组合逻辑的分析与设计

第四章组合逻辑的分析与设计chenyuanyuan@1Content组合逻辑设计方法1数字集成电路介绍2译码器与编码器3数字多路器4加法器与减法器5二进制比较器与ALU6数字逻辑电路按照功能可分为

组合逻辑电路简称组合电路，它由最基本的的逻辑门电路组合而成。 时序逻辑电路简称时序电路，它是由最基本的逻辑门电路加上反馈逻辑回路（输出到输入）或器件组合而成的电路。组合电路n-inputsm-outputs(仅根据当前输入值决定)组合电路n-inputsm-outputs存储单元下一状态当前状态3 组合逻辑电路特点是：输出值只与当时的输入值有关，即输出唯一地由当时的输入值决定。电路没有记忆功能，输出状态随着输入状态的变化而变化，类似于电阻性电路，如加法器、译码器、编码器、数据选择器等都属于此类。时序逻辑电路特点：与组合电路最本质的区别在于时序电路具有记忆功能。时序电路的特点是：输出不仅取决于当时的输入值，而且还与电路过去的状态有关。它类似于含储能元件的电感或电容的电路，如触发器、锁存器、计数器、移位寄存器、储存器等电路都是时序电路的典型器件。4组合电路构成组合电路....x1x2xnymy2y1y3Y1=f1(x1,x2,…,xn)Y2=f2(x1,x2,…,xn)Ym=fm(x1,x2,…,xn)...对一个具有n输入的组合逻辑电路，则可能有2n

种对输入变量的组合，对每一种变量组合，有可能会产生一个二进制输出。5逻辑表达式表达式化简构造真值表逻辑功能分析组合逻辑的分析start逻辑图start逻辑问题画出逻辑图表达式并化简构造真值表分析输入输出组合逻辑的设计6P1=(ABC)’P2=A·P1=A·(ABC)’P3=B·P1=B·(ABC)’P4=C·P1=C·(ABC)’Step1:例1：分析如下逻辑电路的逻辑功能F=(P2+P3+P4)’=(A·(ABC)’+B·(ABC)’+C·(ABC)’)’=((ABC)’(A+B+C))’=ABC+A’B’C’Step2:7Step3:列出真值表Step4:分析逻辑功能：当三个变量相同时输出1。8例2：设计一组合电路，采用2421BCD编码来驱动TIL-312七段显示块。2421BCD编码9ABCDEFGABCDEFG10输入变量对应的最小项数字多输出函数显示2421BCD码11A=∑(1,10)B=∑(11,12)C=∑(8)D=∑(1,10,13)E=∑(1,9,10,11,13,15)F=∑(1,8,9,13)G=∑(0,1,13)A=[(w’z)’(x’yz’)’]’B=[(xy’z’)’(x’yz)’]’C=(wx’y’z’)’D=[(xy’z)’(x’yz’)’(w’z)’]’E=[(x’y)’(z)’]’F=[(wx’y’)’(y’z)’]’G=[(w)(xy’z)’]’A=w’z+x’yz’B=xy’z’+x’yzC=wx’y’z’D=xy’z+x’yz’+w’zE=x’y+zF=wx’y’+y’zG=w’+xy’z1213Content组合逻辑设计方法1数字集成电路介绍2译码器与编码器3数字多路器4加法器与减法器5二进制比较器与ALU6数字集成电路介绍数字集成电路系列(ICcategory)TTL

低功耗 Lowpower(L) 高速 Highspeed(H)

低功耗肖特基LowpowerSchottky(LS) 肖特基 Schottky(S) 先进低功耗肖特基AdvancedLowpowerSchottky(ALS) 先进肖特基AdvancedSchottky(AS)ECLCMOS15SN74LS00生产者CT:中国TTLSN：德州仪器HD：日立54---军用温度范围（-55℃～125℃）74---商用温度范围（0℃～70℃）Lowpower(L)Highspeed(H)LowpowerSchottky(LS)Schottky(S)AdvancedLowpowerSchottky(ALS)AdvancedSchottky(AS)集成电路命名规则（TTL）1617SN74LS0018SN5410,SN54LS10,SN54S10SN7410,SN74LS10,SN74S1019SN5427,SN54LS27SN7427,SN74LS2720SN5404,SN54LS04,SN54S04SN7404,SN74LS04,SN74S042122Content组合逻辑设计方法1数字集成电路介绍2译码器与编码器3数字多路器4加法器与减法器5二进制比较器与ALU6译码器将N个输入转换成对应的M个输出的过程M≤2N类型全部译码和部分译码；二进制译码、代码译码器、数字显示译码器。Eg:

N-2n译码器， eg:3线-8线译码器N-M译码器，M<2n,eg:4线-10线译码器2425Y0=(G’B’A’)’=G+B+AY1=(G’B’A)’=G+B+A’Y2=(G’BA’)’=G+B’+AY3=(G’BA)’=G+B’+A’使能信号2线-4线译码器2674XX139译码器逻辑电路图2774LS139引脚图28Y0’=(C’B’A’)’Y1’=(C’B’A)’Y2’=(C’BA’)’Y3’=(C’BA)’Y4’=(CB’A’)’Y5’=(CB’A)’Y6’=(CBA’)’Y7’=(CBA)’SN74LS138——真值表3线-8线译码器低电平为有效输出29SN74LS13830Y0’=(C’B’A’)’Y1’=(C’B’A)’Y2’=(C’BA’)’Y3’=(C’BA)’Y4’=(CB’A’)’Y5’=(CB’A)’Y6’=(CBA’)’Y7’=(CBA)’译码功能：根据输出引脚哪一条线有效，就可知道具体输入的二进制代码是哪一种组合。=m0’=m1’=m2’=m3’=m4’=m5’=m6’=m7’31由3-8译码器构成的逻辑电路如图所示，写出逻辑函数F1，F2.32对二输入变量A0,A1，译码器将得到四个输出Y0,Y1,Y2,Y3，对三输入变量A0,A1,A2，译码器将得到八个输出Y0,Y1,…,Y7，每一个输出Yi对应该输入的最小项。对二输入变量，如：Yi’=0，即输入变量组合A1A0的M进制(M输出)形式为i。用数字形式表示即：Yi

