第七章数字集成电路及其应用

1、Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用中国石油大学(华东)信息与控制工程学院电工电子学教学中心张勇Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用2 Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用3 数字数字 t Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用4脉冲跃变后的值比初始值高脉冲跃变后的值比初始值高脉冲跃变后的值比初始值低脉冲跃变后的值比初始值低0+3V0+3VChapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用5 A0.9A0.5A0.1AtptrtfTChapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用6产品自动计

2、数系统示意图产品自动计数系统示意图光源光源 光光电电转转换换放放大大电电路路整整形形电电路路计计数数器器译译码码器器显显示示器器Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用7 所谓所谓门门(Gate)就是一种开关，它能按照一定的就是一种开关，它能按照一定的条件去控制信号的通过或不通过。条件去控制信号的通过或不通过。 门电路的输入和输出之间存在一定的逻辑门电路的输入和输出之间存在一定的逻辑(Logic)关系关系(因果关系因果关系)，所以门电路又称为，所以门电路又称为逻辑门逻辑门电路电路。 基本逻辑关系为基本逻辑关系为三种。三种。 下面通过例子说明逻辑电路的概念及下面通过例子说明逻辑

3、电路的概念及的意义。的意义。Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用8220V+- F = A B000101110100ABFBFAChapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用9输入输入A、B、C全为高电平全为高电平“1”，输出输出 F 为为“1”。输入输入A、B、C不全为不全为“1”(有有“0”)，输出输出 F 为为“0”。0V0V0V0V0V3V+U 12VRDADCABFDBC3V3V3V0V00000010101011001000011001001111ABFC0V3VChapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用10逻辑逻辑即：有即：有“

4、0”出出“0”， 全全“1”出出“1”F=A B C&ABFC00000010101011001000011001001111ABFCChapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用11F&ABFA B F0 0 00 1 01 0 01 1 1应用举例应用举例ABChapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用12BF220VA+- F = A + B000111110110ABFChapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用130V0V0V0V0V3V3V3V3V0V00000011101111011001011101011111ABFC3V

5、3V -12VRDADCABFDBC输入输入A、B、C全为低电平全为低电平“0”，输出输出 F 为为“0”。输入输入A、B、C有一个为有一个为“1”，输出输出 F 为为“1”。Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用143. 逻辑关系逻辑关系：逻辑逻辑即：有即：有“1”出出“1”， 全全“0”出出“0”F=A+B+CABFC 100000011101111011001011101011111ABFCChapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用151BAFA B F0 0 00 1 11 0 11 1 1应用举例应用举例=0Chapter 7数字集成电路及其应用数

6、字集成电路及其应用16101AF0F220VA+-RChapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用17 1 0饱和饱和逻辑表达式：逻辑表达式：F=A“0”10“1”“0”“1”AF逻辑符号逻辑符号1AFR1DR2AF+12V +3V钳位二极管钳位二极管Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用18&ABCF逻辑符号逻辑符号F=ABCAFBC00001000101100011010111110000001全全1出出1，有，有0出出0。11111101全全1出出0，有，有0出出1。F=ABC与与非非逻辑函数表达式逻辑函数表达式Chapter 7数字集成电路及其应

7、用数字集成电路及其应用19F=A+B+C或或非非逻辑函数表达式逻辑函数表达式AFBC000010010101110100111011011111111ABCF逻辑符号逻辑符号全全0出出0，有，有1出出1。00000001全全0出出1，有，有1出出0。F=A+B+CChapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用20AFBC00011000010011000010101001101110与非逻辑状态表与非逻辑状态表AFBC00011001010111010011101101111110或非逻辑状态表或非逻辑状态表全全0出出1，有，有1出出0全全1出出0，有，有0出出1“与与”、“或或”

8、、“非非”是三种基本的逻辑关系，是三种基本的逻辑关系，组合可构成复合逻辑运算。组合可构成复合逻辑运算。Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用21CBAF 或非或非全全0出出1，有有1出出01ABCFBABABAF 异或异或相同出相同出0，相异出相异出1CBAF 与非与非全全1出出0，有有0出出1&ABCFAB=1FFABABAB同或同或相同出相同出1，相异出相异出0=1ABFChapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用22Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用23基本的逻辑运算：基本的逻辑运算：从三种基本的逻辑关系，我们可以得从三种

