第三章 组合逻辑电路

1、第三章 组合逻辑电路授课题目：3.1小规模组合逻辑电路的分析教学目标：1、熟练各种门电路的逻辑功能及描述方法。 2、掌握组合逻辑电路的分析方法。3、小规模组合逻辑电路的设计教学内容（包括重点、难点）： 教学重点：组合逻辑分析步骤，小规模组合逻辑电路设计方法。教学难点：分析和设计的步骤、思路和注意事项。教学过程设计 复习并导入新课问题：1、逻辑电路有哪些表示方法？2、如何由真值表写出函数表达式？ 就新课内容提出问题1、总结如何由具体事件分析输入变量、输出变量和它们的关系？2、总结如何由具体事件分析输入变量、输出变量和它们的关系？3、真值表如何写出？ 讲授新课3.1 小规模组合逻辑电路的分析和设计

2、按照逻辑功能的不同特点，可以把数字电路分成两大类，一类叫做组合逻辑电路，另一类叫做时序逻辑电路。组合逻辑电路的特点：即刻输入，即刻输出。一、组合逻辑电路的分析方法分析步骤如下：第一步：写出逻辑函数表达式； 第二步：逻辑表达式进行化简；第三步：列真值表；第四步：分析电路的逻辑功能。注：以上步骤并非一定要遵循，应视具体情况而定，可略去其中的某些步骤。举例1： 分析上图所示电路的逻辑功能。解 第一步：写出逻辑表达式。P= N= Q=F=AB+BC+AC第二步：列出真值表。 真值表A B CF0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 100010111第三步：逻辑功

3、能描述。由真值表可见，在输入三个变量中，只要有两个以上变量为1，则输出1，所以该电路是一个三变量多数表决器。二、组合逻辑电路的设计（一）设计的一般步骤如下：第一步：分析要求；第二步：列真值表；第三步：写出逻辑表达式并化简；第四步：画逻辑图。举例2：设计一个三变量多数表决电路，用与非门实现。解：（1）分析命题； （2）根据题意列出真值表A B CY0 0 000 0 100 1 000 1 111 0 001 0 111 1 011 1 11（3）写出表在式Y=BC+AC+AB+ABC（4）化简YY=AB+BC+AC由于题意指定用与非门，故变换表达式Y成与非形式Y=（5）画出逻辑电路，（二）在实

4、验箱搭出上题的逻辑电路，并进行逻辑功能测试。 1、2片三输入三与非门74LS102、连接好电路，并进行功能测试，记录显示结果并判断结果是否正确。ABCY000001010011100101110111授课题目：3.2组合逻辑中规模集成电路一、编码器教学目标：1、理解编码器的基本原理。2、掌握编码器的特点和分类。3、掌握编码器的逻辑功能和使用方法。4、掌握验证集成电路的方法。教学内容（包括重点、难点）： 教学重点：编码器的逻辑功能教学难点：编码器的应用。教学过程设计 复习并导入新课问题：n位的二进制码，可以表示多少个信息（或者有多少个组合）？ 就新课内容提出问题1、编码器分为哪两类？有什么不同？

5、2、编码器的输入与输出的关系是什么？ 讲授新课3.2 组合逻辑中规模集成电路一、编码器1、概念编码：将特定含义的输入信号（文字、 数字、 符号）转换成二进制代码的过程。编码器：实现编码操作的数字电路。2、输入输出关系： 3、分类1）按照输出代码种类的不同，分二进制编码器()、非二进制编码器（）。2）按照编码方式不同，分优先编码器、普通编码器。（一）普通二进制编码器特点：（1）输入信号的个数N与输出变量的位数n满足n。（2）任何时刻只能对其中一个输入信息进行编码, 即输入的N个信号是互相排斥的。 讨论：请学生设计一个8-3线编码器（二）优先编码器特点：当多个输入端同时有信号时，电路只对优先级别最

6、高的信号进行编码。 举例3：电话室有三种电话， 按由高到低优先级排序依次是火警电话，急救电话，工作电话，要求电话编码依次为00、01、10。试设计电话编码控制电路。解：（）根据题意知，同一时间电话室只能处理一部电话，假如用A、B、C分别代表火警、 急救、工作三种电话，设电话铃响用1表示，铃没响用0表示。当优先级别高的信号有效时，低级别的则不起作用，这时用×表示；用Y1, Y2表示输出编码。（2）列真值表 （3）表达式 （4）电路图（三）集成编码器1、优先编码器 74LS148 （1）利用实验箱验证74LS148逻辑功能是否与教材上的功能表一致。其引脚图见下图。（2）实验记录结果如下输