mi可用译码器实现最小项

331)二进制译码器的输出端能提供输入变量的全部最小项；2)任何组合逻辑函数都可以变换为最小项之和的标准式；=>用二进制译码器和门电路可实现任何组合逻辑函数。当译码器输出低电平有效时，多选用与非门；译码器输出高电平有效时，多选用或门。优点:可减少集成电路的使用数量。34例：用3线-8线译码器74LS138实现下面的逻辑函数：Y1=A’B’+AC+A’C’Y2=A’C+AC’Y3=B’C+BC’35将逻辑函数化为最小项之和的形式：Y1=A’B’+AC+A’C’=A’B’C+A’B’C’+ABC+AB’C+A’BC’+A’B’C’=m1+m0+m7+m5+m2+m0=(m0’m1’m2’m5’m7’)’Y2=A’C+AC’=A’BC+A’B’C+ABC’+AB’C’=m3+m1+m6+m4

=(m1’m3’m4’m6’)’Y3=B’C+BC’=AB’C+A’B’C+ABC’+A’BC’=m5+m1+m6+m2=(m1’m2’m5’m6’)’36当译码器输出低电平有效时，多选用与非门；译码器输出高电平有效时，多选用或门。思考：其它连接方法？Y1=(m0’m1’m2’m5’m7’)’Y2=(m1’m3’m4’m6’)’Y3=(m1’m2’m5’m6’)’37Y1=A’B’+AC+A’C’=m0+m1+m2+m5+m7

=∑(0,1,2,5,7) =∏(3,4,6)=M3M4M6

=m3’m4’m6’Y2=A’C+AC’=m1+m3+m4+m6 =∑(1,3,4,6) =∏(0,2,5,7) =m0’m2’m5’m7’

Y3=B’C+BC’=m1+m2+m5+m6

=∑(1,2,5,6) =∏(0,3,4,7) =m0’m3’m4’m7’38Y1=m3’m4’m6’Y2=m0’m2’m5’m7’

Y3=m0’m3’m4’m7’39练习：分别用逻辑门和74LS138画出下面逻辑表达式X=f(a,b,c)=∑(0,3,5,6,7) =a’b’c’+ab+bc+ac40G=f(x,y,z)=∑(0,1,2,4,5,6,7) =∏(3)例：用逻辑门和74LS138画出下面逻辑表达式

41解：①输出信号译码器的级联 例：试用两片3－8译码器74LS138组成4线－16线译码器，将输入的4位二进制代码w,x,y,z译成16个独立的低电平信号D0～D15。42②输入信号和级联问题111片2译码0001111片1译码0000D8～D15D0～D7xyzW0111000011111000片选信号=>使能选中片1：不选片1：利用w控制每片中的一个使能信号433-8译码器扩展成4-16译码器思考：用2-4译码器扩展成4-16译码器44利用一个2-4译码器及四个3-8译码器实现一个5-32译码器45例：利用两片74XX138译码器实现四变量多输出函数。P=f(w,x,y,z)=∑(1,4,8,13)Q=f(w,x,y,z)=∑(2,7,13,14)注：最高位w作为片选信号46练习：分别用3线-8线译码器和2线-4线译码器实现下面的多输出函数：47编码器与译码过程相反，将特定意义的信息编成相应的二进制代码的过程n个二进制代码（n位二进制数）对2n信号进行编码的电路普通编码器和优先编码器两类4849例:8线-3线二进制编码器(octal-to-binary)A0=D1+D3+D5+D7A1=D2+D3+D6+D7A2=D4+D5+D6+D7输入互斥信号5051问题：当多个信号同时输入，如何选择其优先级？优先编码器：当输入端同时有信号到来，编码器自动按优先权排队，先对优先权级别最高的输入信号进行编码。然后按优先权顺序分别对其它输入信号进行编码。优先权最高5274××148真值表5374××148引脚图IEEE符号5474××147真值表55例如：有一个网络家电产品，可以按优先权自动处理输入同时出现的险情。优先编码器电路火灾小偷煤气泄漏电视空调处理电路119110传呼业主其它其它优先编码器的应用5657Content组合逻辑设计方法1数字集成电路介绍2译码器与编码器3数字多路器4加法器与减法器5二进制比较器与ALU6数字多路器（数据选择器）——MUX数字多路器是从多个输入数据中选择一个送往唯一通道输出，类似一个多掷开关。M（=2N）个输入数据需要N位二进制信号来选择输出通道，称为N位选择变量(地址信号)。数据选择器是一个多输入，单输出的组合逻辑电路。59602选1多路器（如：74LS157）真值表选择变量决定将某个输入端的数据送至输出端。输入数据（2路）01SelectD0D161ADADY10'+=2选1多路器01AD0D1输入数据选择变量62设计一个4选1数字多路器：在选择信号的控制下，从D0～D3中任选一个送到公共输出端Y。D2A1A0Y0000D01111D1D3Y=A1’A0’D0+A1’A0D1+A1A0’D2+A1A0D3=∑miDiD0D2D1D30101A1A0选择信号63四选一多路器74LS153：1023EN01MUXA0A1D0D1D2D3四选一多路器逻辑符号A0A101D20D21D22D23EN2Y20123D10D11D12D13EN1Y10123MUX74LS153逻辑符号64Y=C’B’A’D0+C’B’AD1+C’BA’D2+C’BAD3+CB’A’D4+CB’AD5+CBA’D6+CBAD7

