数字电路讲义-第4章w-2016.

1、1、组合逻辑电路分析设计方法、组合逻辑电路分析设计方法2、常用模块电路的原理与使用、常用模块电路的原理与使用问题：问题： A、B为输入（按键），输出为为输入（按键），输出为C。设计一个电路，。设计一个电路，当当A、B任意一个有效输入时（低电平），任意一个有效输入时（低电平），C有效输出有效输出（高或低电平）（高或低电平） 。第四章第四章 组合电路组合电路 第一节第一节 组合电路的分析与设计组合电路的分析与设计一、组合电路特点一、组合电路特点 特点：任一时刻输出信号的稳态值，仅取决于该时刻的特点：任一时刻输出信号的稳态值，仅取决于该时刻的输入信号，而与输入信号作用之前电路所处的状态无关。输入信号

2、，而与输入信号作用之前电路所处的状态无关。组合电路的描述：组合电路的描述：Y1 = f1 (X1，X2，Xn1)Y2 = f2 (X1，X2，Xn1)Ym-1= f m-1 (X1，X2，Xn1)组组合合电电路路X1X2Xn-1 Y1 Y2 Ym-1二、组合电路分析二、组合电路分析 分析步骤：分析步骤： 1.根据电路求出函数表达式根据电路求出函数表达式 2.列出真值表列出真值表 3.根据真值表或逻辑函数表达式确定电根据真值表或逻辑函数表达式确定电路的逻辑功能路的逻辑功能给定电路给定电路函数表达式函数表达式真值表真值表逻辑功能描述化简化简ABCAABCBABCCABC F=AABC+BABC+C

3、ABC2.列真值表列真值表 ABCF000000110101011110011011110111103.根据真值表或逻辑函数表达式确定电路的逻辑功能根据真值表或逻辑函数表达式确定电路的逻辑功能例例: 分析如图电路分析如图电路解解 ：1.求出函数表达式求出函数表达式三变量不全等三变量不全等例例:分析如图电路分析如图电路解解 ：1.求函数表达式求函数表达式 2.列出真值表列出真值表 3.根据真值表或根据真值表或逻辑函数表达式确定电逻辑函数表达式确定电路的逻辑功能路的逻辑功能FA=AFB=A BFC=A B CABCFAFBFC100100101100110100111100010010011010

4、001001000000三变量优先排队三变量优先排队可推广：可推广：N变量优先排队变量优先排队例例4-8：已知电路输出：已知电路输出F=B（A+C），真值表如图，但经安），真值表如图，但经安装后，测出结果为装后，测出结果为F，试诊断其故障。，试诊断其故障。例：分析电路。例：分析电路。1. 求逻辑函数求逻辑函数2. 真值表真值表3. 分析功能分析功能全加器全加器SABCICOS0000000101010000111010001101101101011111第一节第一节 组合电路的分析与设计组合电路的分析与设计三、组合电路设计三、组合电路设计设计步骤设计步骤 1.根据题意，确定输入变量和输出函数的

5、数目，列真值表根据题意，确定输入变量和输出函数的数目，列真值表 2.化简，求函数表达式化简，求函数表达式 3.画出逻辑图画出逻辑图变量设置变量设置三、组合电路设计三、组合电路设计例：设例：设X、Y均为四位二进制数，他们分别是一个逻辑电路的均为四位二进制数，他们分别是一个逻辑电路的输入与输出，当输入与输出，当0X 4时时 ，Y=X+1；当；当5X 9时时 ，Y=X-1，且，且X不大于不大于9。试设计逻辑电路。试设计逻辑电路1.根据题意，确定输入变量和输出函数的数目，列真值表根据题意，确定输入变量和输出函数的数目，列真值表2.化简，求函数表达式化简，求函数表达式3.画出逻辑图画出逻辑图三、组合电路

6、设计三、组合电路设计例：用逻辑门设计半加器例：用逻辑门设计半加器1、半加器、半加器真值表真值表输入输入输出输出ABCOS0000010110011110SABABABCOAB2、半加器、半加器表达式表达式三、组合电路设计三、组合电路设计例：用逻辑门设计例：用逻辑门设计全全加器加器思考题：计算思考题：计算8bit数据线为数据线为1 的数量的数量 ABCI COS0000000101010000111010001101101101011111一位全加器真值表一位全加器真值表 第二节逻辑图形符号中的关联记号第二节逻辑图形符号中的关联记号一、逻辑非和极性指示符号一、逻辑非和极性指示符号 逻辑非符号是个

