ch逻辑组合电路实用

会计学1ch逻辑组合电路实用二、逻辑功能的描述组合逻辑电路组合逻辑电路的框图第1页/共85页4.2.1组合逻辑电路的分析方法二、步骤1、

根据给定的逻辑电路图，写出逻辑表达式。2、

化简逻辑函数表达式。3、

根据化简以后的逻辑表达式列出真值表。4、

分析该电路所具有的逻辑功能。5、对电路进行评价或改进。一、目的：对一个已知的逻辑电路，找出其输出与输入之间的逻辑关系，用逻辑函数描述它的工作，评定它的逻辑功能。化简得出结论（逻辑功能）。组合逻辑电路图写出逻辑表达式4.2组合逻辑电路的分析方法和设计方法第2页/共85页逻辑图逻辑表达式11最简与或表达式化简22从输入到输出逐级写出例1第3页/共85页最简与或表达式3真值表34电路的逻辑功能

当输入A、B、C中有2个或3个为1时，输出Y为1，否则输出Y为0。所以这个电路实际上是一种3人表决用的组合电路：只要有2票或3票同意，表决就通过。4第4页/共85页例2&&&&ABYABAABBABY=AABBAB=AAB+BAB=AAB+BAB=AB(A+B)=(A+B)(A+B)=0+AB+AB+0异或门=AB+AB第5页/共85页例3M=1(高电平）：Y=AM=0(低电平）：Y=B本图功能：二选一电路。数据选择器B&&&AMY1Y=AMBM=AM+BM第6页/共85页ABCZ00000101001110010111011101101001例4：ACZCAABBBC&&&&&&&Z6Z5Z4Z2Z3Z1

功能分析：输入有奇数个1时，输出为1，否则输出为0，该电路为奇偶校验器。若用异或门去实现该电路，只需两个异或门。第7页/共85页一、逻辑抽象分析因果关系，确定输入/输出变量定义逻辑状态的含意（赋值）列出真值表二、写出函数式三、选定器件类型四、根据所选器件：对逻辑式化简（用门） 变换（用MSI） 或进行相应的描述（PLD）五、画出逻辑电路图，或下载到PLD六、工艺设计4.2.2组合逻辑电路的设计方法第8页/共85页

例1：一火灾报警系统，设有烟感、温感和紫外光感三种类型的火灾探测器。为了防止误报警，只有当其中有两种或两种以上类型的探测器发出火灾检测信号时，报警系统产生报警控制信号。设计一个产生报警控制信号的电路。解：(1)分析设计要求，设输入输出变量并逻辑赋值；

输入变量：烟感A

、温感B，紫外线光感C；输出变量：报警控制信号Y。逻辑赋值：用1表示肯定，用0表示否定。ABC11101010011101ＡＢＣＹ００００００１００１０００１１１１０００１０１１１１０１１１１１＝ABACBCABCY第9页/共85页例2:人类有四种基本血型A、B、AB、O型，输血者和受血者的血型必须符合一定的原则（如图），试用与非门设计一个检验输血者和受血者血型是否符合的电路。

输血者血型受血者血型ABBBAAABOO解：（1）逻辑抽象输血者的血型用ab表示，受血者的血型用cd表示。00—A型 01—B型10—AB型 11—O型符合规定——1不符合规定——00000010111111010第10页/共85页输血者血型受血者血型ABBBAAABOO输血者的血型用ab表示，受血者的血型用cd表示。00——A型01——B型10——AB型11——O型符合规定——1不符合规定——0abcdZ000000010010001101000101011001111000100110101011110011011110111110100110001011110000010111111010（2）列出真值表，写逻辑函数式第11页/共85页cb1111d11111abcdZ00000001001000110100010101100111100010011010101111001101111011111010011000101111a0001111000011110第12页/共85页adcb1111&&&&&Z（3）逻辑函数变换成与非式（4）画出逻辑电路图第13页/共85页例3:用与非门设计一个一位十进制数的数值范围指示器，电路的输入A、B、C、D是一位8421BCD码，要求当X≥5时，输出F=1，否则F=0，该电路能实现四舍五入。ABCDZ00000001001000110100010101100111100010011010101111001101111011110000011111××××××11d11ddd1ddABCD0001111000110110A1&&Z&BDC第14页/共85页例4：设计一个监视交通信号灯状态的逻辑电路如果信号灯出现故障，Z为1RAGZ第15页/共85页1.抽象输入变量:

红（R）、黄（A）、绿（G）输出变量：故障信号（Z）2.写出逻辑表达式输入变量输出RAGZ00010010010001111000101111011111第16页/共85页3.选用小规模SSI器件4.化简5.画出逻辑图第17页/共85页4.3若干常用组合逻辑电路4.3.1编码器编码：将输入的每个高/低电平信号变成一个对应的二进制代码普通编码器优先编码器第18页/共85页一、普通编码器特点：任何时刻只允许输入一个编码信号。例：3位二进制普通编码器输入输出I0I1I2I3I4I5I6I7Y2Y1Y01000000000001000000001001000000100001000001100001000100000001001010000001011000000001111第19页/共85页利用其特点进行化简，得：第20页/共85页二、优先编码器特点：允许同时输入两个以上的编码信号，但只对其中优先权最高的一个进行编码。例：8线-3线优先编码器（设I7优先权最高…I0优先权最低）输入输出I0I1I2I3I4I5I6I7Y2Y1Y0XXXXXXX1111XXXXXX10110XXXXX100101XXXX1000100XXX10000011XX100000010X100000000110000000000第21页/共85页低电平实例：

74HC148第22页/共85页选通信号选通信号第23页/共85页附

加

输

出

信

号为0时，电路工作无编码输入为0时，电路工作有编码输入YS:

选通输出端S:

选通输入端（使能端）YEX：输出扩展端附加的功能端有：第24页/共85页输入输出1XXXXXXXX11111011111111111010XXXXXXX0000100XXXXXX01001100XXXXX011010100XXXX0111011100XXX01111100100XX011111101100X01111111101000111111111110第25页/共85页状态11不工作01工作，但无输入10工作，且有输入00不可能出现附加输出信号的状态及含意控制端扩展功能举例：例：用两片8线-3线优先编码器

16线-4线优先编码器其中，的优先权最高···第26页/共85页第27页/共85页（1）片工作时：（2）片不工作YS1=1S2=1YEX1=0（1）片输入全1不工作时：YS1=0S2=0YEX1=1可编出

1111、1110、1101、1100、1011、1010、1001、1000此时，此时，Z3=1Z3=0（2）片工作可编出

0111、0110、0101、0100、0011、0010、0001、0000工作原理第28页/共85页4.3.2译码器一、二进制译码器例：3线—8线译码器输入输出A2A1A0Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y00000000000100100000010010000001000110000100010000010000101001000001100100000011110000000译码：将每个输入的二进制代码译成对应的输出高、低电平信号。常用的有：二进制译码器，二-十进制译码器，显示译码器等第29页/共85页真值表用电路进行实现

用二极管与门阵列组成的3线－8线译码器

逻辑表达式：101第30页/共85页集成译码器实例：74HC138低电平输出附加控制端第31页/共85页74HC138的功能表：输入输出S1A2A1A00XXXX11111111X1XXX1111111110000111111101000111111101100101111101110011111101111010011101111101011101111110110101111111011101111111第32页/共85页利用附加控制端进行扩展例：用74HC138（3线—8线译码器）

4线—16线译码器第33页/共85页D3=1D3=0第34页/共85页二、二—十进制译码器将输入BCD码的10个代码译成10个高、低电平的输出信号

BCD码以外的伪码，输出均无低电平信号产生例：74HC42第35页/共85页三、用译码器设计组合逻辑电路1.基本原理

3位二进制译码器给出3变量的全部最小项;

。。。

n位二进制译码器给出n变量的全部最小项;

