电工电子技术_组合逻辑电路

1、电工电子技术2第第1313章章 组合逻辑电路组合逻辑电路1.1.组合逻辑电路的定义、设计和分析方法。组合逻辑电路的定义、设计和分析方法。2.2.编码器、译玛器。编码器、译玛器。3.3.数据选择器、数据分配器。数据选择器、数据分配器。知识点：知识点：要求掌握：要求掌握：1.1.组合逻辑电路的设计和分析方法。组合逻辑电路的设计和分析方法。2.2.编码的基本概念及其意义。编码的基本概念及其意义。3.3.译码的基本概念及其意义。译码的基本概念及其意义。了解：了解：1.1.数据选择器的基本概念及其意义。数据选择器的基本概念及其意义。2.2.数数据分配器的基本概念及其意义。数数据分配器的基本概念及其意义。

2、3 根据逻辑电路有无记忆功能，可将数字电路分为两大类：一类是组合逻辑电路，根据逻辑电路有无记忆功能，可将数字电路分为两大类：一类是组合逻辑电路，另一类是时序逻辑电路。组合逻辑电路是指电路在任一时刻的输出状态只与同一时刻另一类是时序逻辑电路。组合逻辑电路是指电路在任一时刻的输出状态只与同一时刻的输出状态有关，而与前一时刻的输出状态无关。组合逻辑电路在电路结构上全部由的输出状态有关，而与前一时刻的输出状态无关。组合逻辑电路在电路结构上全部由逻辑门电路组成。本章首先介绍组合电路的分析和设计方法，然后介绍编码器、译码逻辑门电路组成。本章首先介绍组合电路的分析和设计方法，然后介绍编码器、译码器、数据选择

3、器和数据分配器。器、数据选择器和数据分配器。第第1313章章 组合逻辑电路组合逻辑电路413.13.1 1 组合逻辑电路的分析与设计组合逻辑电路的分析与设计 组合逻辑电路的分析是根据给定的逻辑电路图，弄清楚它的逻辑组合逻辑电路的分析是根据给定的逻辑电路图，弄清楚它的逻辑功能，求出描述电路输出与输入之间的逻辑关系的表达式，列出真值功能，求出描述电路输出与输入之间的逻辑关系的表达式，列出真值表。一般方法如下所述。表。一般方法如下所述。 1 1）根据给定的逻辑电路的逻辑图，从输入端向输出端逐级写出）根据给定的逻辑电路的逻辑图，从输入端向输出端逐级写出各个门对其输入的逻辑表达式，从而写出整个逻辑电路的

4、输出对输入各个门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的逻辑函数表达式。的逻辑函数表达式。 2 2）利用逻辑代数运算法则化简逻辑函数表达式。）利用逻辑代数运算法则化简逻辑函数表达式。 3 3）根据化简后的逻辑函数表达式，列出真值表，使逻辑功能更）根据化简后的逻辑函数表达式，列出真值表，使逻辑功能更加清晰。加清晰。 4 4）根据化简后的逻辑函数表达式或真值表，分析逻辑功能。）根据化简后的逻辑函数表达式或真值表，分析逻辑功能。 下面通过一个例子说明组合逻辑电路的分析方法。下面通过一个例子说明组合逻辑电路的分析方法。13.1.113.1.1 组合逻辑电路的分析方法组合逻辑电路的分析方

5、法513.13.1 1 组合逻辑电路的分析与设计组合逻辑电路的分析与设计 合逻辑电路的设计是组合逻辑电路分析的逆运算，是根据给出合逻辑电路的设计是组合逻辑电路分析的逆运算，是根据给出的实际逻辑问题，求出实现这一逻辑功能的最佳逻辑电路。其方法的实际逻辑问题，求出实现这一逻辑功能的最佳逻辑电路。其方法如下：如下： 1 1）根据设计要求，确定变量的个数，并对它们进行逻辑赋值（）根据设计要求，确定变量的个数，并对它们进行逻辑赋值（即确定即确定0 0和和1 1代表的含义）。代表的含义）。 2 2）根据逻辑功能要求列出真值表。）根据逻辑功能要求列出真值表。 3 3）根据真值表写出逻辑函数表达式，并进行化简

