组合逻辑电路的分析与综合

1、（3-1）第六章第六章 门电路和组合逻辑电路门电路和组合逻辑电路6.1 数字电路概述数字电路概述6.2 数字电路中数的表示方法数字电路中数的表示方法6.3 晶体管开关作用晶体管开关作用6.4 逻辑门电路逻辑门电路6.5 组合逻辑电路的分析与综合组合逻辑电路的分析与综合6.6 数字组合逻辑电路数字组合逻辑电路（3-2）逻辑电路逻辑电路组合逻辑电路组合逻辑电路时序逻辑电路时序逻辑电路现时的输出仅取现时的输出仅取决于现时的输入决于现时的输入除与现时输入有除与现时输入有关外还与原状态关外还与原状态有关有关6.5.3 组合组合逻辑电路的分析和综合逻辑电路的分析和综合（3-3）组合电路的研究内容：组合电路

2、的研究内容：分析：分析：设计：设计：给定给定 逻辑图逻辑图得到得到逻辑功能逻辑功能分析分析 给定给定逻辑功能逻辑功能画出画出 逻辑图逻辑图设计设计6.5.3 组合组合逻辑电路的分析和综合逻辑电路的分析和综合（3-4）1、由给定的逻辑图写出逻辑关系表达式。、由给定的逻辑图写出逻辑关系表达式。分析步骤：分析步骤：2、用逻辑代数或卡诺图对逻辑代数进行化简。、用逻辑代数或卡诺图对逻辑代数进行化简。3、列出输入输出状态表并分析逻辑功能。、列出输入输出状态表并分析逻辑功能。电路电路 结构结构输入输出之间输入输出之间的逻辑关系的逻辑关系6.5.3.1 组合组合逻辑电路的分析逻辑电路的分析（3-5）例例1：分

3、析下图的逻辑功能。：分析下图的逻辑功能。 &ABFABABBA BABA BABAF BABABABA 6.5.3.1 组合组合逻辑电路的分析逻辑电路的分析（3-6）ABF001010100111真值表真值表相同为相同为“1”不同为不同为“0”同或门同或门6.5.3.1 组合组合逻辑电路的分析逻辑电路的分析BABAFF=A B=1BA （3-7）例例2：分析下图的逻辑功能。：分析下图的逻辑功能。 &ABFBA ABA BBA BBAABAF BBAABA BBAABA ）（）（BABA 6.5.3.1 组合组合逻辑电路的分析逻辑电路的分析（3-8）ABF000011101110真值表真值表相同

4、为相同为“0”不同为不同为“1”异或门异或门=1BAF 6.5.3.1 组合组合逻辑电路的分析逻辑电路的分析BABAF（3-9）任务任务要求要求设计最简单设计最简单的逻辑电路的逻辑电路1、指定实际问题的逻辑含义，列出真值表。、指定实际问题的逻辑含义，列出真值表。分析步骤：分析步骤：2、用逻辑代数或卡诺图对逻辑代数进行化简。、用逻辑代数或卡诺图对逻辑代数进行化简。3、画出逻辑图。、画出逻辑图。6.5.3.2 组合组合逻辑电路的设计逻辑电路的设计（3-10）例例1：设计一个设计一个三人表决电路三人表决电路（A、B、C）。每人）。每人一个按键，如果同意则按下，不同意则不按。结果一个按键，如果同意则按

5、下，不同意则不按。结果用指示灯表示，多数同意时指示灯亮，否则不亮。用指示灯表示，多数同意时指示灯亮，否则不亮。FABC+5V要设计要设计的逻辑的逻辑电路电路6.5.3.2 组合组合逻辑电路的设计逻辑电路的设计（3-11）ABCF00000010010001111000101111011111 1 1、首先指明逻辑符号取、首先指明逻辑符号取“0”、“1”的含义。的含义。三个三个按键按键A、B、C按下时为按下时为“1”，不按时为，不按时为“0”。输。输出是出是F，多数赞成时是，多数赞成时是“1”，否则是，否则是“0”。2 2、根据题意列出逻辑状态表、根据题意列出逻辑状态表( (真值表真值表) )。

6、（3-12）4、根据最简逻辑表达式画出逻辑图、根据最简逻辑表达式画出逻辑图CABCABF & 1&AB BCF3 3、写出逻辑表达式并化简、写出逻辑表达式并化简CABCABF （3-13）CABCAB CABCAB &ABCFCABCABF 若用若用与非门与非门实现时需先实现时需先变换变换（3-14） 开工为开工为“1”，不开工为，不开工为“0”； G1和和 G2运行为运行为“1”，不运行为，不运行为“0”。（3-15）0111 0 0 1 0 100011 0 11 0 10 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 01 1 10 0 0A B C G1 G2（3-16）ABCC

7、ABCBABCA1 GABCCBACBACBA2 GACBCAB1 G1 0 10 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 01 1 10 0 00111 0 0 1 0A B C G1 G2 100011 0 1ABCCBACBACBA2 GACBCAB1 GACBCAB ABCCBACBACBA2 G（3-17）A BCA BC&G1G2ACBCABG1ABCCBACBACBA2 G（3-18）ACBCAB1GCBA)CBA(C)(BA ABCCBACBACBA2G=1=1ABC&1G1G2（3-19） 数字集成组合逻辑电路是集成电路中数字集成组合逻辑电路是集成电路中的一类，常

