组合逻辑电路全加器.ppt

第五章 组合逻辑电路,数字电路分为两类,1. 组合逻辑电路：,2. 时序逻辑电路：,电路在任何时刻建立,的稳定的输出仅仅取决于电路在该时刻输入的取值组合。,要求掌握：,1. 组合逻辑电路的分析与设计方法；,2. 常用组合逻辑功能部件的使用。,第一节 组合逻辑电路的分析和设计方法,1、写出逻辑表达式：,A,B,C,B,例1:分析图示电路的逻辑功能。,B C F,0 0 0,0 1 1,1 0 1,1 1 0,2、列出真值表：,3、功能描述：,4、评价电路：,当输入相同时 F=0 当输入不同时 F=1 是二变量输入异或门。,本电路用五块门电路组成二变量输入异或门，显然用一块异或门即可。,例2:分析图示电路的逻辑功能。,1.写出逻辑函数表达式：,2、列真值表,3、电路功能描述：,将余三码转换为BCD8421码的代码转换电路,分析步骤：,1. 写出输出逻辑函数表达式,2. 列真值表,3. 电路功能描述,4. 评价电路,第一步：,P = A B,Q = C D,F = P Q,A B C D F,0 0 0 0 1,0 0 0 1 0,0 0 1 0 0,0 0 1 1 1,0 1 0 0 0,0 1 0 1 1,0 1 1 0 1,0 1 1 1 0,1 0 0 0 0,1 0 0 1 1,1 0 1 0 1,1 0 1 1 0,1 1 0 0 1,1 1 0 1 0,1 1 1 0 0,1 1 1 1 1,该电路是偶校验电路。,第三步：功能描述。,从真值表中可以看出：当A，B，C，D 四个输入中有偶数个 1 时（包括全0)，输出为1，输入中有奇数个 1 时，输出为0.,第二步：列真值表,例3:分析图示电路的逻辑功能。,写出逻辑函数表达式。,= A B C D,组合逻辑电路设计步骤：,1、将文字描述的逻辑命题，转换为真值表,a、 分析事件的因果关系，确定输入和输出变量。一般总是把引起事件的原因定为输入变量，把引起事件的结果定为输出变量。,b、定义逻辑状态的含义。即确定 0，1 分别代表输入、输出变量的两种不同状态。,C、根据因果关系列出真值表。,2、 由真值表写出逻辑表达式，并进行化简。化简形式应根据所选门电路而定 。,3、 画出逻辑电路图。,组合逻辑电路的设计方法,例1：设计一个检视交通信号灯工作状态的逻辑电路。每一组信号灯由红、黄、绿三盏灯组成。正常工作情况下，任何时刻必有一盏灯亮，而且只允许有一盏灯亮。其它情况出现，电路发生故障，要求设计一个故障检测电路，提醒维护人员修理。,1、 确定输入、输出变量。,取红、绿、黄三盏灯的状态为输入变量，分别用R、A、G表示，并规定灯亮为1，不亮为0。,取故障信号为输出变量，以Z表示，并规定正常工作状态输出Z为0，发生故障输出Z为1。,根据题意列真值表。,2、 由真值表写出逻辑函数式并化简,组合逻辑电路的设计方法, 由最简与或式直接可以用与门和或门组成最简单的逻辑电路。,由与非门实现,3、选用小规模集成电路实现,组合逻辑电路的设计方法,用与或非门实现,利用填1格，圈0格，,等式两边求反，得出与或非表达式。,最后画出用与或非门实现的逻辑电路图。,组合逻辑电路的设计方法,第二节 常用组合逻辑电路,常用组合逻辑电路种类很多，主要有全加器、译码器、编码器、数据选择器、多路分配器、数值比较器、奇偶检验电路等。,常用组合电路均有中规模集成电路（MSI)产品。,MSI组合部件具有功能强、兼容性好、体积小、功耗低、使用灵活等优点，因此得到广泛应用。本节主要介绍几种典型MSL组合逻辑部件的功能及应用。