第18章 组合逻辑电路

1、1第第18章章 组合逻辑电路组合逻辑电路18.1 组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的分析18.2 组合逻辑电路的设计组合逻辑电路的设计18.3 TTL集成组合逻辑电路集成组合逻辑电路第第18讲讲218.1 18.1 组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的分析特点特点: : 某一时刻的输出状态仅由该时刻电路的输入信号决定某一时刻的输出状态仅由该时刻电路的输入信号决定, , 而与该电而与该电路在此输入信号之前所具有的状态无关。路在此输入信号之前所具有的状态无关。 组合逻辑电路组合逻辑电路： 用各种门电路组成的，用于实现某种功能的复杂逻辑电路。用各种门电路组成的，用于实现某种功能的复杂逻辑电路。分析方法：分

2、析方法：化简化简得出结论（逻辑功能）得出结论（逻辑功能）组合逻辑电路图组合逻辑电路图写出逻辑表达式写出逻辑表达式3例例1 1：分析逻辑电路的功能：分析逻辑电路的功能异或门异或门&ABYABBABAYBABABBABBAAABABBAAABBABAABBABA)()(ABBABAABABAABB4例例2 2：分析逻辑电路的功能分析逻辑电路的功能S=0(低电平）：低电平）： Y=AS=1(高电平）：高电平）： Y=B本电路功能：本电路功能：二选一数据选择器二选一数据选择器BSSAYBSSA S=0时：时：#2门被封锁，门被封锁， #1门开通门开通S=1时：时：#1门被封锁，门被封锁， #2

3、门开通门开通0 0电平对与门和与非门的封锁作用：电平对与门和与非门的封锁作用：B&ASY1#1#2选择选择数据数据数据数据518.2 18.2 组合逻辑电路的设计组合逻辑电路的设计方法步骤方法步骤: :根据题意列真值表根据题意列真值表逻辑式逻辑式化简化简卡诺图卡诺图化简化简写最简逻辑式写最简逻辑式例例1 1: 交通灯故障监测逻辑电路的设计。交通灯故障监测逻辑电路的设计。红灯红灯R黄灯黄灯Y绿灯绿灯G单独亮单独亮正常正常黄、绿同时亮黄、绿同时亮正常正常其它情况其它情况不正常不正常设设：灯亮为：灯亮为“1”1”，不亮为，不亮为“0”0”，正常为正常为“0”0”，不正常为，不正常为“1”1”

4、。R Y G Z 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 列真值表列真值表RYRGGYRZRYG000011111011001100卡诺图卡诺图画逻辑电路图画逻辑电路图6用基本逻辑门构成逻辑电路用基本逻辑门构成逻辑电路RYRGGYRZRYG&111& 1Z要求用与非门要求用与非门( (包括非门）构成逻辑电路包括非门）构成逻辑电路RYRGGYRRYRGGYRRYRGGYRZRYG&111&Z&7例例2 2设计一个三人表决逻辑电路，要求设计一个三人表决逻辑电路，要求: :

5、 三人三人A A、B B、C C各控制一个按各控制一个按键，按下为键，按下为“1”1”，不按为，不按为“0”0”。多数（。多数（ 2 2）按下为通过。通过按下为通过。通过时时L L1 1，不通过，不通过L L0 0。用与非门实现。用与非门实现。A B C L 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 真值表真值表LABC+5V要设计要设计的逻辑的逻辑电路电路用画卡诺图化简用画卡诺图化简ABC000011111011110000BCACAB写出最简写出最简“与或与或”式式ABBCACLBCACAB用与非门实现逻

6、辑电路用与非门实现逻辑电路&ABCL&818.3 TTL18.3 TTL集成组合逻辑电路集成组合逻辑电路18.3.1 18.3.1 数据选择器数据选择器从多个数据中选择出一个选择，也叫从多个数据中选择出一个选择，也叫多路转换器多路转换器其功能类似一个多投开关，是一个多输入、单输出的组合其功能类似一个多投开关，是一个多输入、单输出的组合逻辑电路逻辑电路。ABYS输入输入输出输出选择控制选择控制（1 1） 2 2选选1 1数据选择器数据选择器B&ASY1集成化后的集成化后的型型号号:74LS157，增加一个控制增加一个控制端端G。 S Y 0 A 1 B功能表功能表SBAS

