數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)之組合邏輯電路

電子技術(shù)數(shù)字電路部分第三章組合邏輯電路1第三章組合邏輯電路§3.1概述§3.2組合邏輯電路分析§3.3利用小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)組合電路§3.4幾種常用的中規(guī)模組件§3.5利用中規(guī)模組件設(shè)計(jì)組合電路2邏輯電路組合邏輯電路時(shí)序邏輯電路現(xiàn)時(shí)的輸出僅取決于現(xiàn)時(shí)的輸入除與現(xiàn)時(shí)輸入有關(guān)外還與原狀態(tài)有關(guān)§3.1概述3組合電路的特點(diǎn)=F0（I0、I1…,In-1）=F1（I0、I1…,In-1）=F1（I0、I1…,In-1）1.邏輯功能特點(diǎn)電路在任何時(shí)刻的輸出狀態(tài)只取決于該時(shí)刻的輸入狀態(tài)，而與原來(lái)的狀態(tài)無(wú)關(guān)。2.電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)輸出、輸入之間沒(méi)有反饋延遲電路(2)不包含記憶性元件(觸發(fā)器)，僅由門(mén)電路構(gòu)成I0I1In-1Y0Y1Ym-1組合邏輯電路4§3.2組合邏輯電路分析一、分析步驟邏輯圖邏輯表達(dá)式化簡(jiǎn)真值表說(shuō)明功能分析目的：(1)確定輸入變量不同取值時(shí)功能是否滿足要求；(3)得到輸出函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)與或表達(dá)式，以便用MSI、

LSI實(shí)現(xiàn)；(4)得到其功能的邏輯描述，以便用于包括該電路的系統(tǒng)分析。(2)變換電路的結(jié)構(gòu)形式(如：與或與非-與非)；5例：分析下圖的邏輯功能。

&&&ABF6真值表相同為“1”不同為“0”同或門(mén)=17例：分析下圖的邏輯功能。

&&&&ABF8真值表相同為“0”不同為“1”異或門(mén)=19例：分析下圖的邏輯功能。

&2&3&4AMB1F=101被封鎖1110&2&3&4AMB1F=010被封鎖1選通電路11任務(wù)要求最簡(jiǎn)單的邏輯電路1.指定實(shí)際問(wèn)題的邏輯含義，列出真值表，進(jìn)而寫(xiě)出邏輯表達(dá)式。2.用邏輯代數(shù)或卡諾圖對(duì)邏輯表達(dá)式進(jìn)行化簡(jiǎn)。3.列出輸入輸出狀態(tài)表并畫(huà)出邏輯電路圖。分析步驟：§3.3組合邏輯電路設(shè)計(jì)

12例：設(shè)計(jì)三人表決電路（A、B、C）。每人一個(gè)按鍵，如果同意則按下，不同意則不按。結(jié)果用指示燈表示，多數(shù)同意時(shí)指示燈亮，否則不亮。1.首先指明邏輯符號(hào)取“0”、“1”的含義。三個(gè)按鍵A、B、C按下時(shí)為“1”，不按時(shí)為“0”。輸出量為F，多數(shù)贊成時(shí)是“1”，否則是“0”。2.根據(jù)題意列出邏輯狀態(tài)表。13邏輯狀態(tài)表3.畫(huà)出卡諾圖：14用卡諾圖化簡(jiǎn)ABC0001111001ABACBC154.根據(jù)邏輯表達(dá)式畫(huà)出邏輯圖。&1&&ABBCF16&&&&ABCF若用與非門(mén)實(shí)現(xiàn)171.半加器（HalfAdder）兩個(gè)

1位二進(jìn)制數(shù)相加不考慮低位進(jìn)位。0001101100101001真值表函數(shù)式Ai+Bi=Si

(和)Ci

(進(jìn)位)18邏輯圖曾用符號(hào)國(guó)標(biāo)符號(hào)半加器（HalfAdder）Si&AiBi=1CiΣCOSiAiBiCiHASiAiBiCi函數(shù)式192.全加器（FullAdder）兩個(gè)

1位二進(jìn)制數(shù)相加，考慮低位進(jìn)位。

Ai+Bi

+Ci

-1(低位進(jìn)位)

=Si

(和)