,一、全加器 (full-adder),1、实现一位二进制数全加运算的电路,输入：被加数,Ai,加数,Bi,低位进位,CIi,输出：相加和,Si,进位输出,COi,Ai,Bi,CIi,Si,COi,列真值表：,0 0,1 0,1 0,0 1,1 0,0 1,0 1,1 1,1,1,1,1,1,1,1,1,n = 2,n = 3,ABC,F1AB,n = 4,F5ABCD,逻辑框图,串行进位全加器：,并行相加，串行进位,超前进位全加器：,设,称为传递变量,称为产生变量,2、4位二进制数的全加运算：,进位输出信号仅需要一级反向器和一级与或非门的传输延迟时间。,运算速度的缩短是以增加电路的复杂程度为代价换取的。,当加法器的位数增加时，电路的复杂程度也随之急剧上升。,4位超前进位加法器74283逻辑图,4位超前进位全加器74LS283的逻辑符号：,3、全加器的应用,算术运算,码制变换：,8421BCD码,余三码,全加器的扩展,全加器的应用及应用实例,全加器除了作二进制加法外，还可以做乘法运算、8421BCD码的加法运算、及实现码制变换等。, 试用全加器完成两位二进制乘法运算功能。,A = A1 A0 B = B1 B0,P = AB = A1A0 X B1B0,P0 = A0 B0,P1 = A1 B0 + A0 B1,P2 = A1 B1 + C1,P3 = C2,P1不能用与或门实现，与或门不可能产生进位。,C1 为A1 B0 + A0 B1的进位。,C2 为A1 B1 + C1的进位。,为什么片1的 C i 、片2的 B 要接地 ?, 码制变换电路, 采用四位全加器将8421BCD码转换为余三码。,余三码8421BCD码0011,有固定的转换关系。转换电路如图所示。,P0 = A0 B0,P1 = A1 B0 + A0 B1,P2 = A1 B1 + C1,P3 = C2, 采用四位全加器将5421BCD码转换为2421。,5421真值表：,2421真值表：,当输入为00000100, F 为0，,当输入为10001100，F 为1， 且有：WXYZ =ABCD + 0011,设置标志位F为：,输入：8421BCD码A3A2A1A0 和B3B2B1B0,输出：8421BCD码D4D3D2D1D0,列真值表：,1,1,1,1,1,1,逻辑图如图：,例4：用两片超前进位全加器实现两个8421 BCD码的相加。,D4 D3 D2 D1 D0,S3,S2,S1,S0,Cn,全加器的扩展,A7A6A5A4A3A2A1A0 10111001,B7B6B5B4B3B2B1B0 10011110,低位片,高位片,101010111,二、编码器 (encoder),编码：把二进制数进行适当的编排，组 成代码赋予一定的含义，表示相应的 信息。,主要单元门电路，输入信息由按键提供,K按下，,提供0信号,K不按，,提供1信号,八线三线优先编码器(74LS148),输入(按键),输出, ,1 1 1 1 1 1 1 1,片选,1,1 1 1,0,1 1 1,优先权级别, 0,0 0 0, 0 1,0 0 1, 0 1 1,0 1 0, 0 1 1 1,0 1 1, 0 1 1 1 1,1 0 0, 0 1 1 1 1 1,1 0 1, 0 1 1 1 1 1 1,1 1 0,0 1 1 1 1 1 1 1,1 1 1,1,1,1,0,编码输出,无编码输出为1,有编码输出为0,键操作,有键操作为1,无键操作为0,扩展端,选通输出端,片选,输入使能端,八线三线优先编码器(74LS148)的逻辑符号,八线三线优先编码器,编码器功能扩展,输入：,输出：,低位片,高位片,&,&,&,&,输入(按键),输出, ,1 1 1 1 1