8、用的中、小规模组合逻辑电路的一类，常用的中、小规模组合逻辑电路有加法器、编码器、译码器、数据选择器、有加法器、编码器、译码器、数据选择器、数码比较器等。数码比较器等。6.6 数字集成组合逻辑电路数字集成组合逻辑电路 学习的重点：学习的重点：了解集成电路的逻辑符了解集成电路的逻辑符号、芯片的功能表、以及特殊引出端的控号、芯片的功能表、以及特殊引出端的控制功能。为将来使用集成电路做准备。制功能。为将来使用集成电路做准备。（3-20）6.6.1 加法器加法器1 1 0 11 0 0 1+举例：举例：A=(1101)B， B=(1001)B，计算计算A+B011010011（3-21） 1+) 0 1

9、 0+) 1 1 0+) 0 0 1+) 1 1 0进位进位C C半加器真值表半加器真值表A B S C 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1S=AB+AB=A BC=AB半加器半加器6.6.1 加法器加法器（3-22）S=AB+AB=A BC=AB半加器半加器逻辑电路图逻辑电路图A&1BSCABSCCO逻辑符号：逻辑符号：半加器半加器6.6.1 加法器加法器（3-23）1iii1iii1iii1iiiCBACBACBACBASi1iii1iii1iii1iiiiCBACBACBACBAC1ii1iiiiCACBBA1iii)(CBA0 0 0 0 00 0 1 1

10、00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1全加器全加器6.6.1 加法器加法器ii1iii1iiiBACBACBAii1iii(BA)CBA（3-24）1ii1iiiiiCACBBAC1iiii)(CBAS1BiAiCi-1Siii1iiii(BA)CBAC全加器全加器6.6.1 加法器加法器)BAii(iiBA&1Ci&=1Si=1（3-25）ABSCCOAiBiCi-1 SiCi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COCI全加器逻辑符号全加器逻辑符号半加器半加器逻辑电路图

11、逻辑电路图全加器全加器6.6.1 加法器加法器（3-26）6.6.2 编码器编码就是赋予选定的一系列代码以固定的含义。 要表示N个信息所需的二进制代码位数n应满足 : 2n N编码器1.二进制编码器 实现编码的电路叫做编码器。（3-27）6.6.2 编码器1.二进制编码器例：设计一个由与非门组成的编码器，且满足以下要求：(1) 将 A0、A1、A7 8个信号编成二进制代码;(2) 编码器每次只能对一个信号进行编码，不允许 两个或两个以上的信号同时有效;(3) 设输入信号低电平有效。设计编码器的过程与设计一般的组合逻辑电路相同，首先要列出逻辑状态表，然后写出逻辑表达式并进行化简，最后画出逻辑图。

12、（3-28）1）确定二进制代码的位数：有8个输入信号，所以输出需要三位二进制代码。2）列编码表编码表（3-29）编码表75310IIIIF 7531IIII 76321IIIIF 76542IIIIF 3）由编码表列出逻辑表达式（3-30）4）由逻辑式画出逻辑图I0I1I2I3I4I5I6I78-3编码器逻辑图F2F1F0&75310IIIIF 76321IIIIF 76542IIIIF （3-31）6.6.2 编码器2.二十进制编码器将十个状态（对应于十进制的十个代码：0,1,2,3,4,5,6,7,8,9）编制成BCD码。 采用二进制码表示一个十进制数的代码，称为二-十进制代码，即BCD码

13、。表示十进制数10个编码器高低电平信号二进制代码（3-32）0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 11 1 1 01 1 1 10 1 0 11 1 0 00 1 0 00123578964012356789403456782910123678549二进制数8421码2421码5421码余三码6.6.2 编码器2.二十进制编码器（3-33）状态表(输入信号低有效)6.6.2 编码器2.二十进制编码器（3-34）输 入 F3 F2 F1 F0 0(I0) 0 0 0 0 1(I1)

14、0 0 0 1 2(I2) 0 0 1 0 3(I3) 0 0 1 1 4(I4) 0 1 0 0 5(I5) 0 1 0 1 6(I6) 0 1 1 0 7(I7) 0 1 1 1 8(I8) 1 0 0 0 9(I9) 1 0 0 1 98983IIIIF 76542IIIIF 76321IIIIF 975310IIIIIF 6.6.2 编码器2.二十进制编码器（3-35）二十进制编码器逻辑图I1I2I3I4I5I6I7I8I0I9983IIF 76542IIIIF 76321IIIIF 975310IIIIIF &F2F1F0&F36.6.2 编码器2.二十进制编码器（3-36） 当有两

