电子技术基础课件9组合逻辑电路

模拟与数字电路叶晓明测量工程研究所,教材：电子技术基础(模拟部分)电子技术基础(数字部分)华中理工大学电子学教研室编主编：康华光,第九章组合逻辑电路(combinitionlogiccircuit),9.1组合逻辑电路的特点,9.2、组合逻辑电路的分析方法,9.3组合逻辑电路的设计方法,9.4组合逻辑模块及其应用,9.1组合逻辑电路的特点电路任一时刻的输出状态只决定于该时刻各输入状态的组合，而与电路的原状态无关。组合电路就是由门电路组合而成，电路中没有记忆单元，没有反馈通路。,每一个输出变量是全部或部分输入变量的函数：L1=f1（A1、A2、Ai）L2=f2（A1、A2、Ai）Lj=fj（A1、A2、Ai）,9.2、组合逻辑电路的分析方法,一、基本分析方法,分析：给定逻辑电路-逻辑功能步骤：,1、给出逻辑电路-输出逻辑函数式一般从输入端逐级写出各个门输出对其输入的逻辑表达式，从而写出整个逻辑电路的输出对输入变量的逻辑函数式。必要时可进行化简，求出最简输出逻辑函数式。,2、列出真值表将输入变量的状态以自然二进制数顺序的各种取值组合代入输出函数式，求出相应的输出状态，并填入表中，得到真值表。,3、分析逻辑功能通常通过分析真值表的特点来说明电路的逻辑功能,二、分析举例,分析图9.2.1逻辑电路功能,（2）列真值表，将ABC各种取值组合代入式中，可列出真值表。,（3）逻辑功能分析。由真值表可看出：在输入A、B、C三个变量中，有奇数个1时，输出Y为1，否则Y为0，因此电路为三位判奇电路，称为奇校验电路,例9.2.2：组合电路如图所示，分析该电路的逻辑功能。,（2）化简与变换：,（3）由表达式列出真值表。,（4）分析逻辑功能：当A、B、C三个变量不一致时，电路输出为“1”，所以这个电路称为“不一致电路”。,解：（1）由逻辑图逐级写出逻辑表达式。为了写表达式方便，借助中间变量P。,（2）真值表,（3）逻辑功能分析：有真值表可看出，图电路所示电路A、B、C三个输入中有偶数个1时，输出Y为1，否则为0。因此电路为三位判偶电路，也称偶校验电路。,例9.3.1：设计一个三人表决电路，结果按“少数服从多数”的原则决定。解：（1）列真值表：,（3）化简。,（2）由真值表写出逻辑表达式：,9.3组合逻辑电路的设计方法,小规模（SSI）中规模（MSI）大规模（LSI）超大规模（VLSI）设计过程的基本步骤：,如果，要求用与非门实现该逻辑电路，就应将表达式转换成与非与非表达式：,画出逻辑图如图所示。,得最简与或表达式：,（4）画出逻辑图。,解：（1）列真值表：,例9.3.2：设计一个电话机信号控制电路。电路有I0（火警）、I1（盗警）和I2（日常业务）三种输入信号，通过排队电路分别从L0、L1、L2输出，在同一时间只能有一个信号通过。如果同时有两个以上信号出现时，应首先接通火警信号，其次为盗警信号，最后是日常业务信号。试按照上述轻重缓急设计该信号控制电路。要求用集成门电路7400（每片含4个2输入端与非门）实现。,（2）由真值表写出各输出的逻辑表达式：,（3）根据要求，将上式转换为与非表达式：,（4）画出逻辑图。,例9.3.3：设计一个将余3码变换成8421BCD码的组合逻辑电路。,解：（1）根据题目要求，列出真值表：,（2）用卡诺图进行化简。（注意利用无关项）,（3）由逻辑表达式画出逻辑图。,9.4组合逻辑模块及其应用,9.4.1编码器一.编码器的基本概念及工作原理,五、分析：当编码器某一个输入信号为1而其他输入信号都为0时，则由一组对应的数码输出，如I7=1时，Y3Y2Y1Y0=0111。输出数码各位的权从最高位到最低位分别为8、4、2、1。因此图所示的电路为8421BCD码编码器，该编码器的输入I0-I9这10个编码信号也是互相排斥的。,例：设计一个键控8421BCD码编码器。,（2）由真值表写出各输出的逻辑表达式为：,解：（1）列出真值表：,重新整理得：,（3）由表达式画出逻辑图：,（4）增加控制使能标志GS：,当按下S0S9任意一个键时，GS=1，表示有信号输入；当S0S9均没按下时，GS=0，表示没有信号输入。,三优先编码器允许同时输入两个以上信号，并按优先级输出。,集成优先编码器举例74148（8线-3线）(0优先)注意：该电路为反码输出。