6、。）根据真值表写出逻辑函数表达式，并进行化简。 4 4）根据最简逻辑函数表达式画出逻辑图。）根据最简逻辑函数表达式画出逻辑图。13.1.213.1.2 组合逻辑电路的设计方法组合逻辑电路的设计方法613.2 13.2 编编 码码 器器 将具有特定意义的信息如文字、数字、符号编成相应二进制代码的将具有特定意义的信息如文字、数字、符号编成相应二进制代码的过程，称为编码。实现编码功能的电路成为编码器，其输入为被编过程，称为编码。实现编码功能的电路成为编码器，其输入为被编信号，输出为二进制代码。编码器有二进制编码器、二信号，输出为二进制代码。编码器有二进制编码器、二- -十进制编码十进制编码器等。器等

7、。13.2.113.2.1 二进制编码器二进制编码器1.1.十进制十进制 用用n n位二进制代码对位二进制代码对2 2n n个信号进行编码的电路，成为二进制编码器个信号进行编码的电路，成为二进制编码器。现以。现以8 8线线-3-3线编码器为例说明，如线编码器为例说明，如图图13.313.3所示。所示。 8 8线线-3-3线编码器有线编码器有I I0 0I I7 7 8 8个输入端，且高电平有效，输出是个输入端，且高电平有效，输出是3 3位位二进制代码二进制代码Y Y0 0Y Y2 2。由。由图图13.313.3可写出编码器的输出函数表达式为可写出编码器的输出函数表达式为 根据上述关系可列出表根

8、据上述关系可列出表13.313.3所示的真值表。所示的真值表。7图图13.3 813.3 8线线-3-3线编码器逻辑图线编码器逻辑图13.2 13.2 编编 码码 器器813.2 13.2 编编 码码 器器13.2.213.2.2 二二- -十进制编码器十进制编码器 将将0 09 9这这1010个十进制数转换为个十进制数转换为二进制数的电路称为二进制二进制数的电路称为二进制- -十进十进制编码器。制编码器。 图图13.413.4所示为二进制所示为二进制- -十进制十进制编码器，编码器，I I0 0I I9 9为为1 10 0个需要编码的个需要编码的输入信号，输出输入信号，输出Y Y3 3、Y

9、Y2 2、Y Y1 1、Y Y0 0为为4 4位二进制代码。根据位二进制代码。根据图图13.413.4可写出可写出编码器的输出逻辑函数为编码器的输出逻辑函数为图图13.4 13.4 二进制二进制- -十进制编码器十进制编码器913.2 13.2 编编 码码 器器1013.3 13.3 译译 码码 器器13.3.113.3.1 二进制译码器二进制译码器 将输入二进制代码译成相将输入二进制代码译成相应输出信号的电路，称为二进应输出信号的电路，称为二进制译码器。制译码器。 二进制码器是用于把二进二进制码器是用于把二进制代码转换成相应输出信号的制代码转换成相应输出信号的译码器。常见的有译码器。常见的有

10、2 2线线-4-4线译码线译码器、器、3 3线线-8-8线译码器和线译码器和4 4线线-16-16线线译码器等。如译码器等。如图图13.513.5所示为集所示为集成成3 3线线-8-8线译码器线译码器74LS13874LS138的逻的逻辑图。辑图。图图13.5 13.5 3 3线线-8-8线译码器逻辑图线译码器逻辑图 译码是编码的反过程，是将表示特定信息的二进制代码翻译出来。译码是编码的反过程，是将表示特定信息的二进制代码翻译出来。实现译码功能的电路称为译码器。译码器的输入为二进制代码，输出为实现译码功能的电路称为译码器。译码器的输入为二进制代码，输出为与输入代码相对应的特定信息。与输入代码相