9、基本的逻辑关系，我们可以得到以下结论：到以下结论：0 0=0 1=1 0=01 1=10+0=00+1=1+0=1+1=11001 Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用241.逻辑代数基本运算规则:逻辑代数运算法则AAAA100011AAAAAAAAAA 对应于三种基本逻辑关系，有三种基本逻辑运算对应于三种基本逻辑关系，有三种基本逻辑运算逻辑乘逻辑乘、逻辑加逻辑加和和逻辑非逻辑非。逻辑代数中其它的运算法。逻辑代数中其它的运算法则都是由这三种基本逻辑运算推导出来的。则都是由这三种基本逻辑运算推导出来的。Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用252. 逻辑

10、代数基本定律ABBAABBACBABCAAA)()(CBACBA )()(CBACBACABACBA)(AB CABAC()() ()()(CABABCBCAA)(BCBCA)(1BCAA+1=1 A A=A.Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用26110011111100BABABABA列状态表证明：列状态表证明：AB0001101111100100ABBABABABA0000 反演规则反演规则：将：将F中的中的“” 变成变成“+”，“+” 变成变成“”，“0” 变成变成“1” ，“1” 变成变成“0” ，原变量变成反变量，原变量变成反变量，反变量变成原变量，则得到反变

11、量变成原变量，则得到F的反函数。的反函数。 如：如：F=AB+AB 则则F= (A+B)(A+B)Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用27(1) A+AB = A (2) A(A+B) = AABBAA)(BABAA （3）（4）AB+CA B CCA BABCChapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用28 吸收律吸收律原变量的吸收：原变量的吸收：(1) A+AB=A证明：证明：A+AB=A(1+B)=A1=A例如：例如：CDAB)FE(DABCDAB 被吸收被吸收Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用29反变量的吸收：反变量的吸收：(

12、3)AABAB证明：证明：BAABABAA BA)AA(BA 例如：例如：DCBCADCBCAA 被吸收被吸收 吸收律吸收律Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用30(1) A+AB = A (2) A(A+B) = AABBAA)(BABAA （3）（4）CAABBCCAAB(AB) A + C)(BC)AB)( A + C)()(1)(1)FABACBCABACAA BCABACABCABCABCACBABACChapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用31例：例：F=AB+AC将将变为与非与非表达式变为与非与非表达式解：用反演律解：用反演律F=AB+AC

13、 =AB+AC=AB ACChapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用32例例:已知已知F = A+B+C+D+E，用与非门实现，用与非门实现该逻辑功能。设只有四输入端与非门。该逻辑功能。设只有四输入端与非门。解：解：F=A B C D E=A B C D E用与非门实现非逻辑方法用与非门实现非逻辑方法Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用33 7.1.4 逻辑函数的化简和变换逻辑函数的化简和变换F=AB+AC=（A+C）（）（A+B）=AB AC与或表达式与或表达式或与表达式或与表达式与非与非表达式与非与非表达式通过通过与与、或或、非非等逻辑运算把各个逻辑等

14、逻辑运算把各个逻辑变量联系起来就构成了变量联系起来就构成了逻辑函数式逻辑函数式。多种不同的表达形式：多种不同的表达形式：Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用34CAABBACACAABF )(与或表达式与或表达式或与表达式或与表达式与非与非表达式与非与非表达式)()()()()()()(BACACBBACACBCAABAACABAABFCAABCAABF分配律分配律 A+BC=(A+B)(A+C)证明：证明：冗余律冗余律也可反证也可反证Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用35逻辑图：逻辑图：把相应的逻辑关系用逻辑符号把相应的逻辑关系用逻辑符号和连线表

15、示出来。和连线表示出来。&AB&CA1FF=AB+ACChapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用361AC1BA& F=（A+C）（）（A+B）FChapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用37ABCAF&=AB ACF也可由逻辑图写出逻辑关系也可由逻辑图写出逻辑关系Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用38F=AB+AC=AB+AC+BC同一类表达式也不是惟一的，例如：同一类表达式也不是惟一的，例如：化简化简获得最简单的与或表达式获得最简单的与或表达式(1)乘积项最少乘积项最少(2)乘积项中的乘积因子最少乘积项

16、中的乘积因子最少法一：利用逻辑代数的运算规则化简法一：利用逻辑代数的运算规则化简法二：利用卡诺图方法进行化简。法二：利用卡诺图方法进行化简。(了解了解)与或表达式与或表达式与或表达式与或表达式Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用39例：化简例：化简()FAAB CAABCABCABC()FAAB CChapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用40CAABBCCAABBCDBCCAABBCDCAAB F=例：化简例：化简F=AB+AC+BCD冗余律冗余律吸收律吸收律Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用41例例ABAC)BC(A)BCB(A

