ch4 組合電路

1、LOGO廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院第4章 組合邏輯電路數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)課件組合邏輯電路的分析方法和設(shè)計(jì)方法組合邏輯電路的分析方法和設(shè)計(jì)方法4.2組合邏輯電路中的競爭組合邏輯電路中的競爭- -冒險(xiǎn)現(xiàn)象冒險(xiǎn)現(xiàn)象4.4若干常用的組合邏輯電路若干常用的組合邏輯電路34.3概述概述34.13目錄廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院4.1 概述概述廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院任意時(shí)刻任意時(shí)刻的輸出僅的輸出僅取決取決于該時(shí)刻的輸于該時(shí)刻的輸入，而與電路原來入，而與電路原來的狀態(tài)無關(guān)的狀態(tài)無關(guān) 輸入、輸出之間沒輸入、輸出之間沒有反饋通路有反饋通路 不含記憶（存儲）不含記憶（存儲）元件元件一、組合邏輯電路的特點(diǎn)一、組合邏輯電

2、路的特點(diǎn)1. 從邏輯功能上從邏輯功能上 2. 從電路結(jié)構(gòu)上從電路結(jié)構(gòu)上二、邏輯功能的描述二、邏輯功能的描述組合邏輯組合邏輯電路電路1a2ana1y2ymy組合邏輯電路的框圖組合邏輯電路的框圖)(AFY ）aa(afy)aa(afy)aa(afynmmnn21212221114.1 概述概述廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院1. 寫輸出函數(shù)式寫輸出函數(shù)式2. 化簡或進(jìn)行等式變換化簡或進(jìn)行等式變換3. 列真值表列真值表4. 分析其邏輯功能分析其邏輯功能4.2 組合邏輯電路的分析方法和設(shè)計(jì)方法組合邏輯電路的分析方法和設(shè)計(jì)方法 目的：目的：根據(jù)給定的邏輯電路，通過分析找出電路的邏輯根據(jù)給定的邏輯電路，通過分析找

3、出電路的邏輯功能。功能。 一般步驟：一般步驟： 分析舉例：分析舉例：一、組合邏輯電路的分析方法一、組合邏輯電路的分析方法廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院 分析舉例：分析舉例：廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院 分析如下圖所示邏輯電路的功能分析如下圖所示邏輯電路的功能1. 根據(jù)邏輯圖寫輸出函數(shù)式根據(jù)邏輯圖寫輸出函數(shù)式2. 等式變換等式變換 )( BAAB)(BA)()( BABAY)()()(BABABABAY BABA BA 3. 確定邏輯功能確定邏輯功能 4.2 組合邏輯電路的分析方法和設(shè)計(jì)方法組合邏輯電路的分析方法和設(shè)計(jì)方法 分析舉例：分析舉例： 分析如下圖所示邏輯電路的功能分析如下圖所示邏輯電路的功能1.

4、 根據(jù)邏輯圖寫輸出函數(shù)式根據(jù)邏輯圖寫輸出函數(shù)式)(BACIBAS)(CIBA)(BACIBACO)(2. 列真值表列真值表 BAA B CI CO S0 0 0 0 00 0 1 0 10 1 0 0 10 1 1 1 01 0 0 0 11 0 1 1 01 1 0 1 01 1 1 1 13. 確定邏輯功能確定邏輯功能 4.2 組合邏輯電路的分析方法和設(shè)計(jì)方法組合邏輯電路的分析方法和設(shè)計(jì)方法廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院1. 邏輯抽象邏輯抽象v分析因果關(guān)系，確定輸入分析因果關(guān)系，確定輸入/輸出變量輸出變量v定義邏輯狀態(tài)的含意（賦值）定義邏輯狀態(tài)的含意（賦值）v列出真值表列出真值表2. 寫出函數(shù)式

5、寫出函數(shù)式3. 選定器件類型選定器件類型4. 根據(jù)所選器件：對邏輯式化簡（用門）根據(jù)所選器件：對邏輯式化簡（用門） 等式變換（用等式變換（用MSI） 進(jìn)行相應(yīng)的描述（進(jìn)行相應(yīng)的描述（PLD）5. 畫出邏輯電路圖，或下載到畫出邏輯電路圖，或下載到PLD二、二、 組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法 目的：目的： 一般步驟：一般步驟：4.2 組合邏輯電路的分析方法和設(shè)計(jì)方法組合邏輯電路的分析方法和設(shè)計(jì)方法廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院 設(shè)計(jì)舉例：設(shè)計(jì)舉例：設(shè)計(jì)一個(gè)監(jiān)視交通信號燈狀態(tài)的邏輯電路設(shè)計(jì)一個(gè)監(jiān)視交通信號燈狀態(tài)的邏輯電路如果信號燈如果信號燈出現(xiàn)故障，出現(xiàn)故障，Z為為1RAGZ4.2 組合邏