7、小圈圈，当它示在符号框外输入（或输出）逻辑非符号是个小圈圈，当它示在符号框外输入（或输出）端处时，就表示该输入（或输出）处的端处时，就表示该输入（或输出）处的内部逻辑状态与外部逻内部逻辑状态与外部逻辑状态相反辑状态相反 极性指示符号是半空心箭头，当它示在符号框外输入（或输极性指示符号是半空心箭头，当它示在符号框外输入（或输出）端处时，就表示该输入（或输出）处的出）端处时，就表示该输入（或输出）处的内部内部“1”状态与外状态与外部逻辑电平部逻辑电平L（低电平）相对应，内部（低电平）相对应，内部“0”状态与外部逻辑电平状态与外部逻辑电平（高电平）相对应（高电平）相对应，同时空心箭头的指向还表示信息

8、流方向，同时空心箭头的指向还表示信息流方向 第二节逻辑图形符号中的关联记号第二节逻辑图形符号中的关联记号一、逻辑非和极性指示符号一、逻辑非和极性指示符号 注意：在同一张逻辑图上，状态标注法和电平标注法只能选注意：在同一张逻辑图上，状态标注法和电平标注法只能选择其一，不可混用择其一，不可混用 在涉及逻辑单元框内的功能时，只有逻辑状态的概念，而且在涉及逻辑单元框内的功能时，只有逻辑状态的概念，而且总是采用正逻辑约定。只有在讨论单元框之间的输入、输出信总是采用正逻辑约定。只有在讨论单元框之间的输入、输出信号线时，才会有逻辑状态和逻辑电平两种标注法，也才有采用号线时，才会有逻辑状态和逻辑电平两种标注法

9、，也才有采用负逻辑概念的可能性。负逻辑概念的可能性。第二节逻辑图形符号中的关联记号第二节逻辑图形符号中的关联记号二、逻辑图形符号中的关联记号二、逻辑图形符号中的关联记号二、逻辑图形符号中的关联记号二、逻辑图形符号中的关联记号二、逻辑图形符号中的关联记号二、逻辑图形符号中的关联记号二、逻辑图形符号中的关联记号二、逻辑图形符号中的关联记号二、逻辑图形符号中的关联记号二、逻辑图形符号中的关联记号二、逻辑图形符号中的关联记号二、逻辑图形符号中的关联记号例例 写出如图电路的输出逻辑函数写出如图电路的输出逻辑函数 二、逻辑图形符号中的关联记号二、逻辑图形符号中的关联记号例例 写出如图电路的输出逻辑函数写出

10、如图电路的输出逻辑函数 第四章第四章 组合电路组合电路 第三节编码器与译码器第三节编码器与译码器一、编码器一、编码器 在选定的一系列二进制数码中，赋予每个二进制数码在选定的一系列二进制数码中，赋予每个二进制数码以某一固定含义。以某一固定含义。 4-2线编码器线编码器 4-2线编码器线编码器 一、编码器一、编码器4-2线编码器线编码器 存在问题：存在问题： 1.不编码时：不编码时： 2.多输入时：多输入时： 3.扩展：扩展：有输出有输出00输出输出00无法扩展无法扩展 优先优先编码器编码器74148Is：输入选通；：输入选通；I7I0：编码输入；：编码输入；Y2Y0：编码输出：编码输出YS：输出

11、允许；：输出允许；YEX：允许扩展：允许扩展EN=1使标使标的的输出有效输出有效2的幂指数的幂指数优先级别优先级别/Z关联，数大表示优先级别高关联，数大表示优先级别高简化扩展简化扩展输出输出选通选通低位低位第三节编码器与译码器第三节编码器与译码器二、译码器二、译码器 译码是编码的逆过程，将输入的每个二进制代码赋予译码是编码的逆过程，将输入的每个二进制代码赋予的含义的含义“翻译翻译”过来，给出相应的输出信号。过来，给出相应的输出信号。 2-4线译码器线译码器74LS139 输出输出函数函数m0m1m2m3m0m1m2m3二、译码器二、译码器注意：原变量的取处注意：原变量的取处SA1A0S A1A