Ci

(向高位進(jìn)位)1011---A1110---B+---低位進(jìn)位100101111真值表標(biāo)準(zhǔn)與或式ABCi-1000001010011100101110111SiCiABCi-1SiCi0010100110010111---S高位進(jìn)位←020卡諾圖全加器（FullAdder）ABC01000111101111SiABC01000111101111Ci圈

“0

”最簡(jiǎn)與或式圈

“1

”21邏輯圖(a)用與門(mén)、或門(mén)和非門(mén)實(shí)現(xiàn)曾用符號(hào)國(guó)標(biāo)符號(hào)ΣCOCISiAiBiCi-1CiFASiAiBiCi-1Ci&&&&&&&≥1111AiSiCiBiCi-1≥122(b)用與或非門(mén)和非門(mén)實(shí)現(xiàn)&≥1&≥1111CiSiAiBiCi-1233.4.1編碼器所謂編碼就是賦予選定的一系列二進(jìn)制代碼以固定的含義。編碼器—把指令或狀態(tài)等轉(zhuǎn)換為與其對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制信息代碼的電路。n個(gè)二進(jìn)制代碼（n位二進(jìn)制數(shù)）有2n種不同的組合，可以表示2n個(gè)信號(hào)。（1）二進(jìn)制編碼器—將一般信號(hào)編為二進(jìn)制代碼的電路?！?.4幾種常用的組合邏輯組件

24鍵盤(pán)編碼器譯碼器CPU十進(jìn)制BCDBCD

十進(jìn)制25例：用與非門(mén)組成三位二進(jìn)制編碼器---八線-三線編碼器設(shè)八個(gè)輸入端為I1I8，八種狀態(tài)，與之對(duì)應(yīng)的輸出設(shè)為F1、F2、F3，共三位二進(jìn)制數(shù)。設(shè)計(jì)編碼器的過(guò)程與設(shè)計(jì)一般的組合邏輯電路相同，首先要列出狀態(tài)表，然后寫(xiě)出邏輯表達(dá)式并進(jìn)行化簡(jiǎn)，最后畫(huà)出邏輯圖。26真值表27&&&F3F2F18-3譯碼器邏輯圖28（2）二---十進(jìn)制編碼器將十個(gè)狀態(tài)（對(duì)應(yīng)于十進(jìn)制的十個(gè)代碼）編制成BCD碼。十個(gè)輸入需要幾位輸出？四位輸入：I0I9。輸出：F3

F0列出狀態(tài)表如下：29狀態(tài)表30邏輯圖略31三.優(yōu)先編碼器——54LS148(8線—3線優(yōu)先編碼器)1.功能表輸入：~

，共8個(gè)輸入端（腳注號(hào)碼越大，優(yōu)先權(quán)越高），低電平有效。輸出：選通輸入端——片選端使能輸出端：擴(kuò)展輸出端：321

01111111100

00

100

1100

11100

111100

1111100

11111100

111111111111111010001000110010100111010010101101101011110輸入輸出330—編碼器工作，允許編碼。相當(dāng)于片選。1—編碼被禁止0—輸出為優(yōu)先編碼代碼（）。1—不滿足上述條件時(shí)0—允許編碼，但無(wú)編碼輸入（）。1—編碼器輸出有效（）。使能輸出端片選優(yōu)先編碼輸出端342.邏輯符號(hào)54LS1483554148的擴(kuò)展用法例：用54148組成一個(gè)16線—4線優(yōu)先編碼器，將~16個(gè)低電平輸入信號(hào)編為0000~1111共16個(gè)4位二進(jìn)制代碼。其中的優(yōu)先權(quán)最高，的優(yōu)先權(quán)最低。0000~01111000~111136?&&&&1Z3Z2Z1Z0V0V—有無(wú)編碼輸入的標(biāo)志。373.4.2譯碼器譯碼是編碼的逆過(guò)程，即將某個(gè)二進(jìn)制翻譯成電路的某種狀態(tài)。（1）二進(jìn)制譯碼器將n種輸入的組合譯成2n種電路狀態(tài)。也叫n---2n線譯碼器。譯碼器的輸入：一組二進(jìn)制代碼譯碼器的輸出：一組高低電平信號(hào)38例：2線—4線譯碼器39寫(xiě)出各輸出函數(shù)表達(dá)式：

畫(huà)出邏輯電路圖：40集成譯碼器1.二進(jìn)制譯碼器54138——3線—8線譯碼器4142應(yīng)用例1.用74LS138組成4線—16線譯碼器。解：∵2N=16，N=4

