西南交大数字电子技术第3章

西南交通大学微电子研究所InstituteofMicroelectronicsSWJTUeCCC第3章组合逻辑电路数字电子技术基础第3章组合逻辑电路数字电子技术基础第3章组合逻辑电路3.1基本概念3.2组合电路分析3.3组合电路设计3.4组合逻辑模块3.5竞争与冒险小结3.1基本概念数字组合逻辑电路是输入、输出之间无反馈延迟，电路中不含记忆单元，可以用逻辑代数来表示的门电路，对组合电路的分析和设计是使用此类电路的基础。3.2组合电路分析分析步骤：由逻辑图逐级写出各输出端的逻辑表达式化简和变换各逻辑表达式列出真值表根据真值表和逻辑表达式对电路进行分析，并确定电路的功能，并尽可能对电路加以改进例1：Z1=ABZ3=ABZ2=AB+AB≥1ABABZ1：A<BZ3：A>BZ2：A=B功能：一位二进制数比较器例2：解：①逻辑表达式：②真值表：③功能：分类出4位二进制数中的素数(质数)2、3、5、7、11、13。3.3组合电路设计设计步骤：逻辑抽象分析问题的因果关系，确定输入输出变量定义输入输出逻辑状态的含义列真值表从真值表表写逻辑表达式化简或变换表达式画逻辑电路图例1：用与非门设计一个举重裁判表决电路。设举重比赛有3个裁判，一个主裁判和两个副裁判。只有当两个或两个以上裁判判明成功，并且其中有一个为主裁判时，表明举重成功。解：输入变量：主裁判为A，副裁判为B、C。判明成功为1，失败为0；输出变量：举重成功与否用变量Y表示，成功为1，失败为0；卡诺图化简

ABC0100011110Y

1

11逻辑电路图例2：设计一个输血-受血判别电路，当输血者和受血者的血型符合下列规则时，配型成功，受血者可接受输血者提供的血液。（1）A型血可以输给A型或AB型血的人；（2）B型血可以输给B或AB型血的人；（3）AB型血只能输给AB型血的人；（4）O型血可以输给A、B、AB或O型血的人。解：配型是否成功用Y表示，1—成功输血者的血型用X1、X2表示；受血者的血型用X3、X4表示；四种血型的编码如表：输血者受血者O型A型B型AB型例3：有一大水箱由YS、YL两台水泵供水，水箱中设置了三个水位检测元件A、B、C，如图所示。水面低于检测元件时，检测元件输出高电平，水面高于检测元件时，检测元件输出低电平。现要求水位超过C点时，YS、YL停止工作；水位低于C点但高于B点时，YS单独工作；水位低于B点但高于A点时，YL单独工作；水位低于A点时，YS、YL同时工作。试设计此控制电路。YSYLBAC示意图解：①逻辑抽象输入变量：水位检测元件以A、B、C表示，低于检测元件为1，高于为0；输出变量：水泵以YS、YL表示，水泵工作为1，不工作为0；②逻辑真值表③卡诺图化简

ABC0100011110YL

ABC0100011110YS×

1×

1××

1

×

1×

××④逻辑电路图3.4组合逻辑模块一、数据选择器二、译码器三、编码器四、加法器五、数值选择器一、数据选择器1.四选一选择器原理及符号2.8-1MUX74151的功能表达式：3.8-1MUX74151符号与引脚排列例1：用8-1选择器74151实现下面的函数解：令74151的通道选择信号S2、S1、S0分别接A、B、C，数据输入端D0、D1、D2、D4接低电平“0”，D3、D5、D6、D7接高电平“1”，即可实现电路。实现电路如下：例2：设计一个输血-受血判别电路，当输血者和受血者的血型符合下列规则时，配型成功，受血者可接受输血者提供的血液。（1）A型血可以输给A型或AB型血的人；（2）B型血可以输给B或AB型血的人；（3）AB型血只能输给AB型血的人；（4）O型血可以输给A、B、AB或O型血的人。解：配型是否成功用Y表示，1—成功输血者的血型用X1、X2表示；受血者的血型用X3、X4表示；四种血型的编码如表：二、译码器1.译码器定义和功能译码：将具有特定含义的输入代码转换成相应的输出信号。译码器：实现译码功能的逻辑电路，译码器主要有二进制、二~十进制等。2.3-8译码器功能表LHHHHHHHHHHLLHHLHHHHHHLHHLLHHHLHHHHHHLHLLHHHHLHHHHLLHLLHHHHHLHHHHHLLLHHHHHHLHHLHLLLHHHHHHHLHHLLLLHHHHHHHHLLLLLLHHHHHHHHH×××××LHHHHHHHH×××HX×HHHHHHHH××××H×A2E3输出输入A1A03.8-1译码器74138符号与引脚排列例：用一片74HC138实现函数解：首先将函数式变换为最小项之和的形式在译码器的输出端加一个与非门，即可实现给定的组合逻辑函数.三、编码器1.编码器定义和功能

2.集成电路编码器CD4532输入输出EII7I6I5I4I3I2I1I0Y2Y1Y0GSEOL××××××××LLLLLHLLLLLLLLLLLLHHH×××××××HHHHLHLH××××××HHLHLHLLH×××××HLHHLHLLLH××××HLLHLHLLLLH×××LHHHLHLLLLLH××LHLHLHLLLLLLH×LLHHLHLLLLLLLHLLLHL

3.集成电路编码器CD4532功能表四、加法器

1.半加器2.全加器表达式：Si(Ai,Bi,Ci-1)=∑m(1,2,4,7)=Ai⊕Bi⊕Ci-1Ci(Ai,Bi,Ci-1)=∑m(3,5,6,7)=AiBi+(Ai+Bi)Ci-13.4位二进制加法器7483/742831.一位二进制比较五、数值比较器器2.4位二进制比较7485例1：4位数的比较----注意使能端的接法例2：8位数的比较3.5竞争与冒险1.概念2.判断方