電工學-第12章組合邏輯電路

第12章組合邏輯電路12.1集成基本門電路12.2集成復合門電路12.3組合邏輯電路的分析12.4組合邏輯電路的設(shè)計12.5編碼器12.6譯碼器作業(yè)：12.1.1；12.2.1；12.2.2；12.2.3；12.3.1；12.3.2；12.3.4；12.3.5；12.3.8；12.4.2；12.4.31(一)或門電路或邏輯或門電路(或門)：完成或邏輯關(guān)系的電路習慣上規(guī)定：高電平低電平正邏輯10負邏輯0112.1集成基本門電路在邏輯電路中，用電位的高低來描述條件的具備與事件的發(fā)生。2一、或門電路(有一個條件滿足，事件發(fā)生)＋UABF≥1ABF011100011011A

BF

真值表F＝A＋BA＋0

=

AA＋1

=

1A＋A

=

AA＋A=1或運算（邏輯加）或邏輯和或門3或門除實現(xiàn)或邏輯關(guān)系外，還可以起控制門的作用信號輸入端信號控制端當

B=0時，F(xiàn)=A門打開A信號進入當

B=1時，F(xiàn)=1

門關(guān)閉輸出與A信號無關(guān)4例12.1.1下圖所示為一保險柜的防盜報警電路。保險柜的兩層門上各裝有一個開關(guān)S1和S2。門關(guān)上時，開關(guān)閉合。當任一層門打開時，報警燈亮，試說明該電路的工作原理。+5V≥1S1S21kΩ1kΩ30ΩEL分析：開關(guān)S1和S2任一個打開時，報警燈亮。S1閉合“0”打開“1”

S2閉合“0”打開“1”

輸出F=S1+S25二、與門電路(所有條件滿足，事件發(fā)生)F＝A·BA·0

=

0A·1

=

AA·A

=

A000100011011AB＋UFA

BF

真值表A·A=0&ABF與運算（邏輯乘）與邏輯和與門6與門除實現(xiàn)與邏輯關(guān)系外，也可以起控制門的作用當B=1時，F(xiàn)=A門打開當B=0時，F(xiàn)=0

門關(guān)閉信號輸入端信號控制端&第11章組合邏輯電路7三、非門電路(條件不滿足，事件發(fā)生)A＋UFR1AF0110F=A非運算（邏輯非）AF

真值表0=11=

0A=A非邏輯和非門812.2集成復合門電路TTL電路(Transistor-TransistorLogicCircuit)CMOS電路(ComplementoryMosCircuit)CT1000通用系列CC0000~CC4000CT2000高速系列CT4000低功耗系列CT30009一、或非門電路F≥1AB100000011011A

BF真值表F

=

A＋B或非門規(guī)律：任1則0全0則110二、與非門電路F&AB111000011011A

BF真值表F

=

A·

B與非門規(guī)律：任0則1全1則011

TTL與非門原理電路A=0，B=0，A=0，B=1，A=1，B=0，F(xiàn)=1T1

處于飽和狀態(tài)T3

導通T2

和T4

處于截止狀態(tài)A=1，B=1，T1和T3處于截止狀態(tài)T2和T4處于飽和導通F=0TTL與非門+5VT4RB1RC2RC3ABFT1T2T3RE23.6V0V12134組2輸入與門封裝形式：陶方扁平4組2輸入與非門封裝形式：雙列直插14三、三態(tài)與非門（有第三種高阻狀態(tài)）邏輯符號邏輯功能:F&ABE

ENE=0F=ZE=1

F=A·BE=1

F=ZE=

0

F=A·BF&ABE

EN15例12.2.1試利用與非門來組成非門、與門和或門。(b)與門(c)或門(a)非門F=A·A=AF=A·B=A·BF=A·B=A+B解：&AF&&&FAB&&FAB1612.3組合邏輯電路的分析一、組合邏輯電路由輸入變量(即A和B)開始，逐級推導出各個門電路的輸出，最好將結(jié)果標明在圖上。二、分析步驟(2)利用邏輯代數(shù)對輸出結(jié)果進行變換或化簡。三、邏輯代數(shù)簡介