6、輯電路的分析方法和設(shè)計(jì)方法組合邏輯電路的分析方法和設(shè)計(jì)方法廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院1. 邏輯抽象邏輯抽象-列出真值表列出真值表v輸入變量輸入變量: 紅（紅（R）、黃（黃（A）、綠（綠（G）v輸出變量：輸出變量： 故障信號（故障信號（Z）輸入變量輸出RAGZ00010010010001111000101111011111RAGRAGGRAAGRGARZ2. 寫出邏輯表達(dá)式寫出邏輯表達(dá)式 設(shè)計(jì)舉例：設(shè)計(jì)舉例：4.2 組合邏輯電路的分析方法和設(shè)計(jì)方法組合邏輯電路的分析方法和設(shè)計(jì)方法廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院3. 選用小規(guī)模選用小規(guī)模SSI器件器件AGRGRAGARZ4.2 組合邏輯電路的分析方法和設(shè)計(jì)

7、方法組合邏輯電路的分析方法和設(shè)計(jì)方法廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院5. 畫出邏輯圖畫出邏輯圖4. 化簡化簡)()()() ( )( AGRGRAGARAGRGRAGARZ編碼：編碼：將輸入的每個(gè)高將輸入的每個(gè)高/低電平信號變成一個(gè)對應(yīng)低電平信號變成一個(gè)對應(yīng) 的二進(jìn)制代碼的二進(jìn)制代碼4.3 若干常用的若干常用的組合邏輯電路組合邏輯電路廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院一、一、 編碼器編碼器 編碼器：編碼器：具有編碼功能的邏輯電路。具有編碼功能的邏輯電路。 編碼器的分類：編碼器的分類：普通編碼器和優(yōu)先編碼器。普通編碼器和優(yōu)先編碼器。按照代碼種類的不同，又可以分為按照代碼種類的不同，又可以分為二進(jìn)制編碼器和二二進(jìn)制

8、編碼器和二-十進(jìn)制編碼器。十進(jìn)制編碼器。二進(jìn)制編碼器二進(jìn)制編碼器的結(jié)構(gòu)框圖的結(jié)構(gòu)框圖 普通二進(jìn)制編碼器普通二進(jìn)制編碼器1、普通編碼器、普通編碼器 I0 I1 Yn-1 Y0 Y1 1n2 - -I二進(jìn)制二進(jìn)制 編碼器編碼器 2n個(gè)個(gè) 輸入輸入 n位二進(jìn)位二進(jìn)制碼輸出制碼輸出 4.3 若干常用的若干常用的組合邏輯電路組合邏輯電路廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院普通編碼器普通編碼器-任何時(shí)候只允許輸入一個(gè)有效編任何時(shí)候只允許輸入一個(gè)有效編碼碼 信號，否則輸出就會發(fā)生混亂。信號，否則輸出就會發(fā)生混亂。輸 入輸 出I0I1I2I3I4I5I6I7Y2Y1Y010000000000010000000010010

9、00000100001000001100001000100000001001010000001011000000001111真值表真值表(編碼表編碼表)例：例：3 3位二進(jìn)制（位二進(jìn)制（8 8線線-3-3線）線）普通編碼器普通編碼器4.3 若干常用的若干常用的組合邏輯電路組合邏輯電路廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院設(shè)編碼器的輸入為高電平有效。設(shè)編碼器的輸入為高電平有效。8 8輸輸入入二進(jìn)制碼輸出二進(jìn)制碼輸出根據(jù)真值表可得：根據(jù)真值表可得：76542IIIIY012345670123456701234567012345672IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIY利用無關(guān)項(xiàng)化簡

10、，得：利用無關(guān)項(xiàng)化簡，得：7531076321IIIIYIIIIY同理，有：同理，有：普通編碼器不能同時(shí)輸入兩個(gè)以上的有效編碼信號！普通編碼器不能同時(shí)輸入兩個(gè)以上的有效編碼信號！4.3 若干常用的若干常用的組合邏輯電路組合邏輯電路廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院 優(yōu)先編碼器的提出：優(yōu)先編碼器的提出： 實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常有兩個(gè)或更多輸入編碼有兩個(gè)或更多輸入編碼信號同時(shí)有效。信號同時(shí)有效。 必須根據(jù)輕重緩急，規(guī)定好這些外設(shè)允許操作的先后必須根據(jù)輕重緩急，規(guī)定好這些外設(shè)允許操作的先后次序，即優(yōu)先級別。次序，即優(yōu)先級別。 能能識別多個(gè)編碼請求信號的優(yōu)先級別，并進(jìn)行相應(yīng)編碼識別多個(gè)編碼請求信號的優(yōu)