17、ABCBA)CC(ABCBAABCCABCBAF 反变量吸收反变量吸收提出提出AB=1提出提出AFABCABCABCChapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用42AB=ACB=C?A+B=A+CB=C?请注意与普通代数的区别！请注意与普通代数的区别！Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用437.2 集成逻辑门集成逻辑门与分立元件电路相比，集成门电路具有与分立元件电路相比，集成门电路具有体积小、可靠性高、速度快、便于多级串接体积小、可靠性高、速度快、便于多级串接使用等优点。所以集成门电路被广泛采用。使用等优点。所以集成门电路被广泛采用。根据电路内部的结构，可分

18、为根据电路内部的结构，可分为TTL、CMOS等集成门电路。等集成门电路。Transistor - Transistor Logic晶体管晶体管-晶体管逻辑晶体管逻辑的简称。的简称。CMOS 互补金属氧化物半导体的简称，核心部互补金属氧化物半导体的简称，核心部件为场效应管。件为场效应管。Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用44输入与非门输入与非门74LS20 2输入输入4与非门与非门74LS00要芯片注意缺口位置要芯片注意缺口位置1.与非门与非门7.2.1 TTL门电路门电路Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用45+5VFR4R2R13kT2R5R3T

19、3T4T1T5b1c1ABCTTL与非门的内部结构（了解）与非门的内部结构（了解）CBAF 悬空相当于高电平悬空相当于高电平Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用46输出低电平输出低电平u0(V)ui(V)123UOH(3.6V)UOL(0.3V)传输特性曲线传输特性曲线1234UIHUOffUILUOn输出高电平输出高电平&+5Vuiu0测试电路测试电路与非门电压传输特性与非门电压传输特性（了解）（了解）Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用47(1) 输出高电平输出高电平UOH、输出低电平、输出低电平UOL UOH 2.4V UOL 0.4V

20、 便认为合格。便认为合格。 典型值典型值UOH=3.6V UOL = 0.3V 。 u0(V)ui(V)123UOH(3.6V)UOL(0.3V)1234UIHUOffUILUOn与非门主要参数（了解）与非门主要参数（了解）Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用48(2) 输入高电平输入高电平UIH、输入低电平、输入低电平UILUIH的典型值是的典型值是 3.6V, UIHmin=UOn=1.8VUOn该值称为开门电平该值称为开门电平 。UIL的典型值是的典型值是 0.3V,UILmax=UOff=0.8VUOff该值称为关门电平该值称为关门电平 。u0(V)ui(V)12

21、3UOH(3.6V)UOL(0.3V)1234UIHUOffUILUOnChapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用49u0(V)ui(V)123UOH(3.6V)UOL(0.3V)体现抗干扰能力体现抗干扰能力1234UIHUOffUILUON低电平噪声容限低电平噪声容限: UoffUIL高电平噪声容限高电平噪声容限: UIH- UON（3）抗干扰容限）抗干扰容限Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用50（4）扇出系数）扇出系数N:驱动同类门的个数驱动同类门的个数 10+5VR4R2R5T3T4T1前级前级T1T1IiH1IiH3IiH2IOH前级输出为高电平

22、时前级输出为高电平时例如：例如：IIHmax=40 AChapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用51（5）平均传输延迟时间）平均传输延迟时间tpdtuiotuoo50%50%tpHLtpLH平均传输时间平均传输时间1()2pdpHLpLHtttChapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用52TTL的典型产品：的典型产品：（了解）（了解）74系列系列:0-70 C民用民用54系列系列:-55-125 C军用军用CT74H系列系列: 高速系列高速系列CT74S系列系列: 高速肖特基系列高速肖特基系列CT74LS系列系列: 低功耗肖特基系列低功耗肖特基系列Chapter

23、 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用532.集电极开路门（集电极开路门（OC门）门）集电极悬空集电极悬空无无T3,T4+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABCCBAF Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用54+5VFR2R13kT2R3T1T5b1c1ABC应用时输出端要接一上拉负载电阻应用时输出端要接一上拉负载电阻RLRLUCC&符号：符号：P215图图7.2.5Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用55输出高阻输出高阻0E 1E ABF 功能表功能表符号符号&ABFEEN3. 三态门三态门(输出高电