12、0S A1A0S A1A0m0m1m2m3二、译码器二、译码器看：看：74LS139二、译码器二、译码器3-8线译码器线译码器74LS138 看：看：74LS138Y=？74LS138 的扩展的扩展如何扩展？如何扩展？74LS138 的扩展的扩展Sd=0当当A3=0时时低位片工作低位片工作当当A3=0时时高位片工作高位片工作低低高高4-16线译码器线译码器 7415474138 应用应用例例4-2 试用试用3-8线译码器同时实现下列逻辑函数线译码器同时实现下列逻辑函数 F1 (A,B,C)=m（1,2,4,7） F2 (A,B,C)=m（3,5,6,7） 并画出电路图并画出电路图BCD码译码器

13、码译码器BCD码译码器码译码器BCD码译码器码译码器BCD码译码器码译码器BCD码译码器码译码器？BCD码译码器码译码器余余3格雷码的形成：看卡诺图格雷码的形成：看卡诺图？三、其他码变换电路（三、其他码变换电路（X/Y）1.BCD/7SEG译码器译码器三、其他码变换电路（三、其他码变换电路（X/Y）1.BDC/7SEG译码器译码器1.BDC/7SEG译码器译码器1.BDC/7SEG译码器译码器1.BDC/7SEG译码器译码器1.BDC/7SEG译码器译码器1.BDC/7SEG译码器译码器1.BDC/7SEG译码器译码器103.4063.4003.400如何区分？如何区分？如何控制？如何控制？1

14、.BDC/7SEG译码器译码器灯测试灯测试灯灭灯灭1.BDC/7SEG译码器译码器1.BDC/7SEG译码器译码器B0B3: 译码地址输入译码地址输入ag: 字型显示译码输出字型显示译码输出 （低电平有效，适用于（低电平有效，适用于驱动共阳极驱动共阳极LED管管 ）BI/RBO: 消隐输入消隐输入/串串行消隐输出行消隐输出RBI：串行消隐输入：串行消隐输入LT：灯测试输入：灯测试输入2. 二进码二进码格雷码变换器格雷码变换器 2. 二进码二进码格雷码变换器格雷码变换器 2. 二进码二进码格雷码变换器格雷码变换器 2. 二进码二进码格雷码变换器格雷码变换器 GB的逻辑，的逻辑，B=？2. 二进码

15、二进码格雷码变换器格雷码变换器 第四节第四节 数据选择器和分配器数据选择器和分配器一、数据选择器（一、数据选择器（MUX-Multiplexer） 从多路平行输入数据中选择某一路作为输出信号的电路从多路平行输入数据中选择某一路作为输出信号的电路函数表达式：函数表达式：Y= d0m0+d1m1+d2m2+d3m3m0m1m2m3Y d0m0+d1m1+d2m2+d3m3选择选择输入输入数数据据输输入入一、一、 数据选择器数据选择器一、一、 数据选择器数据选择器8选选1 数据选择器数据选择器16选选1 数据选择器数据选择器Y=dimi一、一、 数据选择器数据选择器注意输出！注意输出！三态输出的可以

16、直接连接三态输出的可以直接连接一、一、 数据选择器数据选择器应用应用1实现逻辑函数实现逻辑函数 例例4-3 试用试用MUX实现逻辑函数实现逻辑函数 F(A,B,C)= AB+BC+ CA例例4-4 试用一片试用一片8选选1 MUX实现逻辑函数实现逻辑函数 F(A,B,C,D)=m(0,4,5,6,9,10,14)方法一：代数法方法一：代数法方法二：降维法方法二：降维法A作为数据位作为数据位建立降维卡诺图的原理建立降维卡诺图的原理函数卡诺图卡诺图三变量三变量三维三维降维卡诺图降维卡诺图三变量三变量二维二维用数据选择器实现逻辑函数用数据选择器实现逻辑函数总结总结两种方法：代数法，卡诺图法两种方法：

17、代数法，卡诺图法1、当变量个数、当变量个数=选择器地址数时：选择器地址数时： 一一对应，一一对应，di=0或或12、当变量个数大于选择器地址数时：、当变量个数大于选择器地址数时： 需降维，需降维，di中有变量中有变量3、当变量个数小于选择器地址数时：、当变量个数小于选择器地址数时： 存在多种方法选择存在多种方法选择BA00110数据选择器应用实例数据选择器应用实例应用应用2多路信号发生器多路信号发生器 数据选择器应用实例数据选择器应用实例应用应用3序列产生器序列产生器当当ST=0时，在时，在A2A1A0的作用下，的作用下，d0d7顺序输出，形顺序输出，形成串行数据波形成串行数据波形数据选择器应