11、先級別，并進(jìn)行相應(yīng)編碼的邏輯部件稱為的邏輯部件稱為優(yōu)先編碼器優(yōu)先編碼器。4.3 若干常用的若干常用的組合邏輯電路組合邏輯電路廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院2、優(yōu)先編碼器、優(yōu)先編碼器 特點(diǎn)：特點(diǎn)：允許同時(shí)輸入兩個(gè)以上的編碼信號，但只對其中優(yōu)先允許同時(shí)輸入兩個(gè)以上的編碼信號，但只對其中優(yōu)先 權(quán)最高的一個(gè)進(jìn)行編碼。權(quán)最高的一個(gè)進(jìn)行編碼。設(shè)：設(shè)：I7優(yōu)先權(quán)最高優(yōu)先權(quán)最高 I0優(yōu)先權(quán)最低優(yōu)先權(quán)最低輸 入輸 出I0I1I2I3I4I5I6I7Y2Y1Y0XXXXXXX1111XXXXXX10110XXXXX100101XXXX1000100XXX10000011XX100000010X1000000001100

12、00000000編碼表編碼表例：例：8 8線線-3-3線優(yōu)先編碼器線優(yōu)先編碼器4.3 若干常用的若干常用的組合邏輯電路組合邏輯電路廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院45675676772IIIIIIIIIIY45672IIIIYBABAA設(shè)：設(shè)：I7優(yōu)先權(quán)最高優(yōu)先權(quán)最高 I0優(yōu)先權(quán)最低優(yōu)先權(quán)最低輸 入輸 出I0I1I2I3I4I5I6I7Y2Y1Y0XXXXXXX1111XXXXXX10110XXXXX100101XXXX1000100XXX10000011XX100000010X100000000110000000000編碼表編碼表例：例：8 8線線-3-3線優(yōu)先編碼器線優(yōu)先編碼器2453456723

13、4567345676771IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIY124634656712345673456756770IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIY4.3 若干常用的若干常用的組合邏輯電路組合邏輯電路廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院同理有：同理有：低電低電平平實(shí)例：實(shí)例：74HC148低電低電平平4.3 若干常用的若干常用的組合邏輯電路組合邏輯電路廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院選通信號選通信號64216435670542345671)()(SIIIIIIIIIIYSIIIIIIIIY同理，有：)(SIIIIY45672只有在只有在S=0S=0的條件下，編碼的條件下，編碼器才能

14、正常工作。器才能正常工作。4.3 若干常用的若干常用的組合邏輯電路組合邏輯電路廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院 選通信號選通信號S附附加加輸輸出出信信號號0123456701234567)()(SIIIIIIIISSIIIIIIIIYEX為為0時(shí)，表示電路工時(shí)，表示電路工作，而且作，而且有有編碼輸編碼輸入入01234567)(SIIIIIIIIYS4.3 若干常用的若干常用的組合邏輯電路組合邏輯電路廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院為為0時(shí)，表示電路時(shí)，表示電路工作但無編碼輸入工作但無編碼輸入 附加輸出信號附加輸出信號012YYY76543210IIIIIIIIS輸 入輸 出1XXXXXXXX111110111

15、11111111010XXXXXXX0000100XXXXXX01001100XXXXX011010100XXXX0111011100XXX01111100100XX011111101100X01111111101000111111111110EXSYY74HC148功能表功能表EXSYY狀態(tài)11不工作01工作，但無輸入10工作，且有輸入00不可能出現(xiàn) 附加輸出信號的附加輸出信號的 狀態(tài)及含意：狀態(tài)及含意： VCC YSYEXI3 I2 I1I0Y0 I4I5I6I7STY2Y1GND 16 15 14 13 12 11 10 9 74148 1 2 3 4 5 6 7 8 Y2Y1Y0 YS

16、 Y EX STI7I6I5I4I3I2I1I0I0 6 7 9 15 14 74148 5 4 3 2 1 13 12 11 10 (a) 引腳排列圖 (b) 邏輯功能示意圖 4.3 若干常用的若干常用的組合邏輯電路組合邏輯電路廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院 控制端擴(kuò)展功能舉例：控制端擴(kuò)展功能舉例：例例 (P171)用兩片用兩片8線線-3線優(yōu)先編碼器線優(yōu)先編碼器15A4.3 若干常用的若干常用的組合邏輯電路組合邏輯電路廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院 其中，其中， 的優(yōu)先權(quán)最高的優(yōu)先權(quán)最高 16線線-4線優(yōu)先編碼器線優(yōu)先編碼器狀態(tài)11不工作01工作，但無輸入10工作，且有輸入00不可能出現(xiàn)EXSYY 第一

