《数字电子技术》课件-第四章 组合逻辑电路

数字电子技术第四章组合逻辑电路01概述P502组合逻辑电路的分析方法P703组合逻辑电路的基本设计方法P1204若干常用的组合逻辑电路模块P18目录CONTENTS05层次化和模块化的设计方法P5606070809P51P58P53P56可编程逻辑器件硬件描述语言用可编程通用模块设计组合逻辑电路组合逻辑电路中的竞争—冒险第一节概述概述小规模集成电路(SSI)：1~10门/片如:逻辑门、触发器中规模集成电路(MSI)：SSI:1~10门/片如:译码器、寄存器大规模集成电路(LSI)：1~10门/片如:半导体存储器数字电路按逻辑功能的不同特点可分为两大类组合逻辑电路=组合电路（无记忆：输入只由输出决定）时序逻辑电路=时序电路（有记忆）第二节组合逻辑电路的分析方法组合逻辑电路的分析方法组合逻辑

电路Y1=f1(a1a2

an)…Ym=fm(a1a2

an)…Y2=f2(a1a2

an)…......组合逻辑电路的框图：组合逻辑电路的分析方法分析组合逻辑电路的步骤大致如下：2.化简逻辑表达式;3.列出值表;4.根据真值表和表达式确定电路的逻辑功能1.由所给逻辑图写出输出信号的逻辑表达式;组合逻辑电路的分析方法步骤:1.按图写出逻辑表达式F1=(AB)’F2=(BC)’F3=(AB)’F=(F1F2F3)’=((AB)’(BC)’(AC)’)’例4.1.1分析如图所示电路的功能组合逻辑电路的分析方法2.变换、化简表达式（摩根定理）4.根据真值表确定电路的逻辑功能：该逻辑图为3人表决电路3.列真值表ABCF00000010010001111000101111011111F=((AB)’(BC)’(AC)’)’=AB+BC+AC第三节组合逻辑电路的基本设计方法组合逻辑电路的基本设计方法1.逻辑抽象：确定输入变量和输出变量，并定义逻辑状态的含义；2.列出真值表；3.根据真值表写出表达式；5.画出电路图4.化简或变换表达式；组合逻辑电路的设计步骤：组合逻辑电路的基本设计方法例4.2.2

设计一个监视交通信号灯工作状态的逻辑电路。每一组信号灯由红、黄、绿三盏灯组成，如图所示。正常工作情况下，任何时刻必有一盏灯点亮，而且只允许有一盏灯点亮。而当出现其他五种点亮状态时电路故障,这时要求发出故障信号提醒人员维修。红黄绿组合逻辑电路的基本设计方法取红、黄、绿三盏灯的状态为输入变量，分别用R、Y、G表示，规定灯亮时为1，不亮灯灭时为0。取故障信号为输出变量，用Z表示，规定正常工作状态下为0，发生故障时为1。1.逻辑抽象如果信号灯出现故障，Z为1RAGZ组合逻辑电路的基本设计方法RYGZ000100100100011110001011110111112.列真值表

3.由真值表写表达式F=(ABC)’+A’BC+AB’C+ABC’+ABCRYGRYGRYG正常工作状态故障状态组合逻辑电路的基本设计方法

5.

画逻辑图（选用小规模SSI器件）ABC0001011110

4.化简函数表达式(最小化设计)F=(ABC)’+BC+AC+AB10100111F=(ABC)’+A’BC+AB’C+ABC’+ABCBCABAC第四节若干常用的组合逻辑

电路模块编码器逻辑功能：将输入的每一个高低电平信号编成一个对应的二进制代码

I0

I1

Yn-1

Y0

Y1

1n2-I二进制

编码器

n位二进制输出2个输入n编码器一、普通编码器特点：任何时候只允许输入一个有效编码信号，否则输出就会发生混乱。目前常用编码器有：普通编码器、优先编码器

例：3位二进制普通编码器编码器利用无关项化简，得：输

入输

出I0I1I2I3I4I5I6I7Y2Y1Y01000000000001000000001001000000100001000001100001000100000001001010000001011000000001111编码器二、优先编码器输

入输

出I0I1I2I3I4I5I6I7Y2Y1Y0XXXXXXX1111XXXXXX10110XXXXX100101XXXX1000100XXX10000011XX100000010X100000000110000000000例：8线-3线优先编码器（设I7优先权最高…I0优先权最低）特点：允许同时输入两个以上的有效编码信号，仅对优先级最高的一个输入信号进行编码。*例：74HC148编码器译码器译码器逻辑功能：将每个输入的二进制代码译成对应的输出高低电平信号或另一种代码（编码的逆过程）常用的译码器二进制译码器二一十进制译码器显示译码器译码器A2A1A074HC138Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7E1E2E3电路图逻辑框图例：74HC138