24、平、低电平、高阻状态输出高电平、低电平、高阻状态)低电平有效（使能）低电平有效（使能）输出高阻输出高阻1E 0E ABF 功能表功能表&ABFE符号符号EN高电平有效（使能）高电平有效（使能）Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用56“1”“0”“0”A1 B1Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用57常用的三态门集成电路是三态缓冲器（了解）常用的三态门集成电路是三态缓冲器（了解）74LS24412345678910201918171615141312111Y32Y1EN12Y41A42Y21A31A21A1GND1Y21Y4UCC1Y12A21

25、Y32A32A4EN22A174LS24474LS244是双四位三态缓冲是双四位三态缓冲器器，为，为2020管脚封装，管脚封装， 8 8只只三态缓冲器，分成两组，三态缓冲器，分成两组，每组四个共用一个输出允每组四个共用一个输出允许控制信号许控制信号ENEN。当。当EN=0 EN=0 时，对应的四个缓冲器的时，对应的四个缓冲器的输出输出Y=Y=输入输入A A；当；当EN=1EN=1时，对应的四个缓冲器输时，对应的四个缓冲器输出为出为高阻态高阻态。Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用58CMOS反相器反相器UCCST2DT1AFNMOS管管PMOS管管CMOS电路电路7.2.

26、2 CMOS门电路（选讲）门电路（选讲）CMOS为为Complementary Metal Oxide Semiconductor (互补对称金属氧化物半导体互补对称金属氧化物半导体)的简称。的简称。Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用59 CMOS与非门与非门ABF+VDDTP2TP1TN2TN1Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用60 CMOS电路电路的特点的特点、静态功耗小。、静态功耗小。、电源电压范围宽（、电源电压范围宽（3 18V）。）。5、集成度高，宜于实现大规模集成。集成度高，宜于实现大规模集成。 3、抗干扰能力强抗干扰能力强。4、扇出

27、系数大。、扇出系数大。50Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用61但是但是CMOSCMOS电路的电路的延迟延迟时间较大，所以工作时间较大，所以工作速度低于速度低于TTLTTL门电路。门电路。高速高速COMSCOMS电路电路HCOMSHCOMS的工作速度接近于的工作速度接近于LSTTLLSTTL电路的工作速度。电路的工作速度。在在逻辑功能逻辑功能方面，方面，CMOSCMOS门电路与门电路与TTLTTL门电路门电路是是相同相同的。的。CMOSCMOS与与TTLTTL两大类门混合使用时，必须采用两大类门混合使用时，必须采用适当的接口技术。适当的接口技术。当当CMOSCMOS电路

28、的电源电压为电路的电源电压为5V5V时，它可以与低功耗时，它可以与低功耗TTLTTL电路直接电路直接兼容兼容。 Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用627.2.3 7.2.3 使用集成门注意事项使用集成门注意事项1、多余输入端的处理。、多余输入端的处理。与非门与非门的多余输入端应接的多余输入端应接高电高电平平，或非或非门的多余输入端应接门的多余输入端应接低电平低电平。多余输入端接高电平时，多余输入端接高电平时，TTL门可有三种处理方式：门可有三种处理方式：悬空（但容易接受干扰，有时会造成电路的误动作；悬空（但容易接受干扰，有时会造成电路的误动作； CMOS门不许输入端悬空

29、，应接门不许输入端悬空，应接+UDD ） 。直接接直接接+UCC；通过通过13K电阻接电阻接+UCC ；欲接欲接低电平低电平时，直接接地。时，直接接地。当工作速度不高、驱动级负载能力富裕时，多余输入端当工作速度不高、驱动级负载能力富裕时，多余输入端均可与使用输入端均可与使用输入端并联并联。Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用632. 供电电源的选用。供电电源的选用。 TTL：5V，但不能超过，但不能超过5.5V CMOS:不超过电源电压极限值不超过电源电压极限值(一般一般3-18V)。4. 输出端的连接输出端的连接 除除OC门外，不得并联、接地或接电源。门外，不得并联、接

30、地或接电源。OC门输出并联称为门输出并联称为“线与线与”，实现，实现“与与”逻辑。逻辑。3. 输入电压范围：输入电压范围：-0.5 UCC(UDD)+0.5VChapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用647.3 组合逻辑电路组合逻辑电路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现时的输出除与现时的输出除与现时输入有关外现时输入有关外还与原状态有关还与原状态有关Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用657.3.1 组合逻辑电路的分析 (1) 由逻辑图写出输出端的逻辑表达式由逻辑图写出