17、片為高優(yōu)先權(quán)第一片為高優(yōu)先權(quán) 只有只有(1)無編碼輸入時(shí)，無編碼輸入時(shí)，(2)才允許工作才允許工作 第第(1)片片 時(shí)表示對時(shí)表示對 編碼編碼 低低3位輸出應(yīng)是兩片的輸出的位輸出應(yīng)是兩片的輸出的“與非與非”0EXY815AA 譯碼：譯碼：譯碼是編碼的逆過程，它能將二進(jìn)制碼翻譯譯碼是編碼的逆過程，它能將二進(jìn)制碼翻譯成代表某一特定含義的輸出信號成代表某一特定含義的輸出信號(即電路的某種狀即電路的某種狀態(tài)態(tài))。二、二、 譯碼器譯碼器4.3 若干常用的若干常用的組合邏輯電路組合邏輯電路廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院 分類：分類：二進(jìn)制譯碼器，二二進(jìn)制譯碼器，二- -十進(jìn)制譯碼器，顯示譯十進(jìn)制譯碼器，顯示譯

18、碼器等碼器等 譯碼器：譯碼器：具有譯碼功能的邏輯電路稱為譯碼器。具有譯碼功能的邏輯電路稱為譯碼器。4.3 若干常用的若干常用的組合邏輯電路組合邏輯電路廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院1、二進(jìn)制譯碼器、二進(jìn)制譯碼器 x0 x1 xn-1 y0 y1 1- -ny 二進(jìn)制二進(jìn)制譯碼器譯碼器 n 個(gè)個(gè)輸輸入入端端2n個(gè)個(gè)輸輸出出端端輸 入輸 出A2A1A0Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y000000000001001000000100100000010001100001000100000100001010010000011001000000111100000004.3 若干常用的若干常用的組合邏輯電路組合邏輯

19、電路廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院例：例：3位二進(jìn)制譯碼器位二進(jìn)制譯碼器8 8輸輸出出二進(jìn)制碼輸入二進(jìn)制碼輸入真值表（譯碼表）真值表（譯碼表） 真值表真值表70127201221012100120mAAAYmAAAYmAAAYmAAAY. 用電路進(jìn)行實(shí)現(xiàn)用電路進(jìn)行實(shí)現(xiàn) 用二極管與門陣列組成的3線8線譯碼器 邏輯表達(dá)式：邏輯表達(dá)式：4.3 若干常用的若干常用的組合邏輯電路組合邏輯電路廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院二進(jìn)制譯碼器二進(jìn)制譯碼器又稱為最小項(xiàng)又稱為最小項(xiàng)譯碼器譯碼器低低電電平平輸輸出出附加附加控制控制端端1)(iiiimYSSmY時(shí)，當(dāng) 實(shí)例：實(shí)例：74HC1384.3 若干常用的若干常用的組合邏輯電

20、路組合邏輯電路廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院74HC138的功能表：的功能表：輸 入輸 出S1A2A1A00XXXX11111111X1XXX111111111000011111110100011111110110010111110111001111110111101001110111110101110111111011010111111101110111111132SS 01234567YYYYYYYY123SSSS )(123SSS)(123SSS)(123SSS4.3 若干常用的若干常用的組合邏輯電路組合邏輯電路廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院2、二、二-十進(jìn)制譯碼器十進(jìn)制譯碼器例：例：74HC42

21、(P178) 二二 - - 十進(jìn)制譯碼器的十進(jìn)制譯碼器的輸入是四位二輸入是四位二 - - 十進(jìn)制代十進(jìn)制代碼，輸出是十個(gè)高、低電碼，輸出是十個(gè)高、低電平，因此，它又稱為平，因此，它又稱為4 4線線 - - 1010線譯碼器。線譯碼器。3、用譯碼器設(shè)計(jì)組合邏輯電路、用譯碼器設(shè)計(jì)組合邏輯電路 基本原理基本原理3位二進(jìn)制譯碼器給出位二進(jìn)制譯碼器給出3變量的全部最小項(xiàng)變量的全部最小項(xiàng); n位二進(jìn)制譯碼器給出位二進(jìn)制譯碼器給出n變量的全部最小項(xiàng)變量的全部最小項(xiàng);imY4.3 若干常用的若干常用的組合邏輯電路組合邏輯電路廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院 因此，只要在譯碼器的輸出端加上適當(dāng)?shù)囊虼?，只要在譯碼器的輸出

