電子技術(shù)第18章組合邏輯電路

清華大學(xué)電機(jī)系唐慶玉1997年制作如發(fā)現(xiàn)有人剽竊必定追究！第18章組合邏輯電路千島湖風(fēng)光千島湖畫(huà)面屬唐慶玉個(gè)人創(chuàng)作，青山緑水藍(lán)天白云，剽竊必究18.1組合邏輯電路的分析18.2組合邏輯電路的設(shè)計(jì)18.3TTL集成組合邏輯電路清華大學(xué)電機(jī)系電工學(xué)教研室唐慶玉編第18章組合邏輯電路18.1組合邏輯電路的分析18.2組合邏輯電路的設(shè)計(jì)18.3TTL集成組合邏輯電路

18.3.1數(shù)據(jù)選擇器

18.3.2譯碼器

18.3.3編碼器（不講）

18.3.4代碼轉(zhuǎn)換器（不講）

18.3.5加法器（自學(xué)）

18.3.6乘法器（不講）

18.3.7比較器18.1組合邏輯電路的分析特點(diǎn):

某一時(shí)刻的輸出狀態(tài)僅由該時(shí)刻電路的輸入信號(hào)決定,而與該電路在此輸入信號(hào)之前所具有的狀態(tài)無(wú)關(guān)。

組合邏輯電路：用各種門(mén)電路組成的，用于實(shí)現(xiàn)某種功能的復(fù)雜邏輯電路。分析方法：化簡(jiǎn)得出結(jié)論（邏輯功能）組合邏輯電路圖寫(xiě)出邏輯表達(dá)式例1：分析邏輯電路的功能異或門(mén)&&&&ABY例2：分析邏輯電路的功能S=0(低電平）：Y=AS=1(高電平）：Y=B本電路功能：二選一數(shù)據(jù)選擇器S=0時(shí)：#2門(mén)被封鎖，#1門(mén)開(kāi)通S=1時(shí)：#1門(mén)被封鎖，#2門(mén)開(kāi)通0電平對(duì)與門(mén)和與非門(mén)的封鎖作用：B&&&ASY1#1#2選擇數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)18.2組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法步驟:根據(jù)題意列真值表邏輯式化簡(jiǎn)卡諾圖化簡(jiǎn)寫(xiě)最簡(jiǎn)邏輯式例1:

交通燈故障監(jiān)測(cè)邏輯電路的設(shè)計(jì)。紅燈R黃燈Y綠燈G單獨(dú)亮正常黃、綠同時(shí)亮正常其它情況不正常設(shè)：燈亮為“1”，不亮為“0”，正常為“0”，不正常為“1”。RYGZ00010010010001101000101111011111列真值表RYG000011111011001100卡諾圖畫(huà)邏輯電路圖用基本邏輯門(mén)構(gòu)成邏輯電路RYG&111&&1Z要求用與非門(mén)(包括非門(mén)）構(gòu)成邏輯電路RYG&111&&Z&例2設(shè)計(jì)一個(gè)三人表決邏輯電路，要求:三人A、B、C各控制一個(gè)按鍵，按下為“1”，不按為“0”。多數(shù)（2）按下為通過(guò)。通過(guò)時(shí)L＝1，不通過(guò)L＝0。用與非門(mén)實(shí)現(xiàn)。ABCL00000010010001111000101111011111真值表LABC+5V要設(shè)計(jì)的邏輯電路用畫(huà)卡諾圖化簡(jiǎn)ABC000011111011110000BCACAB寫(xiě)出最簡(jiǎn)“與或”式用與非門(mén)實(shí)現(xiàn)邏輯電路&&&ABCL&18.3TTL集成組合邏輯電路18.3.1數(shù)據(jù)選擇器從多個(gè)數(shù)據(jù)中選擇出一個(gè)選擇，也叫多路轉(zhuǎn)換器其功能類(lèi)似一個(gè)多投開(kāi)關(guān)，是一個(gè)多輸入、單輸出的組合邏輯電路。ABYS輸入輸出選擇控制（1）2選1數(shù)據(jù)選擇器B&&&ASY1集成化后的型號(hào):74LS157，增加一個(gè)控制端G。

S

Y0A1B功能表ABYSG74LS15774LS157功能表

G

S

Y1000A01B思考題：從2個(gè)4位二進(jìn)制數(shù)中選擇一個(gè)，用74LS157，畫(huà)出電路圖。(2)4選1數(shù)據(jù)選擇器C0A1C3C2C1A0YG&&&&1COC1C2C311YA0A1&1G

G

A1A0Y1

0000C0001C1010C2

011C3功能表TTL集成電路：雙4選1數(shù)據(jù)選擇器型號(hào):74LS153思考題：從4個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)中選擇一個(gè)，用74LS153，畫(huà)出電路圖。