由門電路組成的邏輯電路叫組合邏輯電路。邏輯變量只取0、1

兩個值。17公式名稱公式內(nèi)容自等律A+0=AA·1=A0-1律A+1=1A·0=0重疊律A+A=AA

·A=A互補律復原律A=A表12.3.1邏輯代數(shù)的基本公式（1）18公式名稱公式內(nèi)容交換律結(jié)合律分配律吸收律

反演律(摩根定律)A+B=B+AA

·B=B·AA+(B+C)=B+(C+A)=C+(A+B)A·(B

·

C)=B

·(C

·

A)=C

·(A

·

B)A+(B·C)=(A+B)·(A+C)A

·(B

+

C)=(A·B)+(A·C)A+(A·B)=AA

·(A

+

B)=A

A·B=A+B

A+B=A·B

表12.3.1邏輯代數(shù)的基本公式（2）19B·ABA·ABAB例12.1分析圖示邏輯電路的功能。

ABF&&&&A·AB·B·AB(1)由輸入變量(即A和B)開始，逐級推導出各個門電路的輸出，最好將結(jié)果標明在圖上。20&&&&(反演律)(反演律)(分配律)(自等律)(2)利用對輸出結(jié)果進行變換或化簡。邏輯代數(shù)例12.1分析圖示邏輯電路的功能。

21&&&&(3)列出真值表。第11章組合邏輯電路22&&&&(4)確定電路的邏輯功能。異或門：A、B相同時，F(xiàn)=0A、B不同時，F(xiàn)=1第11章組合邏輯電路23F=AB+AB=AB+AB=AB

異或門=1ABF1=1ABF

1F=1ABF

同或門=24公式名稱公式內(nèi)容公式名稱公式內(nèi)容自等律A+0=AA·1=A交換律A+B=B+AA

·B=B·A0-1律A+1=1A

·0=0

結(jié)合律A+(B+C)=B+(C+A)=C+(A+B)A·(B

·

C)=B

·(C

·

A)=C

·(A

·

B)重疊律A+A=AA

·A=A分配律A+(B·C)=(A+B)·(A+C)A

·(B

+

C)=(A·B)+(A·C)互補律吸收律A+(A·B)=AA

·(A

+

B)=A復原律反演律(摩根定律)邏輯代數(shù)的基本公式第11章組合邏輯電路25名稱邏輯符號邏輯表達式或門與門非門或非門與非門表12.3.3常用門電路的邏輯符號和邏輯表達式≥1ABF&ABFF&ABF≥1AB1AFF=A＋BF=A·BF=A

F=

A·

B

F=

A＋B

2627例12.3.1

分析圖示密碼鎖電路的密碼。S+5VABCDEF1F2111ABCDEF1=1·ABCDE=1——開鎖信號。10101=

1——報警信號。11111密碼為：10101。ABCDEF2=1·ABCDE解：

2812.4組合邏輯電路的設(shè)計二進制加法:被加數(shù)+加數(shù)+低位來的進位數(shù)=本位的和+向高位的進位半加器:不考慮從低位來的進位數(shù)全加器:考慮從低位來的進位數(shù)29(一)半加器設(shè)計的一般步驟：(1)根據(jù)邏輯功能列出真值表。輸入信號：加數(shù)被加數(shù)輸出信號：本位的和向高位的進位數(shù)第11章組合邏輯電路00101001ABFC00011011兩個一位二進制數(shù)本位和進位位3000101001ABFC00011011最小項：輸入變量為“1”取原變量，“0”取反變量，所有輸入用“與”的關(guān)系寫出。最小項個數(shù)：n個輸入變量,有2n最小項。最小項特點：輸入每種狀態(tài)只對應一個最小項；一個每個最小項只有在輸入取它對應的數(shù)值時,輸出為“1”真值表——邏輯表達式？輸出F邏輯表達式=F為“

1”時對應的所有最小項的“或”31(2)根據(jù)真值表寫出邏輯表達式。異或與(3)根據(jù)邏輯表達式畫出邏輯電路。=1&Σ邏輯符號第11章組合邏輯電路32(二)全加器邏輯功能輸入信號：加數(shù)被加數(shù)從低位來的進位輸出信號：本位的和向高位的進位數(shù)真值表第11章組合邏輯電路33真值表邏輯表達式F=真值為1各行的乘積項的邏輯和=真值為0各行的乘積項的邏輯和第11章組合邏輯電路34邏輯表達式化簡電路圖第11章組合邏輯電路35(4)根據(jù)邏輯表達式畫出邏輯電路AiBiAiBi