31、输出端的逻辑表达式(2) 运用逻辑代数化简或变换运用逻辑代数化简或变换(3) 列逻辑状态表列逻辑状态表技巧：先按从小到大顺序写输入，再写输出技巧：先按从小到大顺序写输入，再写输出(4) 分析逻辑功能分析逻辑功能分析步骤：分析步骤：已知逻辑电路已知逻辑电路确定确定逻辑功能逻辑功能Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用66例：分析下图的逻辑功能。例：分析下图的逻辑功能。 &ABFBA ABA BBA BBAABAF BBAABA BBAABA ）（）（BABA Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用67ABF000011101110真值表真值表相同为

32、相同为“0”不同为不同为“1”异或门异或门异或关系异或关系=1A AB BFBABA FBABA F=A BChapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用68例：分析下图的逻辑功能。例：分析下图的逻辑功能。 ABABBA BABA BABAF BABABABA &ABF11Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用69ABF001010100111真值表真值表相同为相同为“1”不同为不同为“0”同或门同或门同或关系同或关系F=ABAB=AB=1A AB BFAB=ABF=ABABChapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用70设计方法：设计方法

33、：1. 用集成门电路实现用集成门电路实现2. 用中规模集成电路用中规模集成电路(MSI)实现实现3. 用可编程逻辑器件用可编程逻辑器件(PLD)实现实现(了解了解)7.3.2 组合逻辑电路设计组合逻辑电路设计给定逻给定逻辑要求辑要求实现该逻辑要实现该逻辑要求的最简单的求的最简单的逻辑电路逻辑电路设计设计Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用711、逻辑赋值、逻辑赋值根据设计要求，列出真值表。根据设计要求，列出真值表。设计步骤：设计步骤：3、用逻辑代数进行化简或变换。、用逻辑代数进行化简或变换。4、画逻辑图。、画逻辑图。2、根据真值表写出逻辑表达式。、根据真值表写出逻辑表达式

34、。Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用72例例 1: 某工厂有某工厂有A、B、C三个车间和一个自备电三个车间和一个自备电站，站内有两台发电机站，站内有两台发电机G1和和G2。G1的容量是的容量是G2的的两倍。如果一个车间开工，只需两倍。如果一个车间开工，只需G2运行即可满足运行即可满足要求；如果两个车间开工，只需要求；如果两个车间开工，只需G1运行；如果三运行；如果三个车间同时开工，则个车间同时开工，则G1和和 G2均需运行。试画出均需运行。试画出控制控制G1和和 G2运行的逻辑图。运行的逻辑图。 设：设：A、B、C分别表示三个车间的开工状态：分别表示三个车间的开工状态：

35、 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”。(1) 根据逻辑要求列状态表根据逻辑要求列状态表 首先假设逻辑变量取首先假设逻辑变量取“0”、“1”的含义的含义。Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用73 逻辑要求：如果一个车逻辑要求：如果一个车间开工，只需间开工，只需G2运行即可运行即可满足要求；如果两个车间满足要求；如果两个车间开工，只需开工，只需G1运行；如果运行；如果三个车间同时开工，则三个车间同时开工，则G1和和 G2均需运行。均需运行。开工开工“1”不开工不开工“0”运行运行“1”不运行不运行“0”0

36、111 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 G2Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用74这里的与项又叫最小项。这里的与项又叫最小项。(2) (2) 由状态表写出逻辑表达式由状态表写出逻辑表达式ABCCABCBABCA1 GABCCBACBACBA2 GACBCAB1 G (3) 化简逻辑式可得：化简逻辑式可得：1 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 1AB

37、CCBACBACBA2 G1、在状态表上找出输出为、在状态表上找出输出为1的行；的行；2、将这一行中所有自变量写、将这一行中所有自变量写成乘积项，当变量的真值为成乘积项，当变量的真值为“1”时写为原变量，当变量时写为原变量，当变量的真值为的真值为“0”时写为原变量时写为原变量的反变量；的反变量；3、将所有乘积项逻辑加，便、将所有乘积项逻辑加，便得到逻辑函数表达式。得到逻辑函数表达式。至此，可根据逻辑表达式画出逻辑图至此，可根据逻辑表达式画出逻辑图Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用75(4) 用用“与非与非”门构成逻辑电门构成逻辑电路路ACBCAB1 GACBCAB AB