7、YABYSG74LS157)(SBASGY74LS157功能表功能表 G S Y 1 0 0 0 A 0 1 B思考题：从思考题：从2个个4位位二进制数中选择一二进制数中选择一个，用个，用74LS157，画出电路图。画出电路图。9(2) (2) 4 4选选1 1数据选择器数据选择器C0A1C3C2C1A0YG)(301201101001CAACAACAACAAGY& 1COC1C2C311YA0A1&1G G A1 A0 Y 1 0 0 0 0 C0 0 0 1 C1 0 1 0 C2 0 1 1 C3功能表功能表10TTLTTL集成电路：双集成电路：双4 4选选1 1数据选择

8、器数据选择器型号型号:74LS153:74LS153思考题：思考题：从从4个个8位二进制数中选择一个，用位二进制数中选择一个，用74LS153，画出电路图。，画出电路图。 G A1 A0 Y 1 0 0 0 0 C0 0 0 1 C1 0 1 0 C2 0 1 1 C3功能表功能表&123456&78910111213141516地地1Y1C01C11C21C3A2G2C22Y2C02C12C3B电源电源1G4选选1数据选择器（数据选择器（2）4选选1数据选择器（数据选择器（1）1118.3.2 译码器译码器1. 1. 变量译码器变量译码器 用途用途: 计算机中的地址译码电路计

9、算机中的地址译码电路常用类型常用类型:2线线 4线译码器线译码器 型号型号: 74LS1393 线线 8线译码器线译码器 型号型号: 74LS1384 线线 16线译码器线译码器 型号型号: 74LS154(1) 2 (1) 2 线线 4 4线译码器线译码器 BAY1Y3Y0Y2小圈表示输出低电平有效真值表真值表B A Y3 Y2 Y1 Y00 0 1 1 1 00 1 1 1 0 11 0 1 0 1 11 1 0 1 1 1 画关于画关于Y0的卡诺图的卡诺图BA01111100ABABY012同理写出其他输出量的逻辑式同理写出其他输出量的逻辑式11&Y0 Y1 Y2 Y3 BAAB

10、ABY0ABABY1ABABY2BAABY32 2 线线 4 4线译码器（续）线译码器（续） 13集成电路集成电路双双2 线线 4线译码器线译码器74LS139 功能表功能表Y2B AY1Y30 0 0 1 1 1 00 0 1 1 1 0 10 1 0 1 0 1 10 1 1 0 1 1 1 Y0G1 1 1 1 1AY0Y1Y2Y3&1&1&1&GB139LS7421内部逻辑电路图BAY1Y3Y0Y2G139LS7421引脚图引脚图14(2) 3(2) 3线线88线译码器线译码器74LS13874LS138(逻辑电路设计略逻辑电路设计略)ABCY0Y1Y7

11、G1G2BG2A引脚图引脚图CBA0 0 0 0 0 1 只有只有Y10，其它，其它11 1 1 输出输出只有只有Y00，其它，其它1只有只有Y70，其它，其它1功能表功能表门控信号门控信号G1=1, G2A=G2B=0时时15(3) 4线线16线译码器线译码器（74LS154）(逻辑电路设计略逻辑电路设计略)ABCY0Y1Y15DG2G1输入输出引脚图引脚图0 0 0 1 CBA0 0 0 0 只只Y00，其它，其它11 1 1 1 D输出输出当当G1=G2=0时时只只Y10，其它，其它1只只Y150，其它，其它1功能表功能表16译码器的应用举例译码器的应用举例(1) 模拟信号多路转换的数字