任意函数 将n位二进制译码输出的最小项组合起来，可获得任何形式的输入变量不大于n的组合函数第36页/共85页2.举例例：利用74HC138设计一个多输出的组合逻辑电路，输出逻辑函数式为：第37页/共85页四、显示译码器1.七段字符显示器如：第38页/共85页2.BCD七段字符显示译码器 （代码转换器）7448输入输出数字A3A2A1A0YaYbYcYdYeYfYg字形000001111110100010110000200101101101300111111001401000110011501011011011601101011111701111110000810001111111910011110011101010000110111101100110011211000100011131101100101114111000011111511110000000第39页/共85页真值表卡诺图第40页/共85页BCD－七段显示译码器7448的逻辑图第41页/共85页7448的附加控制信号：灯测试输入当时，Ya~Yg全部置为1第42页/共85页7448的附加控制信号：灭零输入当时时，则灭灯第43页/共85页7448的附加控制信号：灭灯输入/灭零输出输入信号，称灭灯输入控制端：无论输入状态是什么，数码管熄灭输出信号，称灭零输出端：只有当输入，且灭零输入信号时，才给出低电平因此表示译码器将本来应该显示的零熄灭了第44页/共85页例：利用和的配合，实现多位显示系统的灭零控制整数部分：最高位是0，而且灭掉以后，输出作为次高位的输入信号小数部分：最低位是0，而且灭掉以后，输出作为次低位的输入信号RBIRBORBIRBORBIRBO第45页/共85页4.3.3数据选择器一、工作原理从一组数据中选择一路信号进行传输的电路，称为数据选择器。控制信号输入信号输出信号

数据选择器类似一个多路开关。选择哪一路信号由相应的一组控制信号控制。A0A1D3D2D1D0W第46页/共85页A1A0Y11XX0000D10001D11010D12011D13例：“双四选一”，74HC153分析其中的一个“四选一”0110×××第47页/共85页例：用两个“四选一”接成“八选一”当A2=0时，(1)部分电路工作，可在D0~D3种选择某个数据；可在D4~D7中选择某个数据。当A2=1时，(2)部分电路工作，“四选一”只有2位地址输入，从四个输入中选中一个“八选一”的八个数据需要3位地址代码指定其中任何一个第48页/共85页二、用数据选择器设计组合电路1.基本原理

具有n位地址输入的数据选择器，可产生任何形式的输入变量不大于n+1的组合函数第49页/共85页例如：第50页/共85页4.3.4加法器输入输出ABSCO0000011010101101一、1位加法器1.半加器：不考虑来自低位的进位，将两个1位的二进制数相加第51页/共85页2.全加器：将两个1位二进制数及来自低位的进位相加输入输出CIABSCO000000011001010011011001010101110011111174LS18374HC183第52页/共85页全加和向高位的进位=1=1≥1≥1&&ABCISCO全加器逻辑电路第53页/共85页二、多位加法器1.串行进位加法器 优点：简单 缺点：慢第54页/共85页2.超前进位加法器74LS283基本原理：加到第i位的进位输入信号是两个加数第i位以前各位（0~j-1）的函数，可在相加前由A,B两数确定。优点：快，每1位的和及最后的进位基本同时产生。缺点：电路复杂。第55页/共85页第56页/共85页三、用加法器设计组合电路输入输出DCBAY3Y2Y1Y000000011000101000010010100110110010001110101100001101001011110101000101110011100基本原理：若能生成函数可变换成输入变量与输入变量相加若能生成函数可变换成输入变量与常量相加例：将BCD的8421码转换为余3码第57页/共85页Y=3X？D2D1D0思考：已知X是3位二进制数（其值小于等于5），试实现Y=3X并用7段数码管进行显示?第58页/共85页4.3.5数值比较器用来比较两个二进制数的数值大小一、1位数值比较器

A,B比较有三种可能结果第59页/共85页二、多位数值比较器A2<B2A<BA0=B0A=BA0<B0A<BA0>B0A>B

比较两个多位数A和B，需从高向低逐位比较。如两个4位二进制数A3A2A1A0和B3B2B1B0进行比较：A3<B3A<BA3>B3A>B

A3=B3A2>B2A>B

A2=B2A1<B1A<BA1>B1A>B

A1=B1第60页/共85页第61页/共85页2.集成电路CC14585实现4位二进制数的比较第62页/共85页3.比较两个8位二进制数的大小1第63页/共85页