11、对应的特定信息。1113.3 13.3 译译 码码 器器13.3.213.3.2 二二- -十十进制译码器进制译码器 将将4 4位位BCDBCD码的码的1010组代码翻译成组代码翻译成0 09 9这这1010个个对应输出信号的电路，称为二对应输出信号的电路，称为二- -十进制译码器。十进制译码器。由于它有由于它有4 4个输入端，个输入端，1010个输出端，所以又称个输出端，所以又称4 4线线-10-10线译码器。线译码器。 图图13.713.7所示为所示为4 4线线-10-10线译码器线译码器CT74LS42CT74LS42的的逻辑图。图中逻辑图。图中A A3 3、A A2 2、A A1 1、

12、A A0 0为输入端，为输入端，Y Y0 0Y Y9 9为输出端，低电平有效。为输出端，低电平有效。CT74LS42CT74LS42的真值表见的真值表见表表13.613.6。 由由表表13.613.6可知，可知，CT74LS42CT74LS42输入为输入为84218421码，码，输出输出Y.Y.Y.Y.为低电平为低电平0 0有效。代码有效。代码1010101011111111没没有使用，称为伪码。由上表可知，当输入伪码有使用，称为伪码。由上表可知，当输入伪码1010101011111111时，输出时，输出Y Y9 9Y Y0 0都为高电平都为高电平1 1，不会，不会出现低电平出现低电平0 0。

13、因此译码器不会产生错误译码。因此译码器不会产生错误译码。图图13.7 13.7 二二- -十进制译码器逻辑图十进制译码器逻辑图1213.3 13.3 译译 码码 器器1313.3 13.3 译译 码码 器器13.3.313.3.3 BCD BCD- -7 7段显示译码器段显示译码器 显示译码器主要由译码器和驱动电路组成，通常这二者都集成在显示译码器主要由译码器和驱动电路组成，通常这二者都集成在一块芯片中。显示译码器的输入一般为二一块芯片中。显示译码器的输入一般为二- -十进制代码，输出的信号十进制代码，输出的信号用于驱动显示器件，显示出十进制数字来。显示器件也称为数码显示用于驱动显示器件，显示

14、出十进制数字来。显示器件也称为数码显示器，或者称为数码管，常见的有器，或者称为数码管，常见的有7 7段显示译码器。段显示译码器。1. 1. 7 7段数码显示器段数码显示器 常见的常见的7 7段显示译码器有段显示译码器有半导体发光二极管（半导体发光二极管（light light emitting diode,LEDemitting diode,LED）和液晶）和液晶显示器显示器(liquid crystal (liquid crystal display,LCD)display,LCD)。这里主要介绍。这里主要介绍LEDLED显示器，如显示器，如图图13.813.8所示。所示。图图13.8 13

15、.8 发光二极管数码显示器发光二极管数码显示器1413.3 13.3 译译 码码 器器 7 7段数码显示器利用不同字段的组合来分别显示段数码显示器利用不同字段的组合来分别显示0 09 9这这1010个数字个数字，每个字段均由发光二极管组成。，每个字段均由发光二极管组成。 发光二极管数码显示器的内部接法有两种，如发光二极管数码显示器的内部接法有两种，如图图13.913.9所示。所示。图图13.9(a)13.9(a)为共阳接法，为共阳接法，图图13.9(b)13.9(b)为共阴接法，图中为共阴接法，图中R R为限流电阻。为限流电阻。7 7段段译码器输出低电平时，需选用共阳接法的数码显示器；译码器输