即4個(gè)輸入端，16個(gè)輸出端

∴需2片74LS1380000~01111000~111143°°°°°°°°°°Y0Y7Y6Y2Y1....A0A1A2S1S3S274LS138(Ⅰ)°°°°°°°°°°Y8Y15Y14Y10Y9....A0A1A2S1S3S274LS138(Ⅱ)A1A0A21??A3???0?442．構(gòu)成數(shù)據(jù)分配器

數(shù)據(jù)分配器——將一路輸入數(shù)據(jù)根據(jù)地址選擇碼分配給多路數(shù)據(jù)輸出中的某一路輸出。45用譯碼器設(shè)計(jì)一個(gè)“1線-8線”數(shù)據(jù)分配器46例3.用74138構(gòu)成下列函數(shù)發(fā)生器F1=m(1，2，3，5)

F2=m(3，6，7)解:°°°°°°°°°°Y0Y7Y6Y2Y1A0A1A2S1S3S274LS138Y3Y4Y5CBA100°°?F1F2&&473、數(shù)字顯示譯碼器常用的數(shù)字顯示器有多種類(lèi)型，

按發(fā)光物質(zhì)分，有半導(dǎo)體顯示器，又稱(chēng)發(fā)光二極管(LED)顯示器、熒光顯示器、液晶顯示器、氣體放電管顯示器等。1．七段數(shù)字顯示器原理48共陽(yáng)極每字段是一只發(fā)光二極管aebcfgdabcdefgR+5VYaA3A2A1A0+VCC+VCC顯示譯碼器共陽(yáng)YbYcYdYeYfYg00000000001000100101001111001001000110100010101100000110100110001001000100000—低電平驅(qū)動(dòng)01110001111100000000001001000010049共陰極abcdefgR+5VYaA3A2A1A0+VCC顯示譯碼器共陰YbYcYdYeYfYg—高電平驅(qū)動(dòng)00001111110000100100110000110110100110100010101100111100010011111001011001110110111011111111000011111111111011aebcfgd50BCD—七段顯示譯碼器（14513）1）輸入：8421BCD碼，用A3A2A1A0表示（4位）。2）輸出：七段顯示，用Ya~Yg表示（7位）3）輔助輸入端的討論★試燈輸入LT作用：檢查七段顯示器各字段是否能正常被點(diǎn)燃。A3A2A1A0=Ya~

Yg=1111111（各段均點(diǎn)亮）51★滅燈輸入BI作用：利用此信號(hào)可以控制數(shù)碼管按我們的要求進(jìn)行工作或使燈熄滅?！飫?dòng)態(tài)滅零輸入RBI作用：根據(jù)需要來(lái)熄滅顯示多位數(shù)字前后不必要的零，而在顯示0~9時(shí)不受影響，以提高視讀的清晰度。

★動(dòng)態(tài)滅零輸入RBO52將BI/RBO和RBI配合使用，可以實(shí)現(xiàn)多位數(shù)顯示時(shí)的“無(wú)效0消隱”功能。具有無(wú)效0消隱功能的多位數(shù)碼顯示系統(tǒng)533.4.5數(shù)據(jù)選擇器一、數(shù)據(jù)選擇器的基本概念及工作原理

數(shù)據(jù)選擇器——根據(jù)地址選擇碼從多路輸入數(shù)據(jù)中選擇一路，送到輸出。54例：四選一數(shù)據(jù)選擇器根據(jù)功能表，可寫(xiě)出輸出邏輯表達(dá)式：55由邏輯表達(dá)式畫(huà)出邏輯圖：568選1數(shù)據(jù)選擇器57二.典型應(yīng)用1.數(shù)據(jù)傳送1）多位數(shù)據(jù)并行輸入轉(zhuǎn)換成串行輸出01100111YtA0D0D1D2D3D4D5D6D7°A1A2SY7415101101110可編序列信號(hào)發(fā)生器582）進(jìn)行數(shù)據(jù)通信4路選擇器4路分配器A1A0A1A0D0D1D2D3D0D1D2D3發(fā)送端接收端公共傳輸線596061623.4.3.多位加法器四位并行相加串行進(jìn)位加法器B3A3CICOB2A2CICOB1A1CICOB0A0CICOC3C2C1C0S2S1S0S31.串行進(jìn)位加法器63