EI为使能输入端(低电平有效)，EO为使能输出端(高电平有效)，GS为优先编码工作标志(低电平有效)。,三优先编码器允许同时输入两个以上信号，并按优先级输出。,集成优先编码器举例74148（8线-3线）注意：该电路为反码输出。EI为使能输入端(低电平有效)，EO为使能输出端(高电平有效)，GS为优先编码工作标志(低电平有效)。,9.4.2译码器,一译码器的基本概念及工作原理译码器将输入代码转换成特定的输出信号例：2线4线译码器,写出各输出函数表达式：,画出逻辑电路图：,二、集成译码器1.二进制译码器741383线8线译码器,2.8421BCD译码器7442,3构成数据分配器,数据分配器将一路输入数据根据地址选择码分配给多路数据输出中的某一路输出。,用译码器设计一个“1线-8线”数据分配器,四、数字显示译码器,常用的数字显示器有多种类型，按显示方式分，有字型重叠式、点阵式、分段式等。按发光物质分，有半导体显示器，又称发光二极管(LED)显示器、荧光显示器、液晶显示器、气体放电管显示器等。1七段数字显示器原理,按内部连接方式不同，七段数字显示器分为共阴极和共阳极两种。,2七段显示译码器7448七段显示译码器7448是一种与共阴极数字显示器配合使用的集成译码器。,7448的逻辑功能：,（1）正常译码显示。LT=1，BI/RBO=1时，对输入为十进制数l15的二进制码（00011111）进行译码，产生对应的七段显示码。,（2）灭零。当LT=1，而输入为0的二进制码0000时，只有当RBI=1时，才产生0的七段显示码,如果此时输入RBI=0，则译码器的ag输出全0，使显示器全灭；所以RBI称为灭零输入端。,（3）试灯。当LT=0时，无论输入怎样，ag输出全1，数码管七段全亮。由此可以检测显示器七个发光段的好坏。LT称为试灯输入端。,（4）特殊控制端BI/RBO。BI/RBO可以作输入端，也可以作输出端。作输入使用时，如果BI=0时，不管其他输入端为何值，ag均输出0，显示器全灭。因此BI称为灭灯输入端。作输出端使用时，受控于RBI。当RBI=0，输入为0的二进制码0000时，RBO=0，用以指示该片正处于灭零状态。所以，RBO又称为灭零输出端。,将BI/RBO和RBI配合使用，可以实现多位数显示时的“无效0消隐”功能。具有无效0消隐功能的多位数码显示系统,9.4.3数据选择器,一、数据选择器的基本概念及工作原理数据选择器根据地址选择码从多路输入数据中选择一路，送到输出。,例：四选一数据选择器,根据功能表，可写出输出逻辑表达式：,由逻辑表达式画出逻辑图：,二、集成数据选择器,集成数据选择器74151（8选1数据选择器）,三、数据选择器的应用,1数据选择器的通道扩展用两片74151组成“16选1”数据选择器,2实现组合逻辑函数,（1）当逻辑函数的变量个数和数据选择器的地址输入变量个数相同时，可直接用数据选择器来实现逻辑函数。例9.3.1试用8选1数据选择器74151实现逻辑函数：L=AB+BC+AC,解：将逻辑函数转换成最小项表达式：,=m3+m5+m6+m7画出连线图。,（2）当逻辑函数的变量个数大于数据选择器的地址输入变量个数时。例9.3.2试用4选1数据选择器实现逻辑函数：,解：将A、B接到地址输入端，C加到适当的数据输入端。作出逻辑函数L的真值表，根据真值表画出连线图。,9.4.4加法器,一、加法器的基本概念及工作原理加法器实现两个二进制数的加法运算1半加器只能进行本位加数、被加数的加法运算而不考虑低位进位。列出半加器的真值表：,画出逻辑电路图。,由真值表直接写出表达式:,如果想用与非门组成半加器，则将上式用代数法变换成与非形式：,由此画出用与非门组成的半加器。,2全加器能同时进行本位数和相邻低位的进位信号的加法运算。,由真值表直接写出逻辑表达式，再经代数法化简和转换得：,根据逻辑表达式画出全加器的逻辑电路图：,二、多位数加法器,4位串行进位加法器,本章小结,1组合逻辑电路的特点是，电路任一时刻的输出状态只决定于该时刻各输入状态的组合，而与电路的原状态无关。组合电路就是由门电路组合而成，电路中没有记忆单元，没有反馈通路。2组合逻辑电路的分析步骤为：写出各输出端的逻辑表达式化简和变换逻辑表达式列出真值表确定功能。3组合逻辑电路的设计步骤为：根据设计求列出真值表写出逻辑表达式(或填写卡诺图)逻辑化简和变换画出逻辑图,4常用的中规模组合逻辑器件包括编码器、