3組合邏輯電路PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1 3組合邏輯電路組合邏輯電路PPT課件課件 2 二、邏輯功能的描述二、邏輯功能的描述 y1=f1(a1,a2,an) y2=f2(a1,a2,an) . . . ym=fm(a1,a2,an) Y=F(A) 邏輯圖、函數(shù)式或真值表均能描述，這里用函數(shù)式說明：邏輯圖、函數(shù)式或真值表均能描述，這里用函數(shù)式說明： 組合邏輯電路組合邏輯電路 a1 y1 y2 ym a2 an 第1頁/共51頁 3 三、本章重點(diǎn)三、本章重點(diǎn)： ： 1.組合邏輯電路的分析；組合邏輯電路的分析； 2.組合邏輯電路的設(shè)計(jì)；組合邏輯電路的設(shè)計(jì)； 3.常用電路；常用電路； 常用電路包括：常用電路包括： 1 .編碼器編碼器

2、 2.譯碼器譯碼器 3.數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器 4.加法器加法器 5.數(shù)值比較器數(shù)值比較器 組合電路中的競(jìng)爭(zhēng)組合電路中的競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象不作為重點(diǎn)。冒險(xiǎn)現(xiàn)象不作為重點(diǎn)。 第2頁/共51頁 4 邏輯圖邏輯圖 函數(shù)式或真值表函數(shù)式或真值表 方法：逐級(jí)寫出邏輯方法：逐級(jí)寫出邏輯 函數(shù)式。函數(shù)式。 C=AB =A B 右圖電路右圖電路 Z1=AB Z2=AZ1=A AB Z3=BZ1=B AB S=Z2 Z3 =A AB B AB 第3頁/共51頁 5 邏輯功能邏輯功能 邏輯圖邏輯圖 真值表真值表 例：交通信號(hào)燈故障檢例：交通信號(hào)燈故障檢 測(cè)電路。要求在非測(cè)電路。要求在非“只有一只有一 只燈亮只燈亮”時(shí)給出

3、出錯(cuò)信號(hào)。時(shí)給出出錯(cuò)信號(hào)。 為求真值表，首先進(jìn)行邏輯抽象。用為求真值表，首先進(jìn)行邏輯抽象。用R代表紅、代表紅、A代表黃、代表黃、G 代表綠；用代表綠；用1表示燈亮，表示燈亮，“0”表示燈滅；用表示燈滅；用Z表示輸出，且表示輸出，且 “1”表示有故障。表示有故障。 函數(shù)式函數(shù)式 解：解： 1.真值表真值表 步驟：步驟： 1.真值表真值表 2.函數(shù)式函數(shù)式 3.邏輯圖邏輯圖 第4頁/共51頁 6 得到真值表：得到真值表： R A G Z 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 2.函數(shù)式函數(shù)式 注意：在用門電路

4、（即注意：在用門電路（即SSI）實(shí)現(xiàn)時(shí)要注意：）實(shí)現(xiàn)時(shí)要注意： 第一，把函數(shù)式劃成所用門要求的形式；第一，把函數(shù)式劃成所用門要求的形式； 第二，要把函數(shù)式劃成最簡(jiǎn)。為此，要盡量第二，要把函數(shù)式劃成最簡(jiǎn)。為此，要盡量 使用卡諾圖。使用卡諾圖。 1 1 0 10 1101 00 R 1 1 1 1 AG Z = R A G + RA + RG + AG 得到函數(shù)式：得到函數(shù)式： GARGRAGARZ 若用與非門：若用與非門： 第5頁/共51頁 7 3.邏輯圖：邏輯圖： 若用若用MSI來實(shí)現(xiàn)，要注意的問來實(shí)現(xiàn)，要注意的問 題待講到具體電路時(shí)再介紹。題待講到具體電路時(shí)再介紹。 第6頁/共51頁 8 用

5、二值代碼表示具體事物。用二值代碼表示具體事物。 如：用如：用0101表示十進(jìn)制數(shù)表示十進(jìn)制數(shù)5。 編碼器分為編碼器分為普通編碼器普通編碼器和和 優(yōu)先編碼器優(yōu)先編碼器。 （一）普通編碼器（一）普通編碼器 普通編碼器任何時(shí)刻只允許普通編碼器任何時(shí)刻只允許 一個(gè)輸入有效。一個(gè)輸入有效。 以以3位二進(jìn)制編碼器的位二進(jìn)制編碼器的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 為例為例: 注意這個(gè)名稱注意這個(gè)名稱 編碼：編碼： 第7頁/共51頁 9 1.真真 值值 表表 2.函數(shù)式函數(shù)式 第8頁/共51頁 10 3.邏輯圖邏輯圖 特點(diǎn)：普通編碼器為特點(diǎn)：普通編碼器為“或或 ”邏輯關(guān)系。邏輯關(guān)系。 （二）優(yōu)先編碼器（二）優(yōu)先編碼器 優(yōu)先編碼器允