=∑miDiCBA0001111001D0D1D2D3D6D7D4D5原码输出（Y）卡诺图八选一数字多路器65八选一多路器74LS151C、B、A三位地址输入，可以从8个输入数据D7~D0中选择一个需要数据到输出；D7~D0八个数据输入端；66数字多路器的扩展 例：用一片2-4译码器和四片8选1数字多路器构成32选1数字多路器。

解：25=32，32选1就需要5位选择信号 用A4A3A2A1A0来表示选择信号。

信号分配10110001片2片1000111D8～D15D0～D7

A2A1A0A4A3片4片3D24～D31D16～D2300011100011100011100000001110100001111100001011111000111112-4译码器实现产生片选信号67 A4A3作2-4译码器数据输入。译码器输出分别接四片8选1数据选择器的片选端G’。在A4A3作用下，四片8选1分别被选中，片选端为0的选择器工作，片选端为1的选择器不工作。

A2A1A0作8选1选择输入。在A2A1A0作用下，多路器8个输出端分别被选中并输出。6801234567012ENYMUX(1)D0D1D2D3D4D5D6D701234567012ENYMUX(2)D8D15D16D2301234567012ENYMUX(3)01234567012ENYMUX(4)D24D31A0A1A2A3A4012301ENBIN/OCT≥1YA4A300011011A2A1A0Y000D0001D1010D2011D3100D4101D5110D6111D7片选信号：各片的选择信号：例：A4A3A2A1A0=11101选中第四片选择器的D5输出。Y=D29111011110D5D29思考：如何用一片4选1数字多路器和四片8选1数字多路器构成32选1数字多路器？69用两片74S150（16选1多路器），构成1个32选1的数字多路器最高位选择信号输入为片选信号70问题：如何选择多位数据？需要多个数字多路器。 例：构造逻辑电路实现对两组4位数据的选择。利用四片2选1数字多路器、选择信号、使能信号在四线数据Ai’s和Bi’s中选择一组送至输出端Yi’s。 这里,s=0时将Ai’s送至输出端Yi’s； s=1时将Bi’s送至输出端。71利用两片74S153构成四线数字多路器1、每个数字多路器逻辑电路仅实现一位输入数据的选择。选择四位数据，需要四线数字多路器。2、多个多路器使用同一选择信号输入。例：A=0,B=0,输出源数据：SD72数字多路器的应用 用数字多路器实现逻辑函数

a)选择信号位数=逻辑函数中变量个数

b)选择信号位数<逻辑函数中变量个数

解决1：多路器级联 解决2：利用降维卡诺图73例：用8选1数字多路器实现逻辑函数F=f(x,y,z)=∑(1,2,4,5,7)解：8选1数字多路器的逻辑函数为Y=C’B’A’D0+C’B’AD1+C’BA’D2+C’BAD3+CB’A’D4+CB’AD5+CBA’D6+CBAD7其中，A,B,C为选择信号，Di为数据信号。F=x’y’z+x’yz’+xy’z’+xy’z+xyzC=x,B=y,A=zD0=D3=D6=0D1=D2=D4=D5=D7=1CBA0001111001D0D1D2D3D6D7D4D5Y卡诺图xyz00011110010Y卡诺图111110074C=x,B=y,A=zD0=D3=D6=0D1=D2=D4=D5=D7=175卡诺图的降维卡诺图的维数：卡诺图的变量数如果把某些变量也作为卡诺图小方格内的值，将减小卡诺图的维数，这种卡诺图称为降维卡诺图。作为降维图小方格中值的那些变量称为记图变量。方法：

设记图变量为x，对于原卡诺图中，当x=0时，原图单元值为F，x=1时，原图单元值为G，则在新的降维图中对应的降维图单元中填入子函数x’F+xG。其中F和G可以是0、1、某一变量，也可以是某一函数。76例：实现对下面四变量卡诺图的降维AB00011110CD00011110ABC0001111001四变量三变量二变量DC+D0101ABCDC+D771变量降维图通过降维以后，相当于减少了逻辑函数的变量数目。当降维卡诺图的维数与数据选择器的选择输入端数目相等时，即可按照用具有n个选择输入端的数据选择器实现n变量逻辑函数的方法来实现m变量的逻辑函数。01ADC+D0101ABCDC+D78例：用4选1多路器实现布尔函数F=f(x,y,z)=∑(1,2,4,5,7)解：F=f(x,y,z)=∑(1,2,4,5,7)=x’y’z+x’yz’+xy’z’+xy’z+xyz函数输入变量组合为23=8>4解决方法：对布尔函数进行降维79方法一：令z为记图变量1111XYZ00011110011z’XY0101z1zD0=zD1=z’D2=1D3=zF=X’Y’D0+X’YD1+XY’D2+XYD3

=X’Y’Z+X’YZ’+XY’+XYZXYzz’1zD3D2D1D04-1MUXA1A0EN80方法二：令y为记图变量1111XYZ00011110011Y’XZ0101YY’1D0=yD1=y’D2=y’D3=1F=X’Z’D0+X’ZD1+XZ’D2+XZD3

=X’YZ’+X’Y’Z+XY’Z’+XZFXZYY’1Y’D3D2D1D04-1MUXA1A0EN81方法三：令x为记图变量1Z0101xx’x1111XYZ00011110011YD0=xD1=1D2=x’D3=xF=Y’Z’D0+Y’ZD1+YZ’D2+YZD3

=XY’Z’+Y’Z+X’YZ’+XYZYzx1x’xD3D2D1D04-1MUXA1A0EN82练习：用1个4-to-1MUX实现下面的布尔函数F(X,Y,Z)=Σm(1,2,6,7)

F(A,B,C)=m(1,3,5,6). 函数输入变量组合为23=8>4

需对输入函数用卡诺图降维法得到记图变量83F(X,Y,Z)=X’Y’Z+X’YZ’+XYZ’+XYZ=Σm(1,2,6,7)111XYZ00011110011z’XY0101z01D0=zD1=z’D2=0D3=1F=X’Y’D0+X’YD1+XY’D2+XYD3

