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組合邏輯電路的設計方法3.4常用中規(guī)模標準組合模塊電路3.5用中規(guī)模集成電路實現組合邏輯函數3.6組合電路中的競爭冒險3.1概述組合邏輯電路：任意時刻的穩(wěn)定輸出僅取決于該時刻的輸入變量的取值，而與過去的輸出狀態(tài)無關?？驁D、函數表達式組合邏輯電路I0I1In-1Y0Y1Ym-1組合邏輯電路邏輯功能表示方法表示方法：輸出函數表達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關系3.2組合邏輯電路的分析方法給出邏輯圖寫函數式并化簡列真值表分析邏輯功能例1&&&&1ABSCABABAABBABAABBAB寫函數式并化簡ABAABBS==AAB+BAB=AB+AB=A+BC=AB=AB列真值表=A+BSC=ABABCS0001101101100001AB+）SC本位和進位位分析邏輯功能半加器，完成一位二進制加法例2ABC&A&&&&BCBYABCAABCBABCCABCAABCBABCCY=寫函數式并化簡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組合邏輯電路的設計方法分析設計要求寫函數式并化簡邏輯抽象列真值表畫邏輯圖設計要求邏輯圖設計題目:設計一個監(jiān)視交通信號燈工作狀態(tài)的邏輯電路。要求:每一組信號燈由紅、黃、綠三盞燈組成。正常工作情況下，只允許有一盞燈亮。而當出現其他五種亮燈狀態(tài)時，電路發(fā)生故障，要求發(fā)出故障信號，以提醒維護人員前去修理。例3故障正常有故障信號無故障信號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、函數式輸入輸出RYGZ00010010010001111000101111011111RYYGRGRYGZ=RYG+RYG+RYG+RYG+RYGZ=RY+YG+RG+RYG真值表函數式卡諾圖邏輯圖RYGZ11R1Y1G&RY&RG&YG&RYG加法器乘法器數值比較器編碼器碼組變換器譯碼器數據選擇器數據分配器3.4常用中規(guī)模標準組合模塊電路加法器加法器——實現兩個二進制數的加法運算加法器分為：

半加器

全加器

半加器——只能進行本位加數、被加數的加法運算而不考慮低位進位。由真值表直接寫出表達式:真值表ABCS0001101101100001被加數加數本位和進位位畫出邏輯電路圖表達式如果想用與非門組成半加器，

則將上式用代數法變換成與非形式：邏輯圖邏輯符號全加器——能同時進行本位數和相鄰低位的進位信號的加法運算。真值表ABCI000001010011100101110111COS0001011001101011AB+）SCOCI由真值表直接寫出邏輯表達式，再經化簡和轉換得：根據邏輯表達式畫出全加器的邏輯電路圖：

邏輯符號多位數加法器4位串行進位加法器超前進位加法器多位數加法器數值比較器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I0I1I2I3I4I5I6I7Y0Y1Y2二進制代碼高低電平信號編碼器譯碼器編碼器

編碼器將輸入信號用二進制編碼形式輸出的器件。一般而言，N個不同的信號，至少需要m位二進制數編碼。

N和m之間滿關系:2m≥N>2m-1二進制代碼高低電平信號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

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0000

0001

0000

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1000

0000

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

允許同時輸入兩個以上信號，編碼器選擇優(yōu)先級最高的輸入信號進行編碼。

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)先擴展輸出端。74LS148功能表×××××××0000××××××01001×××××011010××××0111011×××01111100××01111110101111111111×0111111110編碼器的擴展用兩片74LS148優(yōu)先編碼器串行擴展實現的16線—4線優(yōu)先編碼器譯碼器

將輸入的二進制代碼轉換成特定的輸出信號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、點陣式、分段式等。按發(fā)光物質分，有半導體顯示器（發(fā)光二極管、(LED)數碼管）、液晶顯示器、熒光顯示器、氣體放電管顯示器等。顯示譯碼器按內部連接方式不同，

七段數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，可以實現多位數顯示時的“無效0消隱”功能。具有無效0消隱功能的多位數碼顯示系統(tǒng)數據選擇器指2m個輸入信號，根據m個地址輸入，選擇一個輸入信號傳送到輸出端的器件。根據功能表，可寫出輸出邏輯表達式：D0D1D2D3集成數據選擇器集成數據選擇器74151（8選1數據選擇器）8選1數據選擇器74151的真值表S用兩片74151組成“16選1”數據選擇器數據選擇器的擴展數據分配器根據m個地址輸入，將1個輸入信號傳送到2m個輸出端中的某1個1路-4路數據分配器真值表輸入輸出A1A0Y3Y2Y1Y000011011000D00D00D00D000用譯碼器設計一個“1線-8線”數據分配器3.5用中規(guī)模集成電路

實現組合邏輯函數用集成數據選擇器實現組合邏輯函數用譯碼器實現組合邏輯函數用加法器實現組合邏輯函數用集成數據選擇器實現組合邏輯函數步驟：1）根據需要實現的函數式，選用合適的數據選擇器；2）確定地址輸入變量，并據此將需要實現的函數式轉換成對應的標準與或式；3）寫出數據輸入端的邏輯表達式；4）畫出邏輯圖；例：實現邏輯函數F=AB+BC1)根據觀察得出這是一個三變量函數，可用四選一的數據選擇器實現，因而可選用74LS153;2)現選用B，C變量與數據選擇器的地址輸入端A1,A0對應;將函數式轉換成對應的標準與或式：F=AB+BC=ABC+ABC+1?BCF=AB+BC=ABC+ABC+1?BC=Am0+Am1+1?m33）寫出數據輸入端的邏輯表達式D0=AD1=AD2=0D3=14)畫出邏輯圖思考在設計步驟（2)中地址輸入端是否可以選用A、B或A、C,如果可以對應的標準與或式應該是怎樣的？結果有什么不同嗎？選定B,C變量與數據選擇器輸入地址A1,A