7、入输出SI0I1I2I3I4I5I6I7Y2Y1Y0YSYEX1011111111000010011001110011110011111001111110011111112、优先编码器74LS148的扩展 用74LS148优先编码器可以多级连接进行扩展功能，如用两块74LS148可以扩展成为一个16线4线优先编码器，如下图所示。 注：扩展可以让学生在实验箱上自己搭接。授课题目：3.2组合逻辑中规模集成电路二、译码器教学目标：1、理解译码器的基本原理。2、掌握译码器的扩展和应用。4、掌握用译码器构成逻辑函数的方法3、熟悉74LS138集成块的使用教学内容（包括重点、难点）： 教学重点：用译码器设

8、计组合电路。教学难点：译码器扩展。教学过程设计 复习并导入新课问题：1、编码器的逻辑功能是什么？2、编码器的输入输出之间的关系是什么？3、优先编码器和输入排斥的编码器有何不同？ 就新课内容提出问题1、译码器的输入输出关系如何？2、译码器的输出函数表达式有什么特点？ 讲授新课3.2 组合逻辑中规模集成电路二、译码器（一）基本概念1、定义译码：编码的逆过程。把每一组输入的二进制代码翻译成原来的特定信息。译码器：完成译码功能的电路称为译码器。2、输入输出关系：2N M 全译码。2N M 部分译码。3、分类变量译码器：二进制译码器/非二进制译码器。显示译码器：荧光、发光二极管译码器、液晶显示译码器；（

9、二）二进制译码器（以74LS138 为例）1、基础知识（1）种类：全译码器。（2）输入输出关系输入有3位二进制码，输出就有8个输出信号。符合23 8（3）分类：2线4线译码器，3线8线译码器、4线16线译码器等。（4）特点：在全译码器中，每个输出端分别表示输入信号的一个最小项。从74LS138 功能表得出表达式：（5）功能测试在实验箱上测试74LS138逻辑功能是否与功能表一致。2、二进制译码器应用（1）构成逻辑函数。1)原理：a.n变量输入的二进制译码器共有2 n个输出，并且每个输出代表一个n变量的最小项;b.任何函数总能表示成最小项之和的形式;c.可以实现任何形式的输入变量不大于n的组合逻

10、辑函数。2)步骤:a.每个输出端对应一个最小项;b.找出函数由哪些最小项构成。译码器输出端低电平有效：与非门综合结果。译码器输出端高电平有效：或门综合结果。举例4：利用74LS138实现Y=AB+BC+CA。解：先将函数式转换成标准与或式令A = A2，B=A1，C=A0再用摩根定理：画出逻辑电路图 在实验箱上搭出电路，并进行测试ABCY00000010010001111000101111011111（2）译码器的扩展举例5：用两片74LS138实现一个4线16线译码器。电路图在实验箱上搭出电路，并验证结果。讨论：上图中，为什么A3输入到译码器的功能端时，一块是高电平有效的使能端，一块是低电平

11、有效的使能端？（三）二-十进制译码器1、种类：部分译码器。2、输入输出关系：输入有4位二进制码，输出就有10个输出信号。2n M另外6个状态组合称为伪码（无用状态），所以二-十进制译码器电路应具有拒绝伪码功能，即输入端出现伪码时，输出均呈无效电平。3、测试二-十进制译码器74LS42逻辑功能1）引脚图2）测试结果制表授课题目：3.2组合逻辑中规模集成电路二、译码器（二）教学目标：1、掌握显示译码器的应用。2、了解显示器件的特点。3、熟悉74LS48集成块的使用教学内容（包括重点、难点）： 教学重点：1、显示译码器的使用。 2、七段数码管的使用。教学难点：显示电路的设计。 教学过程设计 复习并导

12、入新课问题：1、用译码器实现逻辑函数的方法是什么？ 2.、码器使能端的使用？ 3、.译码器扩展的思路？ 就新课内容提出问题1、你所了解的显示器有哪些？2、发光二极管的特点是什么？3、显示电路由几部分构成？ 讲授新课3.2 组合逻辑中规模集成电路二、译码器 （四）显示译码器 显示电路构成：译码器、驱动器和显示器1、常用显示器分类：1）按显示方式分，有字型重叠式、点阵式、分段式等。 2）按发光物质分，有发光二极管(LED)式、荧光式、液晶显示等。（1）七段式LED显示器 （Light Emitting Diode LED） 连接方式有两种： （2）液晶显示器液晶显示器(Liguid Crystal