G

A1A0Y1

0000C0001C1010C2

011C3功能表&&123456&&78910111213141516地1Y1C01C11C21C3A2G2C22Y2C02C12C3B電源1G4選1數(shù)據(jù)選擇器（2）4選1數(shù)據(jù)選擇器（1）18.3.2譯碼器1.變量譯碼器用途:計(jì)算機(jī)中的地址譯碼電路常用類(lèi)型:2線—4線譯碼器型號(hào):74LS1393線—8線譯碼器型號(hào):74LS1384線—16線譯碼器型號(hào):74LS154(1)2線—4線譯碼器

BAY1Y3Y0Y2小圈表示輸出低電平有效真值表B

A

Y3

Y2

Y1

Y0001110011101101011110111畫(huà)關(guān)于Y0的卡諾圖BA01111100同理寫(xiě)出其他輸出量的邏輯式11&&&&Y0Y1Y2Y3BA2線—4線譯碼器（續(xù)）

集成電路雙2線—4線譯碼器74LS139功能表Y2BAY1Y30001110001110101010110110111Y0G1

1111AY0Y1Y2Y3&1&1&1&GB內(nèi)部邏輯電路圖BAY1Y3Y0Y2G引腳圖(2)3線—8線譯碼器74LS138(邏輯電路設(shè)計(jì)略)ABCY0Y1Y7G1G2BG2A引腳圖CBA000001只有Y1＝0，其它＝1111輸出只有Y0＝0，其它＝1只有Y7＝0，其它＝1功能表門(mén)控信號(hào)G1=1,G2A=G2B=0時(shí)(3)4線—16線譯碼器（74LS154）(邏輯電路設(shè)計(jì)略)ABCY0Y1Y15DG2G1輸入輸出引腳圖0001CBA0000只Y0＝0，其它＝11111D輸出當(dāng)G1=G2=0時(shí)只Y1＝0，其它＝1只Y15＝0，其它＝1功能表譯碼器的應(yīng)用舉例(1)模擬信號(hào)多路轉(zhuǎn)換的數(shù)字控制模擬電子開(kāi)關(guān)(由場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成）輸出模擬電壓數(shù)字控制信號(hào)輸入模擬電壓u0u1u2u32-4譯碼器BAY0Y1Y2Y3u模擬多路開(kāi)關(guān)型號(hào)：CD4052（第21章21.1節(jié)）(2)計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)器單元及輸入輸出接口的尋址或接口單元存儲(chǔ)器單元數(shù)據(jù)線地址線使能0單元1單元2單元3單元三態(tài)門(mén)三態(tài)門(mén)三態(tài)門(mén)三態(tài)門(mén)地址譯碼器A1A0Y0Y1Y2Y3

計(jì)算機(jī)中央控制單元

(CPU)地址線數(shù)n尋址范圍(可選擇的單元數(shù))222=4323=8424=1616(單片機(jī))216=64K(1K=1024)20(PC/XT)220=1M(1M=1KK)26(PC586)226=64M地址線條數(shù)和尋址范圍二進(jìn)制數(shù)（8421碼）二進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)00000000110010200113010040101501106011171000810019101010101111110012110113111014111115權(quán)重：每一位上的1所代表的十進(jìn)制數(shù)的大小稱(chēng)為權(quán)重。組成：用1和0兩個(gè)數(shù)字自稱(chēng)組成，逢2進(jìn)1。例：二進(jìn)制數(shù)1111.123+122+121+120=18+14+12+11=15小數(shù)點(diǎn)位置稱(chēng)為8421碼另外還有5421碼、2421碼、余3碼、格雷碼等。二—十進(jìn)制碼（BCD碼）

用4位二進(jìn)制數(shù)0000-1001分別代表十進(jìn)制數(shù)0-9，稱(chēng)為二—十進(jìn)制數(shù)，又稱(chēng)為BCD碼（BinaryCodedDecimal）BCD碼2.七段顯示譯碼器

用于將數(shù)字儀表、計(jì)算機(jī)、和其它數(shù)字系統(tǒng)中的測(cè)量數(shù)據(jù)、運(yùn)算結(jié)果譯成十進(jìn)制數(shù)顯示出來(lái)。數(shù)字、文字、符號(hào)代碼顯示譯碼器顯示器（數(shù)碼管）a-g:控制信號(hào)高電平時(shí),對(duì)應(yīng)的LED亮低電平時(shí),對(duì)應(yīng)的LED滅abcdefg七段LED數(shù)碼管發(fā)光二極管（LED）abgabg共陰極數(shù)碼管七段數(shù)碼管顯示譯碼器abcdefgabcdefg七段數(shù)碼管顯示譯碼器真值表顯示譯碼器DCBA輸入數(shù)據(jù)（BCD碼）DCBA

a

b

c

d

e

fg00000111111001000101100001BCD碼顯示譯碼器輸出十進(jìn)制數(shù)顯示字形顯示譯碼器真值表十進(jìn)制數(shù)DCB