12、控制模拟信号多路转换的数字控制 模拟电子开关模拟电子开关(由场效应管构成）由场效应管构成）输出模拟电压输出模拟电压数字控制信号数字控制信号输入模拟电压输入模拟电压u0u1u2u32-4译码器译码器BAY0Y1Y2Y3u模拟多路开关模拟多路开关型号：型号：CD4052（第（第21章章21.1节）节）17(2) (2) 计算机中存储器单元及输入输出接口的寻址计算机中存储器单元及输入输出接口的寻址或接口单元或接口单元存储器单元存储器单元数据线数据线地址线地址线 使能使能 0单元单元1单元单元2单元单元3单元单元三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门地址译码器地址译码器A1A0Y0Y1Y2Y

13、3 计算机计算机 中央控制中央控制 单元单元 (CPU)18地址线数地址线数n 寻址范围寻址范围(可选择的单元数可选择的单元数) 2 22=4 3 23=8 4 24=16 16 (单片机单片机) 216=64K (1K=1024) 20(PC/XT) 220=1M (1M=1KK) 26(PC586) 226=64M地址线条数和寻址范围地址线条数和寻址范围19二进制数（二进制数（84218421码）码）二进制数二进制数 十进制数十进制数0 0 0 0 00 0 0 1 10 0 1 0 20 0 1 1 30 1 0 0 40 1 0 1 50 1 1 0 60 1 1 1 71 0 0 0

14、 8 1 0 0 1 91 0 1 0 10 1 0 1 1 111 1 0 0 121 1 0 1 131 1 1 0 141 1 1 1 15 权重：权重：每一位上的每一位上的1 1所代表的十进制数所代表的十进制数的大小称为的大小称为权重。权重。组成：组成：用用1和和0两个数字自称组成，逢两个数字自称组成，逢2进进1。例：二进制数例：二进制数 1 1 1 1.1 1 1 1.1 23+1 22+1 21+1 20=1 8+1 4+1 2+1 1=15小数点位置小数点位置称为称为8421码码另外还有另外还有5421码、码、2421码、余码、余3码、格雷码等。码、格雷码等。二二十进制码（十进制

15、码（BCD码）码） 用用4位二进制数位二进制数0000-1001分别代表十进制数分别代表十进制数0-9，称为二称为二十进制数，又称为十进制数，又称为BCD码码 （Binary Coded Decimal）BCD码码202. 2. 七段显示译码器七段显示译码器 用于将数字仪表、计算机、和其它数字系统中的测量数据、运算结用于将数字仪表、计算机、和其它数字系统中的测量数据、运算结果译成十进制数显示出来。果译成十进制数显示出来。数字、文字、数字、文字、符号代码符号代码显示显示译码器译码器显示器显示器（数码管）（数码管）a -g: : 控制信号控制信号高电平时高电平时, ,对应的对应的LEDLED亮亮低

16、电平时低电平时, ,对应的对应的LEDLED灭灭abcdefg七段七段LED数码管数码管发光二极管发光二极管（LED）abgabg共阴极数码管共阴极数码管21七段数码管显示译码器七段数码管显示译码器abcdefgabcdefg七段数码管七段数码管显示译码器真值表显示译码器真值表显示译码器显示译码器DCBA输入数据输入数据（BCD码）码） D C B A a b c d e f g 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1BCD码码显示译码器输出显示译码器输出十进制数十进制数显示字形显示字形22显示译码器真值表显示译码器真值表十进制数

17、十进制数 D C B A a b c d e f g 显示字形显示字形 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 2 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 2 3 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 3 4 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 4 5 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 5 6 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 6 7 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 7 8 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 8 9 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 9 先设计输

18、出先设计输出a 的逻的逻辑表达式辑表达式DCBA00110100100111101111111000 ACBCCADaACBCCAD同理，可求出同理，可求出bg的逻辑表达式，从而画出显示译码器的电路图。的逻辑表达式，从而画出显示译码器的电路图。23 将此电路图集成化，得到将此电路图集成化，得到七段显示译码器七段显示译码器的集成电路的集成电路74LS4874LS48。七段数码管显示译码器七段数码管显示译码器74LS4874LS48电源电源5VBI/ RBO74LS48GNDVcc地地DCBAabdfegcLTRBI输入数据输入数据输出输出控制信号控制信号控制端名称：控制端名称：LT：测试端：测试