13、 Display,简称LCD)最大的优点是功耗小，每平方厘米的功耗不到1W，它的工作电压也很低，在1V以下也可以工作。因此，它在便携式的仪器、仪表得到广泛应用。液晶显示器也使用了七段字符显示，其公共极也叫背电极，下图是a段的简单驱动电路，其他段的驱动电路与a段完全一样。ucom是加在公共极(COM)的脉冲信号，A=0时，两个电极间电压ua=0，a段不显示，A=1时，两个电极间电压ua为交变电压，a段显示。2、七段显示译码器74LS4874LS48是一种与共阴极数字显示器配合使用的集成译码器。（1）利用74LS48和共阴七段数码管接成一个译码显示电路。电路如下：（2）在实验箱上搭出电路（3）测试

14、74LS48的管脚功能，记录结果 1）测LT的功能LTBI/RBORBIA3 A2 A1 A0a b c d e f g显示0 2）测BI 的功能 LTBI/RBORBIA3 A2 A1 A0a b c d e f g显示 0 3）测RBI 的功能LTBI/RBORBIA3 A2 A1 A0a b c d e f g显示 0 （4）将LT，BI，RBO都接高电平，改变输入信号的状态，观察记录数码管的显示情况，填下表：LTBIRBIA3 A2 A1 A0 a b c d e f g显示0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 1

15、1 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 1讨论：1、共阳显示器应配什么结构的七段显示器？ 2、显示译码器在显示电路的作用是什么？ 3、显示电路中何种情况需要驱动器？授课题目：3.2组合逻辑中规模集成电路三、数据选择器教学目标：1、掌握中规模集成电路数据选择器的工作原理和逻辑功能。2、熟悉利用数据选择器构成任意逻辑函数的方法。3、了解数据选择器在数据传输中的应用。4、验证数据选择器的逻辑功能。教学内容（包括重点、难点）： 教学重点：数据选择器的原理和应用教学难点：如何用数据选择器实现任意的逻辑函数教学过程设计 复习并导入新课问

16、题：1、译码器的输入输出的逻辑关系是什么？ 2、 如何用译码器实现逻辑函数？ 就新课内容提出问题数据选择器的输出函数与译码器输出函数的区别与联系？ 讲授新课3.2 组合逻辑中规模集成电路三、数据选择器数据选择器又称多路开关。它可以从多个输入信息中选择其中一个送至输出。 123414131211567109874LS1511615GNDVCC1Q1QSABCD3D2D1D0D4D5D6D71、4选1数据选择器1）真值表说明功能2）逻辑函数式2、8选1数据选择器1）真值表说明功能2）逻辑函数式（含有输入地址码的所有最小项）3、集成数据选择器（以74LS151、74LS153为例）1）验证74LS1

17、51逻辑功能2）用数据选择器实现逻辑函数举例5：利用数据选择器实现函数F=AB+CAAAYDDD1DDDDD074LS1517654321Y20BAC001 画出电路图 在实验箱上搭出电路，并记录结果。 3）数据选择器的扩展举例6：将四选一数据选择器扩为八选一数据选择器。 画出电路图 在实验箱上搭出电路，并记录结果授课题目：3.2组合逻辑中规模集成电路四、加法器教学目标：1、掌握半加器、全加器的工作原理及逻辑功能。2、掌握应用中规模集成电路设计组合电路。3、了解集成加法器的应用。教学内容（包括重点、难点）： 教学重点：中规模集成电路设计组合电路。 教学难点：集成加法器的应用。教学过程设计 复习

18、并导入新课1、若函数变量与数据选择器地址控制端个数不同，如何实现逻辑函数？2、能否用译码器和与或门组成数据选择器？ 就新课内容提出问题1、半加器与全加器的区别？2、如何实现多位加法运算？ 讲授新课3.2 组合逻辑中规模集成电路四、加法器 1、半加器 练习1：设计一位二进制半加器, 输入变量有两个，分别为加数A和被加数B，输出也有两个，分别为和数S和进位C。 解：1）列真值表 2）写表达式 3）化简 4）画电路图 2、全加器练习2：设计一个一位二进制全加器。（要求：法1用中规模集成电路74LS138、74LS151实现；法2用小规模集成电路实现） 解：1）用用小规模集成电路实现 2）用74LS138实现3）用74LS153实现说明：在实验箱上搭出三种电路，并进行记录实验结果。Ci-1 Ai BiSi Ci