第3章組合邏輯電路

第三章組合邏輯電路3.1概述3.2組合邏輯電路的分析方法3.3組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法3.4常用中規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)組合模塊電路3.5用中規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)3.6組合電路中的競爭冒險(xiǎn)3.1概述組合邏輯電路：任意時(shí)刻的穩(wěn)定輸出僅取決于該時(shí)刻的輸入變量的取值，而與過去的輸出狀態(tài)無關(guān)?？驁D、函數(shù)表達(dá)式組合邏輯電路I0I1In-1Y0Y1Ym-1組合邏輯電路邏輯功能表示方法表示方法：輸出函數(shù)表達(dá)式邏輯電路圖真值表卡諾圖輸出變量與輸入變量之間的函數(shù)關(guān)系3.2組合邏輯電路的分析方法給出邏輯圖寫函數(shù)式并化簡列真值表分析邏輯功能例1&&&&1ABSCABABAABBABAABBAB寫函數(shù)式并化簡ABAABBS==AAB+BAB=AB+AB=A+BC=AB=AB列真值表=A+BSC=ABABCS0001101101100001AB+）SC本位和進(jìn)位位分析邏輯功能半加器，完成一位二進(jìn)制加法例2ABC&A&&&&BCBYABCAABCBABCCABCAABCBABCCY=寫函數(shù)式并化簡ABCAABCBABCCY=ABCAABCBABCC=++A=+（A+B+C）B+（A+B+C）C（A+B+C）=AB+AC+AB+BC+AC+BC=AB+BC+AC=AB+BC+AC或列真值表ABC000001010011100101110111Y=AB+BC+ACY01111110分析邏輯功能：三變量不一致電路3.3組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法分析設(shè)計(jì)要求寫函數(shù)式并化簡邏輯抽象列真值表畫邏輯圖設(shè)計(jì)要求邏輯圖設(shè)計(jì)題目:設(shè)計(jì)一個(gè)監(jiān)視交通信號(hào)燈工作狀態(tài)的邏輯電路。要求:每一組信號(hào)燈由紅、黃、綠三盞燈組成。正常工作情況下，只允許有一盞燈亮。而當(dāng)出現(xiàn)其他五種亮燈狀態(tài)時(shí)，電路發(fā)生故障，要求發(fā)出故障信號(hào)，以提醒維護(hù)人員前去修理。例3故障正常有故障信號(hào)無故障信號(hào)RYG

輸入輸出RYGZ00010010010001111000101111011111輸入變量(R、G、Y)：亮－‘1’滅－‘0’輸出變量（Z）：有故障－‘1’無故障－‘0’邏輯抽象真值表邏輯抽象真值表111001010001111001RYG真值表、函數(shù)式輸入輸出RYGZ00010010010001111000101111011111RYYGRGRYGZ=RYG+RYG+RYG+RYG+RYGZ=RY+YG+RG+RYG真值表函數(shù)式卡諾圖邏輯圖RYGZ11R1Y1G&RY&RG&YG&RYG加法器乘法器數(shù)值比較器編碼器碼組變換器譯碼器數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)分配器3.4常用中規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)組合模塊電路加法器加法器——實(shí)現(xiàn)兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)的加法運(yùn)算加法器分為：

半加器

全加器

半加器——只能進(jìn)行本位加數(shù)、被加數(shù)的加法運(yùn)算而不考慮低位進(jìn)位。由真值表直接寫出表達(dá)式:真值表ABCS0001101101100001被加數(shù)加數(shù)本位和進(jìn)位位畫出邏輯電路圖表達(dá)式如果想用與非門組成半加器，

則將上式用代數(shù)法變換成與非形式：邏輯圖邏輯符號(hào)全加器——能同時(shí)進(jìn)行本位數(shù)和相鄰低位的進(jìn)位信號(hào)的加法運(yùn)算。真值表ABCI000001010011100101110111COS0001011001101011AB+）SCOCI由真值表直接寫出邏輯表達(dá)式，再經(jīng)化簡和轉(zhuǎn)換得：根據(jù)邏輯表達(dá)式畫出全加器的邏輯電路圖：

邏輯符號(hào)多位數(shù)加法器4位串行進(jìn)位加法器超前進(jìn)位加法器多位數(shù)加法器數(shù)值比較器L=1表示A>BM=1表示A<BG=1表示A=BABLMG00011011001010100001真值表11&&≥1BALGM邏輯圖電路方框圖I0I1I2I3I4I5I6I7Y0Y1Y2二進(jìn)制代碼高低電平信號(hào)編碼器譯碼器編碼器