38、&G1CChapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用76ABG2CCAB&ABCCBACBACBA2 GABCCBACBACBA2 GChapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用77例例2：设计三人表决电路（：设计三人表决电路（A、B、C）。每人一个）。每人一个按键，如果同意则按下，不同意则不按。结果用指按键，如果同意则按下，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。示灯表示，多数同意时指示灯亮，否则不亮。首先确定逻辑变量取首先确定逻辑变量取0、1的含义：的含义：A、B、C分别表示三人按键的状态，分别表示三人按键的状态，键按下时为

39、键按下时为“1”，不按时为，不按时为“0”。 F表示指示灯的亮灭，灯亮为表示指示灯的亮灭，灯亮为“1”， 不亮为不亮为“0”。逻辑要求：两个人（包括两个逻辑要求：两个人（包括两个人）以上同意，指示灯亮。人）以上同意，指示灯亮。0111 0 0 1 01 0 10 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 01 1 10 0 0A B C F (1) 根据逻辑要求列状态表根据逻辑要求列状态表Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用78(2) 由状态表写出逻辑式由状态表写出逻辑式ABCCABCBABCA F(3)、化简逻辑式可得：、化简逻辑式可得：CABCABF CAB

40、CAB CABCAB CABCABF (4)、用与非门实现逻辑函数、用与非门实现逻辑函数至此，可根据逻辑表达式画出逻辑图至此，可根据逻辑表达式画出逻辑图Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用79&ABCF(5) 画电路图画电路图CABCABF Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用80旅客列车分特快、直快和普快，并依此为优先通行次旅客列车分特快、直快和普快，并依此为优先通行次序。某站在同一时间只能有一趟列车从车站开出，即序。某站在同一时间只能有一趟列车从车站开出，即只能给出一个开车信号。试画出满足上述要求的逻辑只能给出一个开车信号。试画出满足上述

41、要求的逻辑电路（用与非门实现）。设电路（用与非门实现）。设A、B、C分别代表特快、分别代表特快、直快、普快，开车信号分别为直快、普快，开车信号分别为YA、YB、YC。进进站站出出站站直快直快普快普快特快特快思考：思考：Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用81解：解：1、根据逻辑要求写出状态表、根据逻辑要求写出状态表A、B、C 1出站出站 0不出站不出站YA、YB、YC 1亮亮 0灭灭ABCYAYBYC0000000010010100100110101001001011001101001111002、写逻辑表达式、写逻辑表达式ABCCABCBACBAYA BCACBAYB

42、CBAYC Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用823、化简逻辑表达式并转换、化简逻辑表达式并转换CBACBAYBABAYAAYCBA 4、画出逻辑电路图、画出逻辑电路图Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用837.3.3 常用的中规模组合逻辑集成电路常用的中规模组合逻辑集成电路数据选择器数据选择器编码器编码器译码器译码器加法器加法器Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用84 在数字电路中，当需要进行远距离多路数字在数字电路中，当需要进行远距离多路数字传输时，为了减少传输线的数目，发送端常通过传输时，为了减少传输线的数目，发送端常通

43、过一条公共传输线，用多路选择器分时发送数据到一条公共传输线，用多路选择器分时发送数据到接收端，接收端利用多路分配器分时将数据分配接收端，接收端利用多路分配器分时将数据分配给各路接收端，其原理如图所示。给各路接收端，其原理如图所示。使能端使能端数据选择器数据选择器数据分配器数据分配器发送端发送端接收端接收端IYD0D1D2D3SA1A0传输线传输线A0A1D0D1D2D3S数据选数据选择控制择控制数据分数据分配控制配控制1. 数据选择器数据选择器(多路开关多路开关)Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用851）四选一数据选择器）四选一数据选择器常用的常用的MSI数据选择器数据

44、选择器(Multiplexer,简称简称MUX)有有四选一数据选择器、八选一数据选择器四选一数据选择器、八选一数据选择器输输入入数数据据输出数据输出数据使能端使能端D0D1D2D3WEA1A0选择控制端选择控制端Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用86四选一四选一MUX的功能表的功能表使能使能选选 通通输出输出EA0A1W10000001100110D3D2D1D0 ED0D1D2D3A0A1W逻辑符号逻辑符号4 4选选1 1数据选择器输出逻辑函数数据选择器输出逻辑函数301201101001DAADAADAADAAW Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及

45、其应用8774LS153逻辑电路图（了解）逻辑电路图（了解）4选选1数据选择器数据选择器74LS153(了解了解)Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用882 2）八选一数据选择器）八选一数据选择器ENWA0A1A2D0D1D2D3D4D5D6D7逻辑符号逻辑符号1 0 10 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 01 1 10 0 0D0D1D2D3D4D5D6D7 0100000000Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用89 EN=1时，时，选择器禁止工作选择器禁止工作 W=0； EN=0时，时， 选择器工作选择器工作70126012