22、端加上適當(dāng)?shù)拈T電路，就可以實(shí)現(xiàn)門電路，就可以實(shí)現(xiàn)任何形式的輸入變量不大任何形式的輸入變量不大于于n的組合函數(shù)。的組合函數(shù)。舉例：舉例：利用利用74HC138設(shè)計(jì)一個(gè)多輸出的組合邏設(shè)計(jì)一個(gè)多輸出的組合邏輯電路，輸出邏輯函數(shù)式為：輯電路，輸出邏輯函數(shù)式為：ABCCBBCAZCABBAZCBABCZCABBCAACZ4321)7 , 4 , 2 , 0()5 , 3 , 2()7 , 3 , 1 ()6 , 5 , 4 , 3(4321mABCCBBCAZmCABBAZmCBABCZmCABBCAACZ4.3 若干常用的若干常用的組合邏輯電路組合邏輯電路（1）將函數(shù)式變換）將函數(shù)式變換為最小項(xiàng)之和的

23、形式為最小項(xiàng)之和的形式廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院舉例：舉例：利用利用74HC138設(shè)計(jì)一個(gè)多輸出的組合邏設(shè)計(jì)一個(gè)多輸出的組合邏輯電路，輸出邏輯函數(shù)式為：輯電路，輸出邏輯函數(shù)式為：ABCCBBCAZCABBAZCBABCZCABBCAACZ43214.3 若干常用的若干常用的組合邏輯電路組合邏輯電路（2）將函數(shù)式變換）將函數(shù)式變換為與非與非的形式為與非與非的形式)(),()(),()(),()(),(74204532373126543174205327316543mmmmmZmmmmZmmmmZmmmmmZ廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院舉例：舉例：利用利用74HC138設(shè)計(jì)一個(gè)多輸出的組合邏設(shè)計(jì)一個(gè)多輸

24、出的組合邏輯電路。輯電路。ABCCBBCAZCABBAZCBABCZCABBCAACZ43214.3 若干常用的若干常用的組合邏輯電路組合邏輯電路（3）畫出邏輯圖）畫出邏輯圖)(),()(),()(),()(),(74204532373126543174205327316543mmmmmZmmmmZmmmmZmmmmmZ廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院4、顯示譯碼器、顯示譯碼器 脈脈沖沖信信號號 計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)器器 譯譯碼碼器器 驅(qū)驅(qū)動動器器 顯顯示示器器 KHz 4.3 若干常用的若干常用的組合邏輯電路組合邏輯電路廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院 在數(shù)字系統(tǒng)中，常常需要將譯碼輸出顯示成十進(jìn)在數(shù)字系統(tǒng)中，常常需要將

25、譯碼輸出顯示成十進(jìn)制數(shù)字或其它符號。因此，希望譯碼器能直接驅(qū)動數(shù)制數(shù)字或其它符號。因此，希望譯碼器能直接驅(qū)動數(shù)字顯示器，或者能同顯示器配合使用，這種類型的譯字顯示器，或者能同顯示器配合使用，這種類型的譯碼器稱為碼器稱為顯示譯碼器顯示譯碼器。 顯示譯碼器經(jīng)常和七段顯示器（也稱七段數(shù)碼管）顯示譯碼器經(jīng)常和七段顯示器（也稱七段數(shù)碼管）配合使用。配合使用。 七段字符顯示器七段字符顯示器最常用的顯示器有：半導(dǎo)體發(fā)光二極管和液晶顯示器。最常用的顯示器有：半導(dǎo)體發(fā)光二極管和液晶顯示器。 a b c d e f g 共陽極顯示器共陽極顯示器 a b c d e f g 共陰極顯示器共陰極顯示器abcdfge顯

26、示器分段布局圖顯示器分段布局圖4.3 若干常用的若干常用的組合邏輯電路組合邏輯電路廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院4.3 若干常用的若干常用的組合邏輯電路組合邏輯電路廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院 七段顯示譯碼器七段顯示譯碼器 七段顯示譯碼器是用來驅(qū)動七段數(shù)碼管的七段顯示譯碼器是用來驅(qū)動七段數(shù)碼管的專用譯碼器，它的輸入是二專用譯碼器，它的輸入是二 - - 十進(jìn)制代碼，輸十進(jìn)制代碼，輸出是驅(qū)動七段數(shù)碼管的控制信號，即出是驅(qū)動七段數(shù)碼管的控制信號，即a a、b b、c c、d d、e e、f f、g g。 顯顯示示譯譯碼碼器器 BCD BCD七段字符顯示譯碼器七段字符顯示譯碼器7448 7448 的真值表的真值