15、个或两个以上的信号同时输入编码电路，电路只能对其中一个优先级别高的信号进行编码。 即允许几个信号同时有效，但电路只对其中优先级别高的信号进行编码，而对其它优先级别低的信号不予理睬。 优先编码器6.6.2 编码器2.二十进制编码器（3-37）例：集成优先编码器(10线-4线)CT74LS147引脚图GND 1287654YYIIIII091233CC NYIIIIYU16 15 14 13 12 11 10 91 2 3 4 5 6 7 8CT74LS1476.6.2 编码器2.二十进制编码器（3-38）集成编码器CT74LS147 功能表（3-39）6.6.3 译码器与数码显示1.二进制译码器

16、译码是编码的逆过程，即将某二进制翻译成电路的某种状态。将n 种输入的组合译成2n 种电路状态，也叫n-2n 线译码器。译码器的输入：一组二进制代码译码器的输出：一组高低电平信号（3-40）状 态 表 例：三位二进制译码器（输出高电平有效）输 入A2 A1 A0F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F70 0 0 1 0 0 0 0 0 0 00 0 1 0 1 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 1 0 0 0 0 00 1 1 0 0 0 1 0 0 0 01 0 0 0 0 0 0 1 0 0 01 0 1 0 0 0 0 0 1 0 01 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0

17、1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1输 出（3-41）F0= A2 A1 A0F1= A2 A1 A0F2= A2 A1 A0F3= A2 A1 A0F7= A2 A1 A0F4= A2 A1 A0F6= A2 A1 A0F5= A2 A1 A0（3-42）A0A1A2111&F0F1F2F3F4F5F6F7A2A2A1A1A0A0（3-43）例1：利用译码器分时将采样数据送入计算机。ABCD总线 数据 三态门CE三态门BE三态门AE三态门DE0Y1Y2Y3Y0A1AS2-4线译码器（3-44）00工作原理：（以A0A1=00为例）0111ABCD总线数据三态门CE三态门BE三态门AE三

18、态门DE0Y1Y2Y3Y0A1AS2-4线译码器0脱离总线数据（3-45）6.6.3 译码器与数码显示2.二十进制译码器输 入A3 A2 A1 A0F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F90 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 00 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 00 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 00 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 00 1 1

19、1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0输 出1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 01 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1（3-46）6.6.3 译码器与数码显示3. 译码器在数字显示方面的应用二-十进制编码显示译码器显示器件在数字系统中，常常需要将运算结果用人们习惯的十进制显示出来，这就要用到显示译码器。1）辉光数码管数字显示（3-47）6.6.3 译码器与数码显示3. 译码器在数字显示方面的应用2）半导体数码管显示七段显示器件（半导体数码管）abcdfgefga be dc a b c d e f g a b c d e f g 共阳极接法共阴极接法（3-

20、48）译译 码码 器器A3A2A1A0A3-A0: 输入数据输入数据（BCD码）码）七段数码管显示译码器七段数码管显示译码器abcdefgYaYbYcYdYeYfYg6.6.4 显示译码器显示译码器（3-49）abcdfge共阴极共阴极1 1 1 1 1 1 00 1 1 0 0 0 01 1 1 1 0 0 1a b c d e f g0 1 1 0 0 1 11 0 1 1 0 1 11 0 1 1 1 1 11 1 1 0 0 0 01 1 1 1 1 1 11 1 1 1 0 1 11 1 0 1 1 0 16.6.4 显示译码器显示译码器十进制数十进制数 A3A2A1A0 0 0 0

21、 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 0 3 0 0 1 1 4 0 1 0 0 5 0 1 0 1 6 0 1 1 0 7 0 1 1 1 8 1 0 0 0 9 1 0 0 1（3-50）七七段段显显示示译译码码电电路路真真值值表表十进制数十进制数A3A2A1A0 Ya Yb Yc Yd Ye Yf Yg 显示字形显示字形 0 0 0 0 0 00 0 0 0 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 0 01 0 0 1 1 0 0 0 10 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 10 1 1 0 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 20 0 1

22、 0 1 1 0 1 1 0 1 2 3 3 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 30 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 3 4 4 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 40 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 4 5 5 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 50 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 5 6 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 66 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 6 7 7 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 70 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 7 8 8 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1

23、81 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 8 9 9 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 91 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 9 （3-51）七段译码器和数码管的连接图七段译码器和数码管的连接图abcdfgefga be dcA1A2LTBIRBIA3A0GND+VccfgabcdeCT74LS247（3-52）6.6.4 数据选择器 数据选择是指经过选择，将多个通道的数据传送到唯一的公共数据通道上去。实现数据选择功能的逻辑电路成为数据选择器。例：四选一数据选择器输入数据输出数据使能端D0D1D2D3WSA1A0控制信号（3-53）11&111&1YD0D1D2D3A0A1S1000000“与”门被封锁，选择器不工作。CT74LS153型4选1数据选择器的逻辑电路（3-54）11&111&1YD0D1D2D3A0A1S01D0000由控制端决定选择哪一路数据输出。选中D0001100CT74LS153型4选1数据选择器的逻辑电路（3-55）11&111&1YD0D1D2D3A0A1S0100D20由控制端决定选择哪一路数据输出。选中D2011010CT74LS153型4选1数据选择器的逻辑电路（3-56）)AADAADAADAAD(Y013012011010CT74LS153功能表使能选 通输出SA0A1Y10000001100110D3D2D1