46、501240123012201210120012DAAADAAADAAADAAADAAADAAADAAADAAAW 1 0 10 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 01 1 10 0 0D0D1D2D3D4D5D6D7 0100000000Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用90数据选择器的应用数据选择器的应用）对多路数据进行选择）对多路数据进行选择）Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用91BABAF 例例: :用四选一数据选择器，实现函数用四选一数据选择器，实现函数令令A1A，A0B，可推出可推出D1=D2=1,D0=D3=0（1

47、）写出选数据选择器的输出函数）写出选数据选择器的输出函数301201101001DAADAADAADAAY 100101102103ABABA A DA A DA A DA A D（2）接线图）接线图技巧技巧：选择控制端最好：选择控制端最好赋值为变量；数据输入赋值为变量；数据输入端赋值为端赋值为0或或1，也可赋，也可赋值为变量。值为变量。取取F=Y，比较比较Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用92（1）写出选数据选择器的输出函数）写出选数据选择器的输出函数301201101001DAADAADAADAAY （2）ABCCBACBACBAF 将将F与与Y比较，令比较，令A1

48、= A，A0= B，F=Y3210ABDDBABDADBAABCCBACBACBA 等式左右两边相等得等式左右两边相等得:CDCDCDCD 3210Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用93( () )接线图接线图CDCDCDCD 3210A1= A，A0= B，F=YChapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用94数字系统的信息数字系统的信息数值数值文字符号文字符号用若干位的用若干位的0，1表示表示二进制代码二进制代码编编码码2. 编码器编码器（了解）（了解）编码编码Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用95为了分别表示为了分别表示N个信

49、息，所需的二进制个信息，所需的二进制数的最小位数数的最小位数n：N2n 实现编码功能的逻辑电路称为实现编码功能的逻辑电路称为编码器编码器。Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用96例：设计一个将例：设计一个将8个输入信号编成个输入信号编成二进制数二进制数码的编码器码的编码器-8-3线编码器线编码器设八个输入信号为设八个输入信号为I1 I8，低电平有效，与之，低电平有效，与之对应的输出设为对应的输出设为F1、F2、F3，共三位二进制数。，共三位二进制数。设计编码器的过程与设计一般的组合逻辑设计编码器的过程与设计一般的组合逻辑电路相同，首先要逻辑赋值、列出状态表，电路相同，首先

50、要逻辑赋值、列出状态表，然后写出逻辑表达式并进行化简，最后画出然后写出逻辑表达式并进行化简，最后画出逻辑图逻辑图。由由n位二进制数表示位二进制数表示2n个信号的编码电路。个信号的编码电路。 (1)二进制编码器二进制编码器Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用97I1I2I3I4I5I6I7I8F3F2F10111111100010111111001110111110101110111101111110111100111110111011111110111011111110111真值表真值表86421IIIIF 8642IIII 87432IIIIF 87653IIIIF C

51、hapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用98I1I2I3I4I5I6I7I8&F3F2F18-3编编码器逻辑图码器逻辑图87432IIIIF 87653IIIIF 8642IIII F1+5VChapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用99(2)8-3线优先编码器（高位优先）线优先编码器（高位优先）其中其中I0I7为信号输入端，为信号输入端，Y2 Y1 Y0为编码输出端，为编码输出端，S（E）端为使能控制端。）端为使能控制端。输入和输出端全带逻辑非符号，输入和输出端全带逻辑非符号，表示该电路输入信号低电平有效，输出为三位二进制表示该电路输入信号低电平有效，

52、输出为三位二进制反码。反码。 I4GNDY1SE)Y2I7I6 I5CT74148/CT541489101112131415161 2 3 4 5 6 7 8UCCYSYEXI3I2I1I0Y0Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用100YS为使能输出端，为使能输出端，YEX为片选扩展输出端（了解）为片选扩展输出端（了解）S(E) I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 Y2 Y1 Y0 YEX YS输入输入输出输出0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 10 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 10 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 10