27、表輸 入輸 出數(shù)字A3A2A1 A0YaYbYc YdYeYfYg字形0000011111101000101100002001011011013001111110014010001100115010110110116011000111117011111100008100011111119100111100111010100001101111011001100112110001000111311011001011141110000111115111100000001. 數(shù)據(jù)選擇器的定義與功能數(shù)據(jù)選擇器的定義與功能 數(shù)據(jù)選擇的功能：數(shù)據(jù)選擇的功能：在通道選在通道選擇信號的作用下，將多個(gè)通擇信號的作

28、用下，將多個(gè)通道的數(shù)據(jù)分時(shí)傳送到公共的道的數(shù)據(jù)分時(shí)傳送到公共的數(shù)據(jù)通道上去的。數(shù)據(jù)通道上去的。-能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)選擇功能的邏輯電路。它的作用相當(dāng)于能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)選擇功能的邏輯電路。它的作用相當(dāng)于多個(gè)輸入的單刀多擲開關(guān)，又稱多個(gè)輸入的單刀多擲開關(guān)，又稱“多路開關(guān)多路開關(guān)” ” 。 通通道道選選擇擇數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)輸輸出出 I0 I1 12- -nI 三、三、 數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器4.3 若干常用的若干常用的組合邏輯電路組合邏輯電路廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院2. 工作原理工作原理例：例：“雙四選一雙四選一” 74HC1534.3 若干常用的若干常用的組合邏輯電路組合邏輯電路廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院 16 15 14

29、13 12 11 10 9 74153 1 2 3 4 5 6 7 8 VCC 2SA0 2D3 2D2 2D1 2D0 2Y 1SA1 1D3 1D2 1D1 1D0 1Y GND )()()()(01301201101011AADAADAADAADSYA1A0Y11XX0000D10001D11010D12011D13分析其中的一個(gè)分析其中的一個(gè)“四選一四選一”1S3. 用數(shù)據(jù)選擇器設(shè)計(jì)組合電路用數(shù)據(jù)選擇器設(shè)計(jì)組合電路l 基本原理基本原理iimDAADAADAADAADY)()()()(01301201101014.3 若干常用的若干常用的組合邏輯電路組合邏輯電路廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院

30、具有具有n n位地址輸入的數(shù)據(jù)選擇器，可產(chǎn)生任何位地址輸入的數(shù)據(jù)選擇器，可產(chǎn)生任何形式的輸入變量不大于形式的輸入變量不大于n+1n+1的組合函數(shù)的組合函數(shù)4 4選選1 1數(shù)據(jù)選擇器的輸出為：數(shù)據(jù)選擇器的輸出為：可實(shí)現(xiàn)輸入變量不大于可實(shí)現(xiàn)輸入變量不大于3 3的組合邏輯的組合邏輯)()()()(0130120110101AADAADAADAADY 舉例舉例-用用4選選1數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)交通信號燈監(jiān)視電路。數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)交通信號燈監(jiān)視電路。RAGRAGGRAAGRGARZ4.3 若干常用的若干常用的組合邏輯電路組合邏輯電路廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院（1）寫出輸出邏）寫出輸出邏輯函數(shù)表達(dá)式輯函數(shù)表達(dá)式)(

31、1)()()(AGAGRGARGARZ （2）化為與數(shù)據(jù)選）化為與數(shù)據(jù)選擇器輸出對應(yīng)的形式擇器輸出對應(yīng)的形式 （比較對照法）（比較對照法）4.3 若干常用的若干常用的組合邏輯電路組合邏輯電路廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院（3）畫出電路圖）畫出電路圖)()()()(0130120110101AADAADAADAADY)(1)()()(AGAGRGARGARZ RD 2AA 1GA 0RD013DRD 1四、四、 加法器加法器 半加半加-不考慮來自低位的進(jìn)位，將兩個(gè)不考慮來自低位的進(jìn)位，將兩個(gè)1位的二進(jìn)制位的二進(jìn)制數(shù)相加數(shù)相加輸 入輸 出ABS CO0000011010101101ABCOBAS1. 1

32、位加法器位加法器4.3 若干常用的若干常用的組合邏輯電路組合邏輯電路廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院全加全加-將兩個(gè)將兩個(gè)1位二進(jìn)制數(shù)及來自低位的進(jìn)位相位二進(jìn)制數(shù)及來自低位的進(jìn)位相加加 輸 入輸 出ABCISCO0000000110010100110110010101011100111111)()(CIACIBBACOABCICIABCIBACIBAS4.3 若干常用的若干常用的組合邏輯電路組合邏輯電路廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院 你能用你能用7415374138和門電路設(shè)計(jì)和門電路設(shè)計(jì)全加器嗎全加器嗎? ? 用這兩種器件組成邏輯函數(shù)產(chǎn)生電路用這兩種器件組成邏輯函數(shù)產(chǎn)生電路, ,有什么不同有什么不同? ?