16、出高译码器输出低电平时，需选用共阳接法的数码显示器；译码器输出高电平时，则需选用共阴接法的数码显示器。电平时，则需选用共阴接法的数码显示器。图图13.9 13.9 发光二极管数码显示器的内部接法发光二极管数码显示器的内部接法1513.3 13.3 译译 码码 器器2. 2. 7 7段显示译码器段显示译码器 半导体数码显示器和液晶显示器都可以用半导体数码显示器和液晶显示器都可以用TTLTTL、CMOSCMOS集成电路直接集成电路直接驱动。为此，就需要显示译码器将驱动。为此，就需要显示译码器将BCDBCD码译成数码显示器所需要的驱动码译成数码显示器所需要的驱动信号，以便使数码显示器用十进制数字显示

17、出信号，以便使数码显示器用十进制数字显示出BCDBCD码所表示的数值。码所表示的数值。 图图13.1013.10所示为所示为4 4段段-7-7段译码器段译码器/ /驱动器驱动器CC14547CC14547的逻辑功能示意图，的逻辑功能示意图，D D、C C、B B、A A为输入端，输入为为输入端，输入为8421BCD8421BCD码，码，BIBI为消隐控制端，为消隐控制端，Y Ya aY Yg g为为输出端，高电平输出端，高电平1 1有效。其真值表如有效。其真值表如表表13.713.7所示。由该表可知所示。由该表可知CC14547CC14547的的功能如下。功能如下。 由该表可知由该表可知CC1

18、4547CC14547的功能如下：的功能如下： （1 1）消隐功能）消隐功能 （2 2）数码显示）数码显示图图13.10 13.10 CC14547CC14547的逻辑功能示意图的逻辑功能示意图1613.3 13.3 译译 码码 器器1713.4 13.4 数据选择器和数据分配器数据选择器和数据分配器13.4.113.4.1 数据选择器数据选择器 在多路数据传输过程中，经常需要将其中一在多路数据传输过程中，经常需要将其中一路信号挑选出来进行传输，这就要用到数据选择路信号挑选出来进行传输，这就要用到数据选择器。根据地址码的要求，从多路输入信号中选择器。根据地址码的要求，从多路输入信号中选择其中一

19、路输出的电路，称为数据选择器。数据选其中一路输出的电路，称为数据选择器。数据选择器能够按要求从多路输入选择一路输出，如择器能够按要求从多路输入选择一路输出，如图图13.1113.11所示。根据输入端的个数分为双所示。根据输入端的个数分为双4 4选选1 1（74LS15374LS153）、）、8 8选选1 1（74LS15174LS151）等。）等。 1. 1. 4 4选选1 1数据选择器数据选择器 图图13.1213.12所示为所示为4 4选选1 1数据选择器的逻辑数据选择器的逻辑图，图，A A1 1、A A0 0是地址端。是地址端。D D0 0D D3 3是是4 4个数据端个数据端，STST

20、是低电平有效的使能端，具有两个互是低电平有效的使能端，具有两个互补输出端补输出端Y Y和和Y Y。对于不同的二进制地址输。对于不同的二进制地址输入，可按地址选择入，可按地址选择D D0 0D D3 3中一个数据输出。中一个数据输出。其功能如其功能如表表13.813.8所示。所示。图图13.12 13.12 4 4选选1 1数据选择器逻辑图数据选择器逻辑图图图13.11 13.11 数据选择器数据选择器1813.4 13.4 数据选择器和数据分配器数据选择器和数据分配器1913.4 13.4 数据选择器和数据分配器数据选择器和数据分配器2. 2. 8 8选选1 1数据选择器数据选择器 图图13.1313.13为为8 8选选1 1数据选择器，它有数据选择器，它有3 3个地址端个地址端A A2 2A A1 1A A0 0。可选择。可选择D D0 0D D7 7 8 8个个数据，数据，STST是低电平有效的使能端，具有两个互补输出端是低电平有效的使能端，具有两个互补输出端Y Y和和Y Y。其功能与。其功能与4 4选选1 1数据选择器类似，其真值表见数据选择器类似，其