6、許多個(gè)輸入信號(hào)同時(shí)有效。設(shè)計(jì)時(shí)所有輸入信優(yōu)先編碼器允許多個(gè)輸入信號(hào)同時(shí)有效。設(shè)計(jì)時(shí)所有輸入信 號(hào)已按優(yōu)先順序排隊(duì)。號(hào)已按優(yōu)先順序排隊(duì)。 如：如：74LS148是是83線優(yōu)先編碼器。這次我們進(jìn)行線優(yōu)先編碼器。這次我們進(jìn)行“ “分析分析”。 第9頁/共51頁 11 YEX =YS S 代表無輸入信號(hào)代表無輸入信號(hào) 代表代表“有輸入信號(hào)有輸入信號(hào)” S是是“使能使能”信號(hào) 信號(hào) 低電平有效低電平有效 G1門是負(fù)邏輯非門門是負(fù)邏輯非門 SIIIIIIIIYS 76543210 第10頁/共51頁 12 第11頁/共51頁 13 這樣連接可保證這樣連接可保證 第第(1)片的輸入信片的輸入信 號(hào)優(yōu)先于第號(hào)

7、優(yōu)先于第(2)片片 由于由于74LS148的輸出的輸出 無效時(shí)無效時(shí)(S=1或無輸入或無輸入) ，其三個(gè)輸出均為，其三個(gè)輸出均為 “1”,故可用與非門將故可用與非門將 兩片的相同輸出端組兩片的相同輸出端組 合合. 由于使用與非門，由于使用與非門， 輸出變?yōu)樵a輸出變?yōu)樵a 最高位由最高位由 YEX給出給出 第12頁/共51頁 14 譯碼：將輸入的二值代碼轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的高、低電平信號(hào)。因譯碼：將輸入的二值代碼轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的高、低電平信號(hào)。因 此，它是編碼的反操作。此，它是編碼的反操作。 分類：分類： 二進(jìn)制譯碼器二進(jìn)制譯碼器 二二十進(jìn)制譯碼器十進(jìn)制譯碼器 顯示譯碼器顯示譯碼器 特點(diǎn)：輸入是一組二進(jìn)制

8、代碼。特點(diǎn)：輸入是一組二進(jìn)制代碼。 例如：例如：設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)三位二進(jìn)制譯碼器。三位二進(jìn)制譯碼器。 第一步：真值表第一步：真值表 共有三個(gè)輸入、八個(gè)輸出。共有三個(gè)輸入、八個(gè)輸出。 注意這個(gè)名稱注意這個(gè)名稱 第13頁/共51頁 15 將輸出部分的將輸出部分的0與與1交換，交換， 即為低電平有效即為低電平有效 第二步：函數(shù)式第二步：函數(shù)式 每一個(gè)輸出對(duì)應(yīng)一個(gè)最小項(xiàng)。故有：每一個(gè)輸出對(duì)應(yīng)一個(gè)最小項(xiàng)。故有： Yi = mi i = 0 7 若低電平有效，可表示為：若低電平有效，可表示為： Yi = mi 第三步：邏輯圖第三步：邏輯圖 第14頁/共51頁 16 YI = mi 如如 Y7= A2 A1 A0

9、返回返回 20 第15頁/共51頁 17 很明顯，要用很明顯，要用2片片74LS138 如果如果74LS138只有一個(gè)使能端只有一個(gè)使能端S， ， 則需要接入一個(gè)則需要接入一個(gè)“12線譯碼器線譯碼器” 。 當(dāng)然，也可能不出現(xiàn)尖峰脈沖。當(dāng)然，也可能不出現(xiàn)尖峰脈沖。 定義：定義：門電路的兩個(gè)輸入信號(hào)同時(shí)向相反的邏輯電平跳變門電路的兩個(gè)輸入信號(hào)同時(shí)向相反的邏輯電平跳變 （一個(gè)由（一個(gè)由1 變?yōu)樽優(yōu)?，另一個(gè)由，另一個(gè)由0 變?yōu)樽優(yōu)?）的現(xiàn)象稱為）的現(xiàn)象稱為競(jìng)爭(zhēng)競(jìng)爭(zhēng)。 定義：定義：由于競(jìng)爭(zhēng)在電路輸出端可能產(chǎn)生尖峰脈沖的現(xiàn)象叫由于競(jìng)爭(zhēng)在電路輸出端可能產(chǎn)生尖峰脈沖的現(xiàn)象叫 競(jìng)爭(zhēng)競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)冒險(xiǎn)。 二、檢查競(jìng)爭(zhēng)