33、 你能用半加器和門電路來你能用半加器和門電路來設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)全加器嗎全加器嗎? ?2. 多位加法器多位加法器v 串行進(jìn)位加法器串行進(jìn)位加法器iiiiiiiiiiiiCIBABACOCIBASCOCI)()()()()(1-4.3 若干常用的若干常用的組合邏輯電路組合邏輯電路廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院優(yōu)點(diǎn)：簡單優(yōu)點(diǎn)：簡單缺點(diǎn)：慢缺點(diǎn)：慢 如何用如何用1 1位全加器實(shí)現(xiàn)兩個(gè)四位二進(jìn)制數(shù)相加？位全加器實(shí)現(xiàn)兩個(gè)四位二進(jìn)制數(shù)相加？ A3 A2 A1 A0 + B3 B2 B1 B0 =?v 超前進(jìn)位加法器超前進(jìn)位加法器基本原理：基本原理：加到第加到第i位的進(jìn)位的進(jìn)位輸入信號是兩個(gè)加數(shù)位輸入信號是兩個(gè)加數(shù)第第i位

34、以前各位（位以前各位（0 i-1）的函數(shù)，可在相加）的函數(shù)，可在相加前由前由A,B兩數(shù)確定。兩數(shù)確定。優(yōu)點(diǎn)：快，每一位的優(yōu)點(diǎn)：快，每一位的和和及及最后的最后的進(jìn)位進(jìn)位基本同時(shí)產(chǎn)基本同時(shí)產(chǎn)生。生。 缺點(diǎn)：電路復(fù)雜缺點(diǎn)：電路復(fù)雜。4.3 若干常用的若干常用的組合邏輯電路組合邏輯電路廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院)()()()()()()()()()()()(:)()()()()()()()(:)()()()( :0000011112222220000011112222222222000001111120000011110111110000011011101000000000002100CIBABABAB

35、ABACIBASCIBABABABABABACIBABACOCIBABABABACOCIiCIBABABABACOBABACOCIBABABACOBASCOCIiCIBABACOCIBASCIiv P195超前進(jìn)位集成超前進(jìn)位集成4 4位加法器位加法器74LS28374LS283 A3 B2 A2 B1 A1 B0 A0 C1 74HC283 B3 CO S3 S2 S1 S0 7474HC283 3邏輯框圖邏輯框圖 VCC B3 S3 CO A2 S2 A3 B2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 S1 B0 C1 GND A1 S0 A0 B1

36、74HC283引腳圖引腳圖4.3 若干常用的若干常用的組合邏輯電路組合邏輯電路廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院 A4 B4 A5 B5 A6 B6 A7 B7 74283（2） 74283（1） C1 CO C1 CO S3 S2 S1 S0 S7 S6 S5 S4 0 C7 S3 S2 S1 S0 S3 S2 S1 S0 A0 B0 A1 B1 A2 B2 A3 B3 A0 B0 A1 B1 A2 B2 A3 B3 A0 B0 A1 B1 A2 B2 A3 B3 超前進(jìn)位加法器超前進(jìn)位加法器74LS28374LS283的應(yīng)用的應(yīng)用例例1. 1. 用兩片用兩片74LS283構(gòu)成一個(gè)構(gòu)成一個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)

37、加法器。位二進(jìn)制數(shù)加法器。在片內(nèi)是超前進(jìn)位，而片與片之間是串行進(jìn)位。在片內(nèi)是超前進(jìn)位，而片與片之間是串行進(jìn)位。4.3 若干常用的若干常用的組合邏輯電路組合邏輯電路廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院 B1 B0 B3 B2 A1 A0 A3 A2 S3 74283 S2 S1 S0 C1 CO 0 8421碼輸入碼輸入余余3 3碼輸出碼輸出1 10 0例例2. 用用74283構(gòu)成將構(gòu)成將8421BCD碼轉(zhuǎn)換為余碼轉(zhuǎn)換為余3碼的代碼碼的代碼 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路 。8421碼碼余余3碼碼000000010010001101000101+0011+0011+0011CO4.3 若干常用的若干常用的組合邏輯電路組合