53、 0 1 1 1 1 1 0 0 0 10 0 1 1 1 0 1 1 0 10 0 1 1 0 1 0 0 10 0 1 0 0 1 0 10 0 0 0 0 0 11 1 1 1 1 10 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用101(3)二二-十进制编码器十进制编码器将十个状态（对应于十进制的十个数码）将十个状态（对应于十进制的十个数码）编制成编制成BCD(Binary-Coded-Decimal)码。码。十个输入十个输入需要几位输出？需要几位输出？四位四位输入：输入：I0 I9。输出：输出：F0 F3列出状态表如下：

54、列出状态表如下：8421BCD编码编码Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用102状态表状态表称为称为10-4线编码器线编码器0 输入F3F2F1F0I00000I10001I20010I30011I40100I50101I60110I70111I81000I91001Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用103CT74147/CT54147是是10-4线优先编码器线优先编码器高位优先，反码输出高位优先，反码输出例如：例如：Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用1043. 译码器译码器（了解）（了解）译码是编码的逆过程，即将某二进制数

55、译码是编码的逆过程，即将某二进制数翻译成电路的某种状态。翻译成电路的某种状态。(1) 二进制译码器二进制译码器将将n种输入的组合译成种输入的组合译成2n种电路状态。种电路状态。也叫也叫n2n线译码器。线译码器。译码器的输入：译码器的输入：一组二进制代码一组二进制代码译码器的输出：译码器的输出：一组电平信号一组电平信号Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用105S1S10A11A10Y11Y12Y13Y10A11A10Y11Y12Y13Y1S20A21A20Y21Y22Y23Y2ccUGND3Y22Y21Y20Y21A20A2S274LS139管脚图管脚图（了解）（了解）一片

56、一片139中含两个中含两个2-4线译码器线译码器Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用10674LS139的功能表的功能表A1A01XX11110000111001101101011010111110S0Y1Y2Y3Y输入端输入端“”表示低电平有效。表示低电平有效。输出端输出端“”表示反码输出。表示反码输出。Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用107例：利用例：利用2-4线译码器分时将外设数据送入计算机。线译码器分时将外设数据送入计算机。0Y1Y2Y3Y0A1AS2-4线译线译码器码器ABCD三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门AEBECE

57、DE总线总线Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用108总线总线时，时，当当 0 S00总线总线0AS2-42-4线译码器线译码器ABCDAEBECEDE0Y1Y2Y3Y1A脱离总线脱离总线数据数据Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用109(2) 显示译码器显示译码器二二-十进十进制编码制编码器器显示译显示译码器码器显示显示器件器件在数字系统中，常常需要将运算结果用在数字系统中，常常需要将运算结果用人们习惯的十进制显示出来，这就要用到人们习惯的十进制显示出来，这就要用到显示译码器显示译码器。Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用11

58、0显示器件显示器件：abcdefg常用的是半导体常用的是半导体七段显示器件七段显示器件a b c d e f+5Va b c d e fgg共阴极 共阳极Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用111半导体七段显示器件半导体七段显示器件abcdfga b c d e f g1 1 1 1 1 1 00 1 1 0 0 0 01 1 0 1 1 0 1eChapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用112显示译码器显示译码器：11474LS49A1A2BIA3A0eabcdfgUccGND74LS49的管脚图（了解）的管脚图（了解）消隐控制端消隐控制端Chapter

59、 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用113功能表（了解）功能表（了解）输输 入入输输 出出显显 示示A3 A0BIa g10XXXX0000000消隐消隐8421码码译码译码显示字型显示字型完整的功能表请参考相应的参考书。完整的功能表请参考相应的参考书。Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用11474LS49与七段显与七段显示器件的连接示器件的连接：+5Vbfac d egbfac d egBIA3A2A1A0+5V74LS49集电集电极开路，必须极开路，必须接上拉电阻接上拉电阻Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用115选择端AK四位二选一数据

60、选择器 CT74157+5Vag七段译码器A、B、C、D1W4W A E1D04D0 1D14D14744ag七段译码器A、B、C、D1W4W A E1D04D0 1D14D147448 温度数值（二组8421码）8 压力数值（二组8421码）七段显示器例：例： 用一套显示器件分时显示温度压力用一套显示器件分时显示温度压力显示部分框图显示部分框图Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用1164. 加法器加法器1 1 0 11 0 0 1+举例：举例：A=1101, B=1001, 计算计算A+B011010011Chapter 7数字集成电路及其应用数字集成电路及其应用117可见：可见：（1）二进制加法运算是逢二进一。）二进制加法运算是逢二进一。（2）最低位是两个数相加，无来自低位的）最低位是两个数相加，无来自低位的进位。称为半加。进位。称为半加。（3