=X’Y’Z+X’YZ’+XYXYzz’01D3D2D1D04-1MUXA1A0EN84F(A,B,C)=Σm(1,3,5,6)111ABC00011110011CAB0101CCC’D0=CD1=CD2=CD3=C’F=A’B’D0+A’BD1+AB’D2+ABD3

=A’B’C+A’BC+AB’C+ABC’8586例：用一个2选1多路器实现下面的布尔函数：F(x1,x2,x3)=x1’x2’+x1x2’+x1x3 函数输入变量组合为23=8>2

需对输入函数用卡诺图降维法（降为1维卡诺图）得到记图变量87F(x1,x2,x3)=x1’x2’+x1x2’+x1x3=x1’x2’x3’+x1’x2’x3+x1x2’x3’+x1x2’x3+x1x2x3=∑(0,1,4,5,7)0X1X2010111X3111X1X2000111100111X3880X1X2010111X3X2’X101X2’+X3D0=X2’D1=X2’+X3D1D02-1MUXAX1FX2’≥1X389思考：用数字多路器作为通用逻辑门？1、用2选1多路器实现逻辑与z=x1x0以一个变量作为选择信号，一个变量作为输入信号=x1x0+0x0’以x0作为选择信号，x1作为输入信号D0=0,D1=X1902、用2选1多路器实现逻辑或z=x1+x0=x1x0’+x0

以x0作为选择信号，x1作为输入信号 D0=X1,D1=1912、用2选1多路器实现逻辑非逻辑非运算是单输入变量z=x’=0·x+1·x’以x作为选择信号D0=1,D1=092Content组合逻辑设计方法1数字集成电路介绍2译码器与编码器3数字多路器4加法器与减法器5二进制比较器与ALU6二进制加法器 加法器是构成算术运算器的基本单元。半加器不考虑低位来的进位加法叫半加；能完成半加功能的电路叫半加器。全加器考虑低位来的进位加法叫全加；能完成全加功能的电路叫全加器。94一位加法器（1-bitadder）能够实现两个1位二进制数相加的运算输出和与进位。951位半加器

组合逻辑设计流程step1：分析输入与输出，写出变量：

输入：两个加数A,B

输出：两个加数的和：S，进位：Co 输入与输出的关系（1位二输入加法的可能）：0+0=00+1=11+0=11+1=10黄色数字为和，红色数字为进位。半加器A加数B被加数CO进位输出S半加和96step2：列出真值表ABSCO0000011010101101step3：写出逻辑函数step4：画出逻辑图971位全加器（考虑低位来的进位）

组合逻辑设计流程step1：分析输入与输出，写出变量：

输入：两个加数Ai,Bi

来自低位的进位：Ci-1

输出：两个加数的和：S，向高位的进位：CiAiBiCi-1SCi0000000110010100110110010101011100111111step2：列出真值表98Ci=AiBi+AiCi-1+BiCi-1

Si=AiBi’Ci-1’+Ai’Bi’Ci-1+Ai’BiCi-1’+AiBiCi-1

=Ai

Bi

Ci-1step3:逻辑函数99step4:100Ci =AiBi+AiBi’Ci-1+Ai’BiCi-1 =AiBi+(AiBi’+Ai’Bi)Ci-1

=AiBi+(Ai

Bi)Ci-1Si=Ai

Bi

Ci-1101全加器的逻辑符号进位输入加数全加和全加器进位输出被加数102练习：用一片3-8译码器实现1位全加器S(A,B,Ci-1)=Σm(1,2,4,7)C(A,B,Ci-1)=Σm(3,5,6,7)103多位二进制加法器多位数相加时，要考虑进位进位的方式串行进位超前进位例：设计一个n(n=4)位二进制加法器，完成两个n位二进制的加法，输出1个n位的和，以及进位输出

CoutC3C2C1C011010

A3A2A1A01101+B3B2B1B0+1101

-------------------------------

S3S2S1S01010

104串行进位全加器由四个一位二进制全加器通过串行级连组成四位二进制全加器每一位全加器的进位输出，送给下一级的进位输入端。高位的加法运算必须等到低位的加法运算完成后，才能正确进行。105跟笔算相似,用全加器构成串行进位加法器.优点：结构简单。在一些中、低速数字设备中仍有应用。缺点：速度慢。四位二进制全加器，需要经过四级门的延迟时间。106进位生成项传递条件进位表达式和表达式考虑全加器逻辑函数基本思想:根据进位数Ci-1的表达式,先计算出各高位的进位数。当Pi=1,把低位来的进位Ci-1传给Ci当Gi=1,则Ci=1超前进位加法器107解决滞后的问题了？=>没有。怎样解决？Ci仅由Ai,Bi和C0-1决定。

108递推式109减少了门电路的延迟，但增加了电路的复杂度110集成全加器74LS83是一种典型的集成加法器。一片74LS83只能进行4位二进制数的加法运算，将多片进行级联，就可扩展加法运算的位数。级联方法：将低位片的进位输出与高位片的进位输入相连111用加法器实现减法运算 方法：求减数的以二为基的补码（补数）对数N，其补数为rn-N,n为数的长度

112回顾：求任意进制以二为基的补码（补数）的运算方法：

算法1：1.对r进制数N，从最低有效位向最高有效位进行转换2.遇到的第一个不为0的位转换为r-ai3.将剩余为转换为r-ai-1，直到最高有效位。算法2：

1.对r进制数N，从最低有效位向最高有效位进行转换2.将每一位转换为r-ai-13.将由步骤2得到的结果+1。113114BCD加法器 输入：两个n（例：n=4）位二进制数 输出：一个n位二进制数，进位标志1151、相加之和小于等于9相加结果正确。0111（8421BCD）=7,正确。2、相加之和大于9相加结果错误，需加6修正。1101（8421BCD）是非法码。需加6修正。产生进位，本位和正确。3、相加之和产生进位，且结果错误，需加6修正。0001（8421BCD）=17,错误。正确。错误产生原因：两者进位关系不同116结论：两个BCD码相加，当和大于9或进位为1，将结果加6进行修正；当和小于9则不修正。

