[工学]数字电路基础第4章ppt

(4-1)第四章 组合逻辑电路4.1 概述4.2 组合逻辑电路的分析方法和设计方法4.3 常用的组合逻辑电路4.4 组合逻辑电路中的竞争 冒险现象组合逻辑要点(4-2)用门电路构成的常见组合电路的分析和设计掌握优先编码器、译码器、数据选择器与全加器等中规模集成电路模块原理，可熟练应用典型中规模集成电路设计组合逻辑电路。组合逻辑要点返回主目录(4-3)组合电路：组合电路的输出与电路的历史状态无关 (不含记忆元件 )。本章重点 讲解组合逻辑电路的 分析方法 和 设计方法 。4.1 概述任意时刻的输出信号仅取决于该时刻的输入信号。(4-4)组合逻辑电路中不能包含有 存储单元 。逻辑功能的描述返回主目录组合逻辑 电路组合逻辑电路的框图(4-5)4.2 组合逻辑电路的分析方法和设计方法(4-6)4.2.1 组合逻辑电路的分析方法逻辑图逻辑表达式1 1 最简与或表达式化简2 2 从输入到输出逐级写出(4-7)最简与或表达式3 真值表3 4 电路的逻辑功能当输入 A、 B、 C中有 2个或 3个为1时，输出 Y为 1，否则输出 Y为0。所以这个电路实际上是一种3人表决用的组合电路：只要有2票或 3票同意，表决就通过。4 (4-8)4.2.2 组合逻辑电路的设计方法一 . 进行逻辑抽象1. 分析事件的因果关系，确定 输入变量和输出变量 。2. 定义 逻辑状态 的含义。3. 根据给定的事件 因果关系 ，列出逻辑 真值表 。二 . 写出逻辑函数式。三 . 选定器件类型。SSI(Small Scale Integrated ) 设计：最简MSI设计： 与选用的 MSI函数式类同四 . 将逻辑函数式化简或变换。五 . 画出逻辑电路图设计组合逻辑电路的原则和一般步骤(4-9)真值表电路功能描述例例 ：设计一个楼上、楼下开关的控制逻辑电路来控制楼梯上的路灯，使之在上楼前，用楼下开关打开电灯，上楼后，用楼上开关关灭电灯；或者在下楼前，用楼上开关打开电灯，下楼后，用楼下开关关灭电灯。设楼上开关为 A，楼下开关为 B，灯泡为 Y。并设 A、 B 闭合时为 1，断开时为 0；灯亮时 Y 为 1，灯灭时 Y 为 0。根据逻辑要求列出真值表 。 1 穷举法1 (4-10)2 逻辑表达式或卡诺图最简与或表达式化简3 2 已为最简与或表达式4 逻辑变换5 逻辑电路图用与非门实现 用异或门实现(4-11)真值表电路功能描述例例 ： 用与非门设计一个举重裁判表决电路。设举重比赛有 3个裁判，一个主裁判和两个副裁判。杠铃完全举上的裁决由每一个裁判按一下自己面前的按钮来确定。只有当两个或两个以上裁判判明成功，并且其中有一个为主裁判时，表明成功的灯才亮。设主裁判为变量 A，副裁判分别为 B和 C；表示成功与否的灯为 Y，根据逻辑要求列出真值表。 1 穷举法 1 2 2 逻辑表达式(4-12)3 卡诺图最简与或表达式化简4 5 逻辑变换6 逻辑电路图3 4 11 1Y= AB +AC5 6 化简(4-13)例 4.2.2 设计一个监视交通信号灯状态的逻辑电路如果信号灯出现故障，Z为 1RAGZ(4-14)解 : 一 . 逻辑抽象 :输入变量 : 红 ,黄 ,绿 R,A,G灯亮为 1输出变量 :工作状态 Z=0, 发生故障 Z=1(4-15)二 . 逻辑式三 . 化简四 . 逻辑图1. 用与门、或门实现2. 用与非门实现3. 用与或非门实现最简与或非表达式可以通过合并卡诺图上的 0, 然后求反得到 .(4-16)(4-17)返回主目录(4-18)4.3 常用的组合逻辑电路4.3.1 编码器编码 : 在选定的一系列二值代码中赋予每个代码以固定的含意 .将输入的每个高 /低电平信号变成一个对应的二进制代码(4-19)一 . 普通编码器图 4.3.1 3位二进制（ 8线 3线）编码器的框图特点 ：任何时刻只允许 输入一个编码信号。例 :3位二进制普通编码器输 入 输 出I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 Y2 Y1 Y01 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 0 0 0 10 0 1 0 0 0 0 0 0 1 00 0 0 1 0 0 0 0 0 1 10 0 0 0 1 0 0 0 1 0 00 0 0 0 0 1 0 0 1 0 10 0 0 0 0 0 1 0 1 1 00 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1(4-20)图 4.3.2 3位二进制编码器利用无关项化简：(4-21)二、优先编码器图 4.3.3 8线 -3线优先编码器低电平 特点 ：允许同时输入两个以上的编码信号，但只对其中优先权最高的一个进行编码。 例： 8线 -3线优先编码器 （设 I7优先权最高 I0优先权最低）当 ，编码输出为 :(4-22)真值表(4-23)输入低电平有效，输出反码形式 。扩展功能 :编码器工作 . 级别最高 , 其他依此类推 .控制端 .的低电平信号表示 “无编码信号输入 ”.选通输出端 和 扩展端 用于扩展编码功能 .的低电平信号表示 “有编码信号输入 ”.(4-24)只要把第 (1)片的 “无编码信号输入 ”信号 作为第(2)片的选通输入信号 . 当第 (1)片有编码信号输入时 ,它的 ,无编码信号输入时 ,正好可以用它作为输出编码的 第四位 .输入为低电平有效，输出为原码。例 4.3.1：试用两片 74HC148 接成 16线 -4线 优先编码器，将 16个低电平输入信号编为 0000 1111 16个 4位二进制代码。其中 的优先级最高， 的优先级最低。的信号编成了 1011这个代码 .的信号编成了 0101这个代码 .解 : . 只有 均无编码申请时 , 才允许对 的输入信号编码 .(4-25) 第一片为高优先权 只有 (1)无编码输入时， (2)才允许工作 第 (1)片 时表示对 的编码 低 3位输出应是两片的输出的 “或 ”(4-26)(4-27)三、 二 十进制编码器二 十进制优先编码器 74LS147逻辑图 逻辑式 真值表 功能输入为低电平有效，输出为反码形式的 BCD码。优先权最高 , 为最低 . 逻辑表达式(4-28)图 4.3.5 二十进制优先编码器 74LS147的逻辑图(4-29)真值表(4-30)4.3.2 译码器 译码：将每个输入的二进制代码译成对应的输出高、低电平信号。 常用的有：二进制译码器，二 -十进制译码器，显示译码器等一、二进制译码器例： 3线 8线译码器输 入 输 出A2 A1 A0 Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 0