38、邏輯電路廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院 減法運(yùn)算減法運(yùn)算 在實(shí)際應(yīng)用中，通常是將減法運(yùn)算變?yōu)榧臃ㄟ\(yùn)在實(shí)際應(yīng)用中，通常是將減法運(yùn)算變?yōu)榧臃ㄟ\(yùn)算來處理，即采用加補(bǔ)碼的方法完成減法運(yùn)算。算來處理，即采用加補(bǔ)碼的方法完成減法運(yùn)算。若若n位二進(jìn)制的原碼為位二進(jìn)制的原碼為N原原，則與它相對應(yīng)的，則與它相對應(yīng)的2 的補(bǔ)碼的補(bǔ)碼為為N補(bǔ)補(bǔ)=2N - -N原原補(bǔ)碼與反碼的關(guān)系式補(bǔ)碼與反碼的關(guān)系式N補(bǔ)補(bǔ)=N反反+1設(shè)兩個(gè)數(shù)設(shè)兩個(gè)數(shù)A、B相減，利用以上兩式相減，利用以上兩式可得可得A - - B = A+B補(bǔ)補(bǔ)- -2n = A+B反反+ 1- -2n4.3 若干常用的若干常用的組合邏輯電路組合邏輯電路廣東工業(yè)大學(xué) 自動

39、化學(xué)院1 1）A B的情況的情況 2）A B的情況的情況。 在在A B時(shí)，如果加補(bǔ)的進(jìn)位時(shí)，如果加補(bǔ)的進(jìn)位信號為信號為1，所得的差就是差的原，所得的差就是差的原碼。碼。在在A =1，表示，表示A大于大于BYBA=1，表示，表示A小于小于BYBA= =1，表示，表示A等于等于B1位數(shù)值比較器真值表位數(shù)值比較器真值表10011001010101010000YA=BYABBA輸輸 出出輸輸 入入)()()()( ),10,( , 1) 1, 0( , 1)0, 1(BAYBABABAYBABABAABYABBABABABABA或同為則則4.3 若干常用的若干常用的組合邏輯電路組合邏輯電路廣東工業(yè)大學(xué)

40、 自動化學(xué)院1. 1位數(shù)值比較器位數(shù)值比較器1位數(shù)值比較器輸出邏輯式：位數(shù)值比較器輸出邏輯式：1位數(shù)值比較器邏輯電路圖：位數(shù)值比較器邏輯電路圖：原理：原理：從高位比起，只有高位相等，才比較下一位。從高位比起，只有高位相等，才比較下一位。01230123BBBBAAAA和比較例如：例如：2. 多位數(shù)值比較器多位數(shù)值比較器4.3 若干常用的若干常用的組合邏輯電路組合邏輯電路廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院)()()(00112233)(00112233112233223333)()()()()()()()()()()()(BABABABABAYYYBABABABAYBABABABABABABABABABA

41、Y 4 4位數(shù)值比較器位數(shù)值比較器74LS85 74LS85 為附加端，用于擴(kuò)展和)()()(,BABABAIII輸出允許信號來自低位的比較結(jié)果來自低位的比較結(jié)果BAIIIBABABA,)()()(例：比較兩個(gè)例：比較兩個(gè)8 8位二進(jìn)制數(shù)的大小位二進(jìn)制數(shù)的大小4.3 若干常用的若干常用的組合邏輯電路組合邏輯電路廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院4.4 組合邏輯電路中的競爭組合邏輯電路中的競爭-冒險(xiǎn)現(xiàn)象冒險(xiǎn)現(xiàn)象1. 什么是什么是“競爭競爭-冒險(xiǎn)冒險(xiǎn)”-由于競爭的存在，當(dāng)輸入信號發(fā)生變化時(shí)，在輸由于競爭的存在，當(dāng)輸入信號發(fā)生變化時(shí)，在輸出跟隨輸入信號變化的過程中，電路輸出發(fā)生瞬間錯(cuò)誤出跟隨輸入信號變化的過程中，電路輸出發(fā)生瞬間錯(cuò)誤的現(xiàn)象稱為組合邏輯電路產(chǎn)生了冒險(xiǎn)。的現(xiàn)象稱為組合邏輯電路產(chǎn)生了冒險(xiǎn)。一、一、 競爭競爭-冒險(xiǎn)現(xiàn)象及成因冒險(xiǎn)現(xiàn)象及成因?qū)嶋H上由于器件存在延遲時(shí)實(shí)際上由于器件存在延遲時(shí)間，且各器件的延遲時(shí)間也不間，且各器件的延遲時(shí)間也不盡相同。當(dāng)各輸入信號經(jīng)過不盡相同。當(dāng)各輸入信號經(jīng)