修正信号应在有进位信号Cout产生、或两个8421BCD码相加之和为10~15的情况下产生。117118&&1ΣΣΣΣ&加6修正119Content组合逻辑设计方法1数字集成电路介绍2译码器与编码器3数字多路器4加法器与减法器5二进制比较器与ALU6二进制比较器功能：实现对两个数进行比较的电路。两个数A和B相比较，有A＞B、A＜B、A＝B三种情况。一位二进制比较器输入输出ABFA>B

FA<B

FA=B00011011001010100001真值表1211位二进制比较器（多输出函数）122多位二进制数的比较

对于多位数值比较，先比较最高位，在高位相等的条件下，取决于低位的比较结果。例：四位二进制比较器真值表

A3

B3A2

B2A1B1

A0B0

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F>=F3>+F3=F2>+F3=F2=F1>+F3=F2=F1=F0>

F<=F3<+F3=F2<+F3=F2=F1<+F3=F2=F1=F0<

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F>F=F<A3B3F>F=F<A2B2F>F=F<A1B1F>F=F<A0B0

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124集成数字比较器74LS8574LS85：4位二进制比较器用于级联输入125

两片74LS85的级联—>可级联为8位二进制比较器两片74LS85的级联

A<BA>BA=B“0”“1”A3B3A2Y<

B2A1B1(低位)

Y>A0B0I<Y=I>I=

A3A2A1A0

B3

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A7A6A5A4

B7

B6B5B4A3B3A2Y<

B2A1B1(低位)

Y>A0B0I<Y=I>I=126算术逻辑单元ALU集成算术/逻辑运算单元（AIU）能够完成一系列算术运算和逻辑运算。管脚图如后图,A和B是预定的输入状态，根据输入信号S2～S0选择八种不同的功能。74LS381的功能表如表所示12774LS381能执行八种算术/逻辑运算，由功能选择端S0-S2决定功能选择。选择算术/逻辑功能

S2S1S0

000001010011100101110111清零

B减AA减BA加BABA+BA·B

预置128安全阀基本知识如果压力容器(设备/管线等)压力超过设计压力…1.尽可能避免超压现象堵塞(BLOCKED)火灾(FIRE)热泄放(THERMALRELIEF)如何避免事故的发生?2.使用安全泄压设施爆破片安全阀如何避免事故的发生?01安全阀的作用就是过压保护!一切有过压可能的设施都需要安全阀的保护!这里的压力可以在200KG以上,也可以在1KG以下!设定压力(setpressure)安全阀起跳压力背压(backpressure)安全阀出口压力超压(overpressure)表示安全阀开启后至全开期间入口积聚的压力.几个压力概念弹簧式先导式重力板式先导+重力板典型应用电站锅炉典型应用长输管线典型应用罐区安全阀的主要类型02不同类型安全阀的优缺点结构简单,可靠性高适用范围广价格经济对介质不过分挑剔弹簧式安全阀的优点预漏--由于阀座密封力随介质压力的升高而降低,所以会有预漏现象--在未达到安全阀设定点前,就有少量介质泄出.100%SEATINGFORCE75502505075100%SETPRESSURE弹簧式安全阀的缺点过大的入口压力降会造成阀门的频跳,缩短阀门使用寿命.ChatterDiscGuideDiscHolderNozzle弹簧式安全阀的缺点弹簧式安全阀的缺点=10090807060500102030405010%OVERPRESSURE%BUILT-UPBACKPRESSURE%RATEDCAPACITY普通产品平衡背压能力差.在普通产品基础上加装波纹管,使其平衡背压的能力有所增强.能够使阀芯内件与高温/腐蚀性介质相隔离.平衡波纹管弹簧式安全阀的优点优异的阀座密封性能,阀座密封力随介质操作压力的升高而升高,可使系统在较高运行压力下高效能地工作.ResilientSeatP1P1P2先导式安全阀的优点平衡背压能力优秀有突开型/调节型两种动作特性可远传取压先导式安全阀的优点对介质比较挑剃,不适用于较脏/较粘稠的介质,此类介质会堵塞引压管及导阀内腔.成本较高.先导式安全阀的缺点重力板式产品的优点目前低压储罐呼吸阀/紧急泄放阀的主力产品.结构简单.价格经济.重力板式产品的缺点不可现场调节设定值.阀座密封性差,并有较严重的预漏.受背压影响大.需要很高的超压以达到全开.不适用于深冷/粘稠工况.几个常用规范ASMEsectionI-动力锅炉(FiredVessel)ASMEsectionVIII-非受火容器(UnfiredVessel)API2000-低压安全阀设计(LowpressurePRV)API520-火灾工况计算与选型(FireSizing)API526-阀门尺寸(ValveDimension)API527-阀座密封(SeatTightness)介质状态(气/液/气液双相).气态介质的分子量&Cp/Cv值.液态介质的比重/黏度.安全阀泄放量要求.设定压力.背压.泄放温度安全阀不以连接尺寸作为选型报价依据!如何提供高质量的询价?弹簧安全阀的结构弹簧安全阀起跳曲线弹簧安全阀结构弹簧安全阀结构导压管活塞密封活塞导向不平衡移动副(活塞)导管导阀弹性阀座P1P1P2先导式安全阀结构先导式安全阀的工作原理频跳安全阀的频跳是一种阀门高频反复开启关闭的现象。安全阀频跳时，一般来说密封面只打开其全启高度的几分只一或十几分之一，然后迅速回座并再次起跳。频跳时，阀瓣和喷嘴的密封面不断高频撞击会造成密封面的严重损伤。如果频跳现象进一步加剧还有可能造成阀体内部其他部分甚至系统的损伤。安全阀工作不正常的因素频跳后果1、导向平面由于反复高频磨擦造成表面划伤或局部材料疲劳实效。2、密封面由于高频碰撞造成损伤。3、由于高频振颤造成弹簧实效。4、由频跳所带来的阀门及管道振颤可能会破坏焊接材料和系统上其他设备。5、由于安全阀在频跳时无法达到需要的排放量，系统压力有可能继续升压并超过最大允许工作压力。安全阀工作不正常的因素A、系统压力在通过阀门与系统之间的连接管时压力下降超过3%。当阀门处于关闭状态时，阀门入口处的压力是相对稳定的。阀门入口压力与系统压力相同。当系统压力达到安全阀的起跳压力时，阀门迅速打开并开始泄压。但是由于阀门与系统之间的连接管设计不当，造成连接管内局部压力下降过快超过3%，是阀门入口处压力迅速下降到回座压力而导致阀门关闭。因此安全阀开启后没有达到完全排放，系统压力仍然很高，所以阀门会再次起跳并重复上述过程，既发生频跳。导致频跳的原因导致接管压降高于3%的原因1、阀门与系统间的连接管内径小于阀门入口管内径。2、存在严重的涡流现象。3、连接管过长而且没有作相应的补偿（使用内径较大的管道）。4、连接管过于复杂（拐弯过多甚至在该管上开口用作它途。在一般情况下安全阀入口处不允许安装其他阀门。）导致频跳的原因B、阀门的调节环位置设置不当。安全阀拥有喷嘴环和导向环。这两个环的位置直接影响安全阀的起跳和回座过程。如果喷嘴环的位置过低或导向环的位置过高，则阀门起跳后介质的作用力无法在阀瓣座和调节环所构成的空间内产生足够的托举力使阀门保持排放状态，从而导致阀门迅速回座。但是系统压力仍然保持较高水平，因此回座后阀门会很快再次起跳。导致频跳的原因C、安全阀的额定排量远远大于所需排量。