正常工作的条件为：E3＝1，E1＝E2＝0

引脚图一、二进制译码器译码器3线-8线译码器功能表111111111100111111110110011111111101001111011110010011111011111000111111011010001111111011000011111111000000111111111×××××011111111×××1×11111111××××1×A2输出输入A1A0E3E2E1Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y0×000禁止工作译码器Y0～Y7是A2、A1、A0这三个变量的最小项的译码输出Yi=mi得：用二进制译码器实现组合逻辑函数设计一个三台设备故障监视电路，一台设备出故障红灯亮，两台设备出故障黄灯亮，三台设备出故障两灯都亮。要求用译码器74LS138加与非门实现。例：解：

1.逻辑抽象

输入:三台设备的故障信号分别表示为A、B、C（1为有故障）

输出（1为灯亮）：红灯表示为L1，黄灯表示为L2用二进制译码器实现组合逻辑函数2.真值表3.由真值表得逻辑表达式:用二进制译码器实现组合逻辑函数4.画连线图由于74LS138输出为反变量令：译码器二、二—十进制译码器例：74HC4274HC42译码器显示器件：常用的是七段显示器件dfeabcgabcdefg11111101101101

三、显示译码器011000011110011111011(每字段是一只发光二极管)译码器abcdefgR+5V共阴极—高电平驱动abcdefgR+5VYaA3A2A1A0+VCC+VCC显示译码器共阳YbYcYdYeYfYg共阳极—低电平驱动YaA3A2A1A0+VCC共阴YbYcYdYeYfYg显示译码器译码器BCD-七段显示译码器7448译码器灯测试输入

当

时，Ya~Yg全部置为1译码器灭零输入当

时，

时，则灭灯译码器输入输出功能LEBLLTD3D2D1D0abcdefg字形灯测试××0××××1111111灭灯×01××××0000000熄灭锁存111××××**七段显示译码器（74HC4511）功能表灯测试输入LT灭灯输入BL锁存使能输入LELT=0,无论其他输入端是什么状态，所有输出均为1，显示字形。BL=0<=1,无论其他输入端是什么状态，所有输出均为0，字形熄灭。

BL=LT=1的条件下,当LE=0，锁存器不工作，输出随输入码的变化而变化；

LE由0跳变为1时，输入码被锁存，输出不再随输入的变化而变化。数据选择器一、2选1数据选择器0D01D1选择输入输出SYY=SD0+SD1功能表输出逻辑式数据选择器逻辑功能：从一组输入数据中选出某一数据数据选择器二、

4选1数据选择器00D001D110D211D3YS0S1选择输入输出功能表输出逻辑式数据选择器三、8选1数据选择器74HC151逻辑框图S2S1EYY1×××100000D0D00001D1D10010D2D20011D3D30100D4D40101D5D50110D6D60111D7D7S0输入输出选择使能74HC151功能表数据选择器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。当E=1时，Y=0当E=0时得到：数据选择器S=0时芯片被选中，处于工作状态；S=1时芯片被禁止，Y≡0

四、双4选1数据选择器选通控制端S为低电平有效数据选择器例4.5.4用4选1数据选择器实现例4.3.1交通信号灯监视电路加法器两个输入端被加数A加数B两个输出端和数S向高位的进位输出CABCS0000010110011110真值表逻辑符号∑COABCS加法器加法器多位加法器(1)串行进位加法器(2)超前进位加法器也称为逐位进位加法器；运算速度慢进位并行IN的加数被加数外部进位运算速度较快74HC183加法器全加器：考虑进位

输

入输

出ABCISCO000000011001010011011001010101110011111174LS183加法器超前进位集成4位加法器74LS283引脚图逻辑框图数值比较器真值表输入输出ABFA>BFA<BFA=B000010101010100110011.一位数值比较器（有3种可能结果，A>B,A<B、A=B）逻辑功能：对两个二进制数进行比较并判断其大小的电路数值比较器4位数值比较器真值表2.4位数值比较器数值比较器原理：从高位比起，只有高位相等，才比较下一位。例如：74HC85第五节层次化和模块化的设计方法层次化和模块化的设计方法层次化：将经过设计和验证的逻辑电路封装模块，反复使用模块化：自顶向下、自底向上概念第六节可编程逻辑器件可编程逻辑器件（PLD）逻辑功能特点上将数字集成电路分为两种通用型专用型为某种专用用途而设计的集成电路（ASIC)如：中、小规模数字集成电路（74HC系列、74系列及其改进系列）可编程逻辑器件：一种可以由用户定义和设置逻辑功能的器件PLD特点：逻辑功能实现灵活、集成度高、处理速度快、可靠性高等数字系统可编程逻辑器件（PLD）PLD电路中门电路的惯用画法(d)(e)(a)与门(b)输出恒等于0的与门(c)或门(d)互补输出的缓冲器(e)三态输出的缓冲器第七节硬件描述语言硬件描述语言(HDL)概念：利用EDA（以计算机辅助为主要手段的电子设计自动化）描述电子电路的一种方法硬件描述语言是描述电子电路的一种方法硬件描述语言在不同层次结构、功能和行为进行描述硬件描述语言描述组合电路

1、基本程序结构2、两种描述方式3、描述实例第八节用可编程通用模块设计组合逻辑电路用可编程通用模块设计组合逻辑电路步骤：

1.逻辑抽象2.选定PLD的类型和型号3.选定开发系