碼管,三七段顯示譯碼器,七段顯示譯碼驅動芯片種類較多，驅動共陽數碼管的譯碼芯片有74LS47、74LS247等；驅動共陰數碼管的譯碼芯片有74LS48、74LS248?？赏ㄟ^74LS48來理解,七段顯示譯碼器的功能是將8421BCD代碼譯成對應的數碼管的七個字段信號，驅動數碼管，顯示出相應的十進制數碼,74LS48的真值表如上,其典型聯接如右圖（解釋）。,顯然，七段顯示譯碼器每個輸入代碼對應的輸出不是某一根輸出線上的高、低電平，而是另一個7位的代碼了，所以，嚴格地講，把這種電路叫代碼變換器更確切些。但習慣上都把它叫做顯示譯碼器由于74LS48等芯片無記憶功能，所以當外部輸入消失后數碼管將不再顯示過去的數據，為此，在實際顯示系統(tǒng)中必須以某種方式使數碼管一直顯示我們需要的數據。解決的方法之一是使