由于所选的安全阀的喉径面积远远大于所需，安全阀排放时过大的排量导致压力容器内局部压力下降过快，而系统本身的超压状态没有得到缓解，使安全阀不得不再次起跳频跳的原因阀门拒跳：当系统压力达到安全阀的起跳压力时，阀门不起跳的现象。安全阀工作不正常的因素1、阀门整定压力过高。2、阀门内落入大量杂质从而使阀办座和导套间卡死或摩擦力过大。3、弹簧之间夹入杂物使弹簧无法被正常压缩。4、阀门安装不当，使阀门垂直度超过极限范围（正负两度）从而使阀杆组件在起跳过程中受阻。5、排气管道没有被可靠支撑或由于管道受热膨胀移位从而对阀体产生扭转力，导致阀体内机构发生偏心而卡死。安全阀拒跳的原因阀门不回座或回座比过大：安全阀正常起跳后长时间无法回座，阀门保持排放状态的现象。安全阀工作不正常的因素1、阀门上下调整环的位置设置不当。2、排气管道设计不当造成排气不畅，由于排气管道过小、拐弯过多或被堵塞，使排放的蒸汽无法迅速排出而在排气管和阀体内积累，这时背压会作用在阀门内部机构上并产生抑制阀门关闭的趋势。3、阀门内落入大量杂质从而使阀瓣座和导套之间卡死后摩擦力过大。安全阀不回座或回座比过大的因素：4、弹簧之间夹入杂物从而使弹簧被正常压缩后无法恢复。5、由于对阀门排放时的排放反力计算不足，从而在排放时阀体受力扭曲损坏内部零件导致卡死。6、阀杆螺母（位于阀杆顶端）的定位销脱落。在阀门排放时由于振动使该螺母下滑使阀杆组件回落受阻。安全阀不回座或回座比过大的因素：7、由于弹簧压紧螺栓的锁紧螺母松脱，在阀门排放时由于振动时弹簧压紧螺栓松动上滑导致阀门的设定起跳值不断减小。

8、阀门安装不当，使阀门垂直度超过极限范围（正负两度）从而使阀杆组件在回落过程中受阻。

9、阀门的密封面中有杂质，造成阀门无法正常关闭。

10、锁紧螺母没有锁紧，由于管道震动下环向上运动，上平面高于密封面，阀门回座时无法密封安全阀不回座或回座比过大的因素：谢谢观看癌基因与抑癌基因oncogene&tumorsuppressorgene24135基因突变概述.癌基因和抗癌基因的概念.癌基因的分类.癌基因产物的作用.癌基因激活的机理主要内容疾病：

——是人体某一层面或各层面形态和功能（包括其物质基础——代谢）的异常，归根结底是某些特定蛋白质结构或功能的变异，而这些蛋白质又是细胞核中相应基因借助细胞受体和细胞中信号转导分子接收信号后作出应答（表达）的产物。TranscriptionTranslationReplicationDNARNAProtein中心法规Whatisgene?基因：

—是遗传信息的载体

—是一段特定的DNA序列（片段）

—是编码RNA或蛋白质的一段DNA片段

—是由编码序列和调控序列组成的一段DNA片段基因主宰生物体的命运：微效基因的变异——生物体对生存环境的敏感度变化关键关键基因的变异——生物体疾病——死亡所以才有：“人类所有疾病均可视为基因病”之说注：如果外伤如烧伤、骨折等也算疾病的话，外伤应该无法归入基因病的行列。Genopathy问：两个不相干的人，如果他们患得同一疾病，致病基因是否相同？再问：同卵双生的孪生兄弟，他们患病的机会是否一样，命运是否相同？┯┯┯┯

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┷┷┷┷增添缺失替换DNA分子(复制)中发生碱基对的______、______