19、端BI：灭灯输入端：灭灯输入端RBI： 灭零输入端灭零输入端RBO：灭零输出端：灭零输出端 灭灯：灭灯：BIBI为为0 0时，使时，使ag=0，七段全灭。，七段全灭。 输入数据为输入数据为0时灭灯：时灭灯：RBI为为0且且DA0时，使时，使ag=0，七段全灭。，七段全灭。测试：测试：LT为为0 0时，使时，使a g=1, ,七段全亮，显示七段全亮，显示“8”8”，说明工作正常。，说明工作正常。控制端功能：控制端功能：灭零输出：当灭零输出：当RBI0且且DA0时，时，RBO=0；否则；否则RBO1OCOC门输出门输出内有内有2k2k 上拉电阻上拉电阻24数码管数码管七段数码管显示译码器七段数码管

20、显示译码器74LS4874LS48 RBI和和RBO配合使用，可使多位数字显示时的最高位及小数点后配合使用，可使多位数字显示时的最高位及小数点后最低位的最低位的0不显示不显示 输入数据为输入数据为0时灭灯：时灭灯：RBI为为0且且DA0时，使时，使ag=0，七段全灭。，七段全灭。灭零输出：当灭零输出：当RBI0且且DA0时，时，RBO=0；否则；否则RBO1LS487RBI RBORBI RBORBI RBORBI RBORBI RBORBI RBORBI RBORBI RBORBI RBORBI RBO“1”“1”DCBA=0000DCBA=0000DCBA=0101DCBA=0000DCB

21、A=0111DCBA=0000DCBA=0000DCBA=1000DCBA=0000DCBA=00000008 0 0075 0000800075025七段显示译码器七段显示译码器74LS4874LS48与数码管的连接与数码管的连接控制端不用时，通过控制端不用时，通过4.7k4.7k 电阻吊高电平。电阻吊高电平。OC门输出，每个输出内门输出，每个输出内部都有部都有2k 的上拉电阻。的上拉电阻。+5V2k内部上拉电阻+5Vabcdefg74LS48GNDVcc电源电源+5VDCBAabdfegcLTBIRBI输入信号输入信号(BCD码码)共阴极数码管共阴极数码管译码器输出为译码器输出为0 0时的

22、等效电路时的等效电路“0”灭灭译码器输出开路译码器输出开路时的等效电路时的等效电路+5V亮亮2k2618.3.7 18.3.7 比较器比较器比较器的功能比较器的功能: :比较两个数码比较两个数码A和和B的大小的大小输入比较输入比较 输出输出YAB 输出输出YA=B 输出输出YAB 1 0 0若若A=B 0 1 0若若AB YA=B YAB)OUT(A=B)OUT(AB)IN(A=B)IN(AB A=B AB A=B A B3 1 0 0A3 B2 1 0 0 A2B1 1 0 0 A1B0 1 0 0 A0B)OUT(A=B)OUT(AB)IN(A=B)IN(AB)OUT(A=B)OUT(AB

23、)IN(A=B)IN(AB)IN74LS8574LS853018.3.5 加法器加法器(1) 半加器半加器 0+) 0 0半加器真值表半加器真值表A B C 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1ABCBABABA 0+) 1 1 1+) 0 1 1+) 1 1 0进位进位C本位和本位和 A&1B C实现电路图实现电路图符号符号半加器半加器AB C31(2) 全加器全加器全加器全加器AnBnCn-1 nCn本位加数本位加数低位向本位的进位低位向本位的进位本位和本位和本位向高位的进位本位向高位的进位全加器：考虑低位向本位的进位的加法器。全加器：考虑低位向本位的进位的加法器。全加器真值表全加器真值表Cn-1 An Bn