18、用实例数据选择器应用实例应用应用4模拟波形发生器（模拟波形发生器（CMOS型多路开关）型多路开关） 第四节第四节 数据选择器和分配器数据选择器和分配器第四节第四节 数据选择器和分配器数据选择器和分配器二、数据分配器（二、数据分配器（DMUX-Demultiplexer） 将单路数据分送到若干路中某一路的电路。将单路数据分送到若干路中某一路的电路。二、数据分配器二、数据分配器把译码器当成数据分配器用把译码器当成数据分配器用二、数据分配器二、数据分配器分配器分配器选择器选择器二、数据分配器二、数据分配器第五节第五节 数码的奇偶产生数码的奇偶产生/校验器校验器第五节第五节 数码的奇偶产生数码的奇偶产

19、生/校验器校验器校验位校验位Y怎样检验奇偶？怎样检验奇偶？数据位数据位奇偶奇偶控制位控制位第五节第五节 数码的奇偶产生数码的奇偶产生/校验器校验器延时延时小小第五节第五节 数码的奇偶产生数码的奇偶产生/校验器校验器实际应用实际应用PP发发Y、I P 收收I、Y P第六节第六节 用功能器件设计组合电路用功能器件设计组合电路解：设输入：解：设输入：A、B、C、D为四位裁判的投票结果，为四位裁判的投票结果， 1为赞同，为赞同，0为反对为反对 输出：输出：F1=成功、成功、F2=重试、重试、F3=失败失败1. 真值表真值表例例4-11 某竞赛由四位裁判通过投票决定成功与否，若判成功某竞赛由四位裁判通过

20、投票决定成功与否，若判成功至少需要三票；若是两票赞成两票反对，则竞赛必须重来；至少需要三票；若是两票赞成两票反对，则竞赛必须重来；其它情况为失败。其它情况为失败。1.根据题意，确定输入变量和输出函数的数目，列真值表根据题意，确定输入变量和输出函数的数目，列真值表2.化简，求函数表达式化简，求函数表达式3.画出逻辑图画出逻辑图第六节第六节 用功能器件设计组合电路用功能器件设计组合电路输入：输入：1为赞同，为赞同，0为反对为反对输出：输出：F1=成功、成功、 F2=重试、重试、 F3=失败失败1. 真值表真值表第六节第六节 用功能器件设计组合电路用功能器件设计组合电路1.真值表真值表2.逻辑函数逻

21、辑函数3.电路图电路图第六节第六节 用功能器件设计组合电路用功能器件设计组合电路1.真值表真值表2.逻辑函数逻辑函数3.电路图电路图如果用数据选择器？如果用数据选择器？第六节第六节 用功能器件设计组合电路用功能器件设计组合电路1.真值表真值表2.逻辑函数逻辑函数3.电路图电路图用数据选择器？用数据选择器？DCBA1110100010000000DCBA0001011001101000DCBA0000000100010111第七节第七节 组合电路中的竞争冒险组合电路中的竞争冒险一、竞争与冒险一、竞争与冒险在某种特定环境下，可能出现在某种特定环境下，可能出现第七节第七节 组合电路中的竞争冒险组合电路中的竞争冒险看：看：P114-3.13 作业题作业题G1G2G3第七节第七节 组合电路中的竞争冒险组合电路中的竞争冒险F=DE=CC第七节第七节 组合电路中的竞争冒险组合电路中的竞争冒险二、险象的判别：二、险象的判别： 代数法代数法: 卡诺图法卡诺图法: 直观、方便直观、方便第七节第七节 组合电路中的竞争冒险组合电路中的竞争冒险三、险象的消除三、险象的消除 引入添加项引入添加项AB第七节第七节 组合电路中的竞争冒险组合电路中的竞争冒险三、险象的消除三、险象的消除第七节第七节 组合电路中的竞争冒险组合电路中的竞争冒险三、险象的消除三、险象的消除 滤波法滤波法第七节第七节 组合电路中的竞争