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的改变。替换增添缺失基因结构基因变异的概念：英语句子中的一个字母的改变，可能导致句子的意思发生怎样的变化？可能导致句子的意思不变、变化不大或完全改变THECATSATONTHEMATTHECATSITONTHEMATTHEHATSATONTHEMATTHECATONTHEMAT同理：替换、增添、缺失碱基对，可能会使性状不变、变化不大或完全改变。基因的结构改变,一定会引起性状的改变??原句：1.基因多态性与致病突变基因变异与疾病的关系2.单基因病、多基因病3.疾病易感基因

基因多态性polymorphism是指DNA序列在群体中的变异性（差异性）在人群中的发生概率>1%（SNP&CNP)<1%的变异概率叫做突变基因多态性特定的基因多态性与疾病相关时，可用致病突变加以描述SNP:散在单个碱基的不同，单个碱基的缺失、插入和置换。

CNP:DNA片段拷贝数变异，包括缺失、插入和重复等。同义突变、错义突变、无义突变、移码突变

致病突变生殖细胞基因突变将突变的遗传信息传给下一代(代代相传),即遗传性疾病。体细胞基因突变局部形成突变细胞群（肿瘤）。受精卵分裂基因突变的原因物理因素化学因素生物因素基因突变的原因（诱发因素）紫外线、辐射等碱基类似物5BU/叠氮胸苷等病毒和某些细菌等自发突变DNA复制过程中碱基配对出现误差。UV使相邻的胸腺嘧啶产生胸腺嘧啶二聚体,DNA复制时二聚体对应链空缺，碱基随机添补发生突变。胸腺嘧啶二聚体胸腺嘧啶胸腺嘧啶紫外线诱变物理诱变(physicalinduction)

5溴尿嘧啶(5BU)与T类似，多为酮式构型。间期细胞用酮式5BU处理，5BU能插入DNA取代T与A配对；插入DNA后异构成烯醇式5BU与G配对。两次DNA复制后,使A/T转换成G/C，发生碱基转换,产生基因突变。化学诱变(chemicalinduction)碱基类似物(baseanalogues)诱变AT5-BUA5-BUAAT5-BU5-BU(烯醇式)

(酮式)GGC1.生物变异的根本来源，为生物进化提供了最初的原始材料,能使生物的性状出现差别，以适应不同的外界环境，是生物进化的重要因素之一。2.致病突变是导致人类遗传病的病变基础。基因突变的意义概述：肿瘤细胞恶性增殖特性（一）肿瘤细胞失去了生长调节的反馈抑制正常细胞受损,一旦恢复原状，细胞就会停止增殖，但是肿瘤细胞不受这一反馈机制抑制。（二）肿瘤细胞失去了细胞分裂的接触抑制。正常细胞体外培养，相邻细胞相接触，长在一起，细胞就会停止增殖，而肿瘤细胞生长满培养皿后，细胞可以重叠起生长。（三）肿瘤细胞表现出比正常细胞更低的营养要求。（四）肿瘤细胞生长有一种自分泌作用，自己分泌生长需要的生长因子和调控信号,促进自身的恶性增殖。Whatisoncogene?癌基因——是基因组内正常存在的基因，其编码产物通常作为正调控信号，促进细胞的增殖和生长。癌基因的突变或表达异常是细胞恶性转化（癌变）的重要原因。——凡是能编码生长因子、生长因子受体、细胞内信号转导分子以及与生长有关的转录调节因子等的基因。如何发现癌基因的呢?11910年，洛克菲勒研究院一个年轻的研究员Rous发现，鸡肉瘤细胞裂解物在通过除菌滤器以后，注射到正常鸡体内，可以引起肉瘤，首次提出鸡肉瘤可能是由病毒引起的。0.2m孔径细菌过不去但病毒可以通过从病毒癌基因到细胞原癌基因的研究历程：Roussarcomavirus,RSVthefirstcancer-causingretrovirus1958年，Stewart和Eddy分离出一种病毒，注射到小鼠体内可以引起肝脏、肾脏、乳腺、胸腺、肾上腺等多种组织器官的肿瘤，因而把这种病毒称为多瘤病毒。50年代末、60年代初，癌病毒研究成了一个极具想像力的研究领域，主流科学家开始进入癌病毒研究领域polyomavirus这期间，Temin发现RSV有不同亚型，且引起细胞恶变程度不同，推测RNA病毒将其遗传信息传递给了正常细胞的DNA。这与Crick提出的中心法则是相违背的让事实屈从于理论还是坚持基于实验的结果？VSTemin发现逆转录酶，1975年获诺贝尔奖TeminCrickTemin的实验设计：实验设计简单而巧妙：将合成DNA所需的“原料”，即A、T、C、G四种脱氧核苷酸，与破坏了外壳的RSV一起在体外40℃的条件下温育一段时间结果在试管里获得了一种新合成的大分子，它不能被RNA酶破坏，但却可以被DNA酶所分解，证明这种新合成的大分子是DNA用RNA酶预先破坏RSV的RNA，再重复上述的试验，则不能获得这种大分子，说明这个DNA大分子是以RSV的RNA为模板合成的1969年，一个日本学者里子水谷来到Temin的实验室，这是一个非常擅长实验的年轻科学家。按Temin的设想，他们开始寻找RSV中存在“逆转录酶”的证据DNA