Fi

Ci

COAiBi∑1(Ai

Bi

)

Ci－１(Ai

Bi

)

Ci－1CO∑Ci－1Fi

=

Ai

Bi

Ci－1Ci=（Ai

Bi）Ci－1+

AiBi

Ai

Bi

Ci－1Fi

Ci

∑CICO全加器全加器化簡電路圖邏輯符號36四位全加器邏輯圖：ΣΣΣΣ第11章組合邏輯電路3754LS283LMQB四位二進制加法器帶快速進位封裝形式：陶引載體第11章組合邏輯電路3812.5編碼器控制信息編碼器二進制代碼編碼器的分類可實現(xiàn)編碼功能的組合邏輯電路。普通編碼器優(yōu)先編碼器二進制編碼器二-十進制編碼器39一、普通編碼器每次只允許輸入一個控制信息的編碼器。

1.二進制編碼器將輸入信號編成二進制代碼的電路。2n個n位編碼器高低電平信號二進制代碼40當n=2時，即為4線－2線編碼器：

四個需要編碼的信號

兩位二進制代碼F1F2A0A1A2A3二進制編碼器0001101

1輸入F1

F2A0A3A1A24線-2線編碼器412.二－十進制編碼器（BCD碼）十進制數(shù)0~9：0000~1001

（8421BCD碼）例如十進制數(shù)357用二進制數(shù)表示為：001101010111鍵控二－十進制編碼器:輸入端：十個按鍵A0~A9輸出端：F1~F435742表12.5.2編碼器真值表A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9F4F3F2F101111111110000

10111111110001

1101111111001011101111110011111101111101001111101111010111111101110110

11111110110111

1111111101100011111111101001編碼器表達式F1

=A1

A3

A5

A7

A9F2

=A2

A3

A6

A7

F3

=A4

A5

A6

A7

F4

=A8

A943編碼器電路A0&

≥1&G4&G1&G3&G21kΩ×10F4F3F1F2+5VSELA4A5A6A7A8A9A3A2A1G5G644當有鍵按下時，S=1燈亮當所有鍵未按下時，S=0燈不亮區(qū)分：當所有鍵都未按下時，輸出

0000當A0鍵按下時，輸出0000S=A0

·F1+F2+F3+F4

=A0

+F1+F2+F3+F445表12.5.2優(yōu)先權(quán)編碼器真值表如果同時有多個信號輸入，輸出的是數(shù)碼大的輸入信號對應的代碼。二、優(yōu)先權(quán)編碼器A1A2A3A4A5A6A7A8A9F4F3F2F111111111111110111111111110?011111111101?

?

01111111100??

?

0111111011??

?

?011111010?

?

?

?

?

01111001?

?

?

?

?

?

0111000?

?

?

?

?

?

?010111?

?

?

?

?

?

?

?

001104612.6譯碼器將具有特定含義的二進制代碼變換成一定n位二進制代碼輸入2n種狀態(tài)2n種輸出譯碼器二進制數(shù)代碼按其編碼時的原意翻譯成對應的信號輸出一、二進制譯碼器的輸出信號，以表示二進制代碼的原意，這一實現(xiàn)譯碼功能的組合電路為譯碼器。過程稱為譯碼。47n=2時即為2線－4線譯碼器：

F1＝E

A2Ａ1A2A1F1F2F3F4E111F3＝E

A2Ａ1F2＝E

A2Ａ1

F4＝E

A2Ａ1?

?

00011011低電平譯碼

EA1

A2

F1

F2F3

F410功能表11110111101111011110=E+A1+A2=E+A1+A2譯碼器電路=E+A1+A2=E+A1+A248二、顯示譯碼器1.數(shù)碼顯示器共陽極共陰極abcdefg＋UCCabcde

fgLED顯示器的兩種接法abdefgcfgabedch49二、顯示譯碼器輸入輸出A4A3A2A1

abcdefg顯示0000

000100100011010001010110011110001001表12.6.2顯示譯碼器功能表1111110011000011011011