10、二、檢查競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象的方法冒險(xiǎn)現(xiàn)象的方法 原則：檢查是否有這樣的輸出門，當(dāng)電路的輸入信號(hào)變?cè)瓌t：檢查是否有這樣的輸出門，當(dāng)電路的輸入信號(hào)變 化時(shí)，它的兩個(gè)輸入信號(hào)同時(shí)向相反的邏輯電平跳變。化時(shí)，它的兩個(gè)輸入信號(hào)同時(shí)向相反的邏輯電平跳變。 多數(shù)要借助計(jì)多數(shù)要借助計(jì) 算機(jī)輔助分析算機(jī)輔助分析 以與門和或門為例：以與門和或門為例： 第40頁/共51頁 42 以以2-4線譯碼器為例線譯碼器為例 它的四個(gè)輸出門都是它的四個(gè)輸出門都是2輸入的。輸入的。 在下面波形圖給出的情況下，在下面波形圖給出的情況下，Y0和和Y3端有尖峰脈沖出現(xiàn)。端有尖峰脈沖出現(xiàn)。 第41頁/共51頁 43 在每次只有一個(gè)輸入變量改變

11、狀態(tài)的情況下可通過邏輯函數(shù)式在每次只有一個(gè)輸入變量改變狀態(tài)的情況下可通過邏輯函數(shù)式 判別。判別。 上圖：上圖： Y = AB + AC 當(dāng)當(dāng)B=C=1時(shí)，時(shí)， Y = A + A (1) G4門符合判斷條件門符合判斷條件 ，當(dāng)當(dāng)A由由1變變0時(shí)，時(shí)，有有 尖峰脈沖出現(xiàn)。尖峰脈沖出現(xiàn)。 上圖：上圖： Y =(A+B)(B+C) 當(dāng)當(dāng)A=C=0時(shí)時(shí) Y= B B (2) G4門符合判斷條件門符合判斷條件 ，當(dāng)當(dāng)B由由0變變1時(shí)，有時(shí)，有 尖峰脈沖出現(xiàn)。尖峰脈沖出現(xiàn)。 式式(1)、(2) 可作為判別可作為判別 式使用式使用 第42頁/共51頁 44 與與或式情況，用卡諾圖判斷更方便或式情況，用卡諾圖

12、判斷更方便,如：如： 1 1 1 1 1 0 10110100 A B C 例：例： Y=A C + BCD+ AB 111110 111 11101 1100 10110100 AB CD 公共邊公共邊 原則：與項(xiàng)原則：與項(xiàng)AB和和AC在卡諾圖在卡諾圖 上有上有公共邊公共邊，定可化成，定可化成 Y= A +A 的的 形式（當(dāng)形式（當(dāng)B=C=1時(shí)）。時(shí)）。 B = C =0 (A +A) A = C =D=1 (B + B) A = 0, B = 1,D=1 (C + C) Y = A B + A C 上圖說明有三種情況會(huì)產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)上圖說明有三種情況會(huì)產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)。分別冒險(xiǎn)。分別 可化成可化成A

13、+A、C+C、B+B。 第43頁/共51頁 45 消除的方法有三種：接入濾波電消除的方法有三種：接入濾波電 容；引入選通脈沖；修改邏輯設(shè)計(jì)。容；引入選通脈沖；修改邏輯設(shè)計(jì)。 1.接入濾波電容接入濾波電容 ViVo R C Vi Vo 一般在幾十至一般在幾十至 幾百皮法幾百皮法 缺點(diǎn)：有用信號(hào)的邊沿也變壞。缺點(diǎn)：有用信號(hào)的邊沿也變壞。 C 第44頁/共51頁 46 2. 引入選通脈沖引入選通脈沖 缺點(diǎn)：有用信號(hào)將變成脈沖信號(hào)。缺點(diǎn)：有用信號(hào)將變成脈沖信號(hào)。 3. 修改邏輯設(shè)計(jì)修改邏輯設(shè)計(jì) 要點(diǎn)：增加冗余項(xiàng)。要點(diǎn)：增加冗余項(xiàng)。 缺點(diǎn)：適用范圍有限。缺點(diǎn)：適用范圍有限。 Y = AB + A C +

14、 BC p 本章完本章完 第45頁/共51頁 47 第第1步：真值表步：真值表 B3B2B1B0G3G2G1G0 00000000 00010001 00100011 00110010 01000110 01010111 01100101 01110100 10001100 10011101 10101111 10111110 11001010 11011011 11101001 11111000 第第2步：函數(shù)式步：函數(shù)式 1110 1111 1101 1100 10110100 111110 11 111101 00 10110100 B3B2 B1B0 G3= B3 G0= B1 B0

15、第第3步：邏輯圖步：邏輯圖 解：解： 1110 1111 1101 1100 10110100 G2= B3 B2 G1= B2 B1 = 1 = 1 = 1 B3 B2 B1 B0 G3 G2 G1 G0 第46頁/共51頁 48 Z= C B AD+C BAD +C B A+ CB A D+CBAD+CB A D 1. 公式法公式法 = C BD +CBA + CBD +C BA D 2. K圖法圖法 1110 111 1101 1100 10110100 CB AD 此項(xiàng)可用此項(xiàng)可用 C A D代替代替 = BD + CBA +BA D 第47頁/共51頁 49 返回返回17 第48頁/共51頁 50 波形圖說明：當(dāng)門電路的兩個(gè)輸入信號(hào)同時(shí)向相反的邏波形圖說明