RNA

ProteinTranscriptionTranslationReplicationReplicationRe-Transcription修正中心法规据说，1975年Temin因发现逆转录酶而获诺贝尔奖时，Bishop懊恼不已，因为早在1969年他就认为Temin的RNADNA的“前病毒理论”有可能是正确的，并且也进行了一些实验，但不久由于资深同事的规劝而放弃了这方面的努力。但Bishop马上意识到：逆转录酶的发现为逆转录病毒致癌的研究提供了一条新途径。一个RSV，三个诺贝尔奖！！！1989年，UCSF的Bishop和Varmus根据逆转录病毒的复制机制发现了细胞癌基因，并获诺贝尔奖。Cellularoncogene启示：Perutz说:“科学创造如同艺术创造一样，都不可能通过精心组织而产生”Bishop说:“许多人引以为豪的是一天工作16小时，工作安排要以分秒计……可是工作狂是思考的大敌，而思考则是科学发现的关键”Perutzsharedthe1962NobelPrizeforChemistrywithJohnKendrew,fortheirstudiesofthestructuresofhemoglobinandglobularproteins科学的本质和艺术一样，都需要直觉和想像力请给自己一些思考的时间吧！癌基因的分类目前对癌基因尚无统一分类的方法，一般有下面3种分类方法：一、按结构特点分（6）类（一）src癌基因家族（二）ras癌基因家族（三）sis癌基因家族（四）myc癌基因家族（五）myb癌基因家族（六）其它：如fos，erb－A等。三、按细胞增殖调控蛋白特性分成（4）类（一）生长因子（二）受体类（三）细胞内信号转换器（四）细胞核因子二、按产物功能分（8）类（一）生长因子类（二）酪氨酸蛋白激酶（三）膜相关G蛋白（四）受体，无蛋白激酶活性（五）胞质丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶（六）胞质调控因子（七）核反式调控因子（八）其它:db1、bcl－2癌基因产物参与信号转导

胞外信号作用于膜表面受体→胞内信使物质的生成便意味着胞外信号跨膜传递的完成。胞内信使至少有：cAMP（环磷酸腺苷）IP3（三磷酸肌醇）PG（前列腺素）cGMP（环磷酸鸟苷）DG（二酰基甘油）Ca2＋（钙离子）CAM（钙调素）主要机制是通过蛋白激酶活化引起底物蛋白一连串磷酸化的生物信号反应过程,跨膜机制涉及到：（一）质膜上cAMP信使系统（二）质膜上肌醇脂质系统这两个系统都是由受体鸟苷酸调节蛋白（GTP-regulatoryprotein，G蛋白）和效应酶（腺苷酸环化酶磷脂酶等）组成，有相似的信号转导过程：即受体活化后引起GTP与不同G蛋白结合活化和抑制效应酶从而影响胞内信使产生而发生不同的调控效应。（三）受体操纵的离子通道系统（四）受体酪氨酸蛋白激酶的转导

（一）获得性基因病

(acquiredgeneticdisease)例如：病毒感染激活原癌基因癌基因活化的机制

（二）染色体易位和重排使无活性的原癌基因转位至强启动子或增强子附近而被活化。与基因脆性位点相关。（三）基因扩增（四）点突变三、癌基因的产物与功能（一）癌基因产物作用的一般特点1.目前发现c-onc均为结构基因.2.癌基因产物可分布在膜质核也可分泌至胞外.（二）癌基因产物分类1.细胞外生长因子：TGF-b2.跨膜生长因子受体:MAPK3.细胞内信号转导分子:Gprotein/Ras4.核内转录因子

（三）癌基因产物的协同作用实验证明，用ras或myc分别转染细胞，可使细胞长期增殖，但不能转化成癌细胞，在裸鼠体内也不能形成肿瘤。但用ras+myc同时转染细胞，则使细胞转化成癌细胞。说明：致癌至少需要2种或以上的onc协同作用，2种onc在2条通路上发挥作用，由于细胞增殖调控是多因子，多阶段影响的结果。而影响增殖分化的onc达几十种之多，所以大多数人认为：癌发生是多阶段多步骤的。Whatistumorsuppressorgene?肿瘤抑制基因（抗癌基因、抑癌基因）——是调节细胞正常生长和增殖的基因。当这些基因不能表达，或其产物失去活性时，细胞就会异常生长和增殖，最终导致细胞癌变。反之，若导入或激活它则可抑制细胞的恶性表型。——癌基因与抑癌基因相互制约，维持细胞增殖正负调节信号的相对稳定。影响1岁的儿童“二次打击”学说两个等位基因同时突变视网膜母细胞瘤（Retinoblastoma）RB基因变异(13号染色体)

(1)脱磷酸化Rb蛋白（活性）与转录因子E2F结合，抑制基因的转录活性(2)磷酸化Rb蛋白（失活）与E2F解离，释放E2F(3)E2F启动基因转录(4)细胞进入增生阶段(G1S)因此，Rb蛋白在控制细胞生长方面发挥重要作用一旦Rb基因突变可使细胞进入过度增生状态RB基因的功能等位基因(allele)例如：花颜色基因位于一对同源染色体的同一位置上、控制相对性状的两个的基因叫等位基因(allele)一对相同的等位基因称纯合等位基因

一对不同的等位基因称杂合等位基因

显性基因隐性基因完全显性不完全显性共显性问：女性的两条X染色体基因应如何表达？拓展知识：X染色体基因中，有65%完全处于“休眠”状态，20%仅在部分女性身上“休眠”，15%则完全逃离“休眠”状态一旦其中一条X染色体被损坏，还可以由另一条X染色体来纠正男性却只有一条X染色体，一旦它遭到破坏，男性就会患上血友病、色盲以及肌肉萎缩症等各种遗传病以前人们一直认为，在女性的两条X染色体中，有一条染色体是完全不起作用或是处于“休眠”状态的在Y染色体中，目前仍在“工作”的基因只剩下不到100个X染色体中“工作”的基因>1000个有一个这样的故事：20年前一次意外事故，三个工人遭受钴60（Co60)放射性核素的照射结果：一名工人不久死亡一名工人几年后死于白血病最后一名工人20年后患糖尿病就诊你知道医生在为病人检查时发现了什么吗？锁骨骨折肋骨串珠样X光片发现广泛性骨质缺损骨髓检查——浆细胞比例为30%左右（正常为0.6-1.3%）(多发性骨髓瘤）因此，多基因病涉及遗传因素和环境因素物理因素化学因素生物因素自发因素2.多基因病(polygenicdisease)：性状或疾病的遗传方式取决于两个以上微效基因的累加作用，同时还受环境因素的影响，因此这类性状也称为复杂性状或复杂疾病（compl