編碼器將輸入信號(hào)用二進(jìn)制編碼形式輸出的器件。一般而言，N個(gè)不同的信號(hào)，至少需要m位二進(jìn)制數(shù)編碼。

N和m之間滿關(guān)系:2m≥N>2m-1二進(jìn)制代碼高低電平信號(hào)N位m位普通編碼器10

0000

00解：（1）列出真值表：I0I1I2I3I4I5I6I7Y2Y1Y001

0000

0000

1000

0000

0100

0000

0010

0000

0001

0000

0000

1000

0000

01000001010011100101110111248種約束狀態(tài)（2）寫函數(shù)式（3）由表達(dá)式畫出邏輯圖：優(yōu)先編碼器

允許同時(shí)輸入兩個(gè)以上信號(hào)，編碼器選擇優(yōu)先級(jí)最高的輸入信號(hào)進(jìn)行編碼。

集成優(yōu)先編碼器舉例——74LS148（8線-3線）注意：該電路為反碼輸出。為選通輸入端(低電平有效)，為選通輸出端，為優(yōu)先擴(kuò)展輸出端。74LS148功能表×××××××0000××××××01001×××××011010××××0111011×××01111100××01111110101111111111×0111111110編碼器的擴(kuò)展用兩片74LS148優(yōu)先編碼器串行擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)的16線—4線優(yōu)先編碼器譯碼器

將輸入的二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換成特定的輸出信號(hào)2線—4線譯碼器74LS139的功能表GBAY3Y2Y1Y01×

×11

110

0

011

100

0

111

010

1

010

110

1

101

11GBAY3Y2Y1Y0試用二片2-4譯碼器組成3-8譯碼器GBAY3Y2Y1Y0GBAY3Y2Y1Y01A2A1A0Z0Z3Z4Z7二進(jìn)制譯碼器74LS138——3線—8線譯碼器真值表S1S2S3輸入輸出A2A1A0Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y70000010100111001011101110111111110111111110111111110111111110111111110111111110111111110Y0=A2A1A0Y1=A2A1A0Y2=A2A1A0Y3=A2A1A0Y4=A2A1A0Y5=A2A1A0Y6=A2A1A0Y7=A2A1A0A2A1A0=m0A2A1A0=m1A2A1A0=m2A2A1A0=m3A2A1A0=m4A2A1A0=m5A2A1A0=m6A2A1A0=m7Y0=m0Y1=m1Y2=m2Y3=m3Y4=m4Y5=m5Y6=m6Y7=m7用兩片74LS138擴(kuò)展為4線—16線譯碼器顯示譯碼器按顯示方式分，有字型重疊式、點(diǎn)陣式、分段式等。按發(fā)光物質(zhì)分，有半導(dǎo)體顯示器（發(fā)光二極管、(LED)數(shù)碼管）、液晶顯示器、熒光顯示器、氣體放電管顯示器等。顯示譯碼器按內(nèi)部連接方式不同，

七段數(shù)字顯示器分為共陽極和共陰極兩種。七段顯示譯碼器7447是一種與共陽極數(shù)字顯示器配合使用的集成譯碼器。顯示譯碼器與共陽極顯示器的連接圖將BI/RBO和RBI配合使用，可以實(shí)現(xiàn)多位數(shù)顯示時(shí)的“無效0消隱”功能。具有無效0消隱功能的多位數(shù)碼顯示系統(tǒng)數(shù)據(jù)選擇器指2m個(gè)輸入信號(hào)，根據(jù)m個(gè)地址輸入，選擇一個(gè)輸入信號(hào)傳送到輸出端的器件。根據(jù)功能表，可寫出輸出邏輯表達(dá)式：D0D1D2D3集成數(shù)據(jù)選擇器集成數(shù)據(jù)選擇器74151（8選1數(shù)據(jù)選擇器）8選1數(shù)據(jù)選擇器74151的真值表S用兩片74151組成“16選1”數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器的擴(kuò)展數(shù)據(jù)分配器根據(jù)m個(gè)地址輸入，將1個(gè)輸入信號(hào)傳送到2m個(gè)輸出端中的某1個(gè)1路-4路數(shù)據(jù)分配器真值表輸入輸出A1A0Y3Y2Y1Y000011011000D00D00D00D000用譯碼器設(shè)計(jì)一個(gè)“1線-8線”數(shù)據(jù)分配器3.5用中規(guī)模集成電路

實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)用集成數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)用譯碼器實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)用加法器實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)用集成數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)步驟：1）根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)的函數(shù)式，選用合適的數(shù)據(jù)選擇器；2）確定地址輸入變量，并據(jù)此將需要實(shí)現(xiàn)的函數(shù)式轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)與或式；3）寫出數(shù)據(jù)輸入端的邏輯表達(dá)式；4）畫出邏輯圖；例：實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)F=AB+BC1)根據(jù)觀察得出這是一個(gè)三變量函數(shù)，可用四選一的數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)，因而可選用74LS153;2)現(xiàn)選用B，C變量與數(shù)據(jù)選擇器的地址輸入端A1,A0對(duì)應(yīng);將函數(shù)式轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)與或式：F=AB+BC=ABC+ABC+1?BCF=AB+BC=ABC+ABC+1?BC=Am0+Am1+1?m33）寫出數(shù)據(jù)輸入端的邏輯表達(dá)式D0=AD1=AD2=0D3=14)畫出邏輯圖思考在設(shè)計(jì)步驟（2)中地址輸入端是否可以選用A、B或A、C,如果可以對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)與或式應(yīng)該是怎樣的？結(jié)果有什么不同嗎？選定B,C變量與數(shù)據(jù)選擇器輸入地址A1,A