A

abcdefg

顯示字形

0000011111100100010110000120010110110123001111110013401000110011450101101101156011000111116701111110000781000111111189100111100119先設(shè)計(jì)輸出a的邏輯表達(dá)式DCBA00110100100111101111111000同理，可求出b~g的邏輯表達(dá)式，從而畫(huà)出顯示譯碼器的電路圖。

將此電路圖集成化，得到七段顯示譯碼器的集成電路74LS48。七段數(shù)碼管顯示譯碼器74LS48電源＋5VBI/RBO74LS48GNDVcc地DCBAabdfegcLTRBI輸入數(shù)據(jù)輸出控制信號(hào)控制端名稱(chēng)：LT：測(cè)試端BI：滅燈輸入端RBI：滅零輸入端RBO：滅零輸出端滅燈：BI為0時(shí)，使a~g=0，七段全滅。

輸入數(shù)據(jù)為0時(shí)滅燈：RBI為0且D～A＝0時(shí)，使a~g=0，七段全滅。測(cè)試：LT為0時(shí)，使a~g=1,七段全亮，顯示“8”，說(shuō)明工作正常?？刂贫斯δ埽簻缌爿敵觯寒?dāng)RBI＝0且D～A＝0時(shí)，RBO=0；否則RBO＝1OC門(mén)輸出內(nèi)有2k上拉電阻數(shù)碼管七段數(shù)碼管顯示譯碼器74LS48RBI和RBO配合使用，可使多位數(shù)字顯示時(shí)的最高位及小數(shù)點(diǎn)后最低位的0不顯示

輸入數(shù)據(jù)為0時(shí)滅燈：RBI為0且D～A＝0時(shí)，使a~g=0，七段全滅。滅零輸出：當(dāng)RBI＝0且D～A＝0時(shí)，RBO=0；否則RBO＝1LS487RBIRBORBIRBORBIRBORBIRBORBIRBORBIRBORBIRBORBIRBORBIRBORBIRBO“1”“1”DCBA=0000DCBA=0000DCBA=0101DCBA=0000DCBA=0111DCBA=0000DCBA=0000DCBA=1000DCBA=0000DCBA=000000080007500008000750七段顯示譯碼器74LS48與數(shù)碼管的連接控制端不用時(shí)，通過(guò)4.7k電阻吊高電平。OC門(mén)輸出，每個(gè)輸出內(nèi)部都有2k的上拉電阻。+5V2k內(nèi)部上拉電阻+5Vabcdefg74LS48GNDVcc電源+5VDCBAabdfegcLTBIRBI輸入信號(hào)(BCD碼)共陰極數(shù)碼管譯碼器輸出為0時(shí)的等效電路“0”滅譯碼器輸出開(kāi)路時(shí)的等效電路+5V亮2k18.3.7比較器比較器的功能:比較兩個(gè)數(shù)碼A和B的大小輸入比較輸出YA>B

輸出YA=B

輸出YA<B若A>B100若A=B010若A<B001例3：設(shè)計(jì)一位比較器。功能表A

B

YA>BYA=BYA<B00010010011010011010邏輯表達(dá)式根據(jù)邏輯式，畫(huà)出邏輯電路圖（略）思考題：如何設(shè)計(jì)二位比較器？（A=a1a0

，B=b1b0）4位集成比較器74LS85輸出A數(shù)據(jù)輸入B數(shù)據(jù)輸入級(jí)聯(lián)輸入A3A2A1A0B3B2B1B0(A>B)OUT(A=B)OUT(A<B)OUT74LS85引腳圖(A>B)IN(A=B)IN(A<B)IN

功能：兩個(gè)4位二進(jìn)制數(shù)比較，可以多片級(jí)聯(lián)構(gòu)成8位比較器、16位比較器。74LS85功能表

數(shù)碼輸入

級(jí)聯(lián)輸入

輸出A3B3A2B2A1B1A0B0A>B

A=B

A<B

A>B

A=B

A<B

A3>

B3

100A3<

B3

001A3=B3A2>B2

100

A2<B2

001

A2=B2A1>B1

100

A1<B1

001

A1=B1A0>B0

100

A0<B0

001

A0=B0

100

10001001000

1001+5VA3~A0B3~B0低4位A7~A4B7~B4高4位輸出例4:

用兩片4位比較器74LS85組成兩個(gè)8位數(shù)碼比較器(兩個(gè)8位數(shù)碼為：A=A7～A0,B=B7～B0）A3A2A1A0B3B2B1B0(A>B)OUT(A=B)OUT(A<B)OUT(A>B)IN(A=B)IN(A<B)INA3A2A1A0B3B2B1B0(A>B)OUT(A=B)OUT(A<B)OUT(A>B)IN(A=B)IN(A<B)IN74LS8574LS8518.3.5加法器(1)半加器0+)00半加器真值表AB

C00000110101011010+)111+)0