以模块化的组合逻辑单元电路为主构成的组合逻辑电路称为单元级组合逻辑电路。①进行逻辑抽象，列出逻辑真值表。②根据真值表，写出相应的逻辑函数表达式。③将逻辑函数表达式变换为适当的形式，以满足组合逻辑单元电路芯片的输入、输出要求。④根据变换的逻辑函数表达式画出逻辑电路连接图。

（切记：组合逻辑单元电路的附加控制端的连接！）

单元级组合逻辑电路的设计方法分析过程一般按下列步骤进行：逻辑图③②①④实际逻辑问题真值表逻辑表达式适当的逻辑表达式变换第64页/共85页1.用译码器设计组合逻辑电路①写出函数的标准与或表达式（最小项之和），并变换为与非-与非形式；②画出用二进制译码器和与非门实现这些函数的接线图。n线—2n线译码器有2n个代码组合，包含了n变量函数的全部最小项。当译码器的使能端有效时，每个输出（一般为低电平输出）对应相应的最小项,即。因此只要将函数的输入变量加至译码器的地址输入端，并在输出端辅以少量的门电路，便可以实现逻辑函数。一般步骤：第65页/共85页2.用数据选择器设计组合逻辑电路因为任何组合逻辑函数总可以用最小项之和的标准形式构成。所以，利用数据选择器的输入Di来选择地址变量组成的最小项mi，可以实现任何所需的组合逻辑函数。

如果一个MUX的地址变量个数为n，则对这个2n选1的MUX的输出具有标准与或表达式的形式。

若组合逻辑函数的输入变量为K个，MUX的地址变量为n个，则有三种情况：K＝n、K>n、K<n。第66页/共85页①K＝n例：试用4选1数据选择器74LS153实现如下逻辑函数的组合逻辑电路。解：逻辑函数变形为最小项之和形式比较可得：D0=0，D1=1，D2=1，D3=1第67页/共85页②K>n（K＝n+1）例：试用4选1数据选择器74LS153实现如下逻辑函数的组合逻辑电路。解：逻辑函数变形为最小项之和形式比较可得：当A1A0＝AB时，D0=C，D1=1，D2=C，D3=1选地址A1A0=AB第68页/共85页练习：试用4选1数据选择器74LS153实现如下逻辑函数的组合逻辑电路。第69页/共85页③K<n例：试用8选1数据选择器74LS151实现如下逻辑函数的组合逻辑电路。解：逻辑函数变形为最小项之和形式比较可得：A2=0，A1=A，A0=BD0=0，D1=1，D2=1，D3=0D4=D5=D6=D7=0第70页/共85页3.用加法器设计组合逻辑电路例：试用4位超前进位加法器74LS283构成4位减法器。

故B3B2B1B0的补码可以利用非门求B3B2B1B0的反码，利用低位进位输入端CI接1实现B3B2B1B0的反码加1。设被减数为A3A2A1A0

减数为B3B2B1B0A3A2A1A0－B3B2B1B0=A3A2A1A0+(B3B2B1B0)补=A3A2A1A0+[(B3B2B1B0)反+1]解：第71页/共85页单元级组合逻辑电路的分析方法1.以译码器、数据选择器为核心的组合逻辑电路①写出逻辑表达式；②列出真值表；③分析电路的逻辑功能。2.以优先编码器、超前进位加法器、数值比较器为核心的组合逻辑电路①列出逻辑真值表；②分析电路的逻辑功能。第72页/共85页例：分析下图电路的逻辑功能。解：①逻辑表达式第73页/共85页②逻辑真值表③功能分析

此电路是1位加法器。A是低位的进位CI，B、C是两个加数，Y1为加法器的和S，Y2为加法器向高位的进位CO。第74页/共85页例：分析下图电路的