四章组合逻辑电路

第四章组合逻辑电路1数字逻辑电路组合逻辑电路时序逻辑电路有哪些典型的组合逻辑电路组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的设计在学习第四章的同时，请大家观察，需要第三章的内容吗？不学第三章行不行？4.1概述一、组合逻辑电路的特点从功能上从电路结构上任意时刻的输出仅取决于该时刻的输入不含记忆（存储）元件二、逻辑功能的描述组合逻辑电路组合逻辑电路的框图4.2组合逻辑电路的分析方法和设计方法4.2.1组合逻辑电路的分析方法所谓分析一个给定的逻辑电路，就是要通过分析找出电路的逻辑功能根据电路写出逻辑函数表达式得到真值表说出电路功能经验一、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） 五、画出逻辑电路图4.2.2组合逻辑电路的设计方法设计举例：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设计举例：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设计举例：3.选用小规模SSI器件4.化简5.画出逻辑图4.3若干常用组合逻辑电路4.3.1编码器4.3.2译码器4.3.3数据选择器4.3.4加法器4.3.5数值比较器一举三得用组合逻辑电路的设计方法或分析方法学习典型的组合逻辑电路4.3.1编码器什么是编码器输入：是一件一件的事物如一组文字，一组符号等等。输出：二进制代码输入N输出n位二进制代码编码器4.3.1编码器N=8n=3N=4n=2N=16n=4

N=10n=4编码器二进制编码器3位二进制编码器8–-3线编码器2位二进制编码器4--2线编码器4位二进制编码器16—4线编码器二--十进制编码器10---4线编码器4.3.1编码器输入N：是一件一件的事物电路中用开关来表示输出：n位二进制代码电路中用发光二极管来表示编码器一、3位二进制编码器用设计的方法学习3位二进制编码器画框图一、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）列出真值表一、3位二进制编码器用设计的方法学习3位二进制编码器画框图特点：任何时刻只允许输入一个信息输入信号相互排斥列真值表说明：输入信号高电平为有效信号。输出选用自然二进制码输入输出I0I1I2I3I4I5I6I7Y2Y1Y01000000000001000000001001000000100001000001100001000100000001001010000001011000000001111根据表达式画逻辑图上面研究的是普通编码器接下来研究优先编码器用组合逻辑电路的分析方法学习优先编码器组合逻辑电路的分析方法

已知逻辑图说明逻辑电路的功能二、优先编码器先来复习一下普通的编码器普通编码器如果有两个输入同时有输入会产生什么后果？特点：允许同时输入两个以上的信息，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）二、优先编码器例：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低电平实例：

74HC148写出输出逻辑表达式选通信号低电平为有效信号有效信号无效信号附

加

输

出

信

号输入输出1XXXXXXXX11111011111111111010XXXXXXX0000100XXXXXX01001100XXXXX011010100XXXX0111011100XXX01111100100XX011111101100X01111111101000111111111110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8—3线优先编码器I’7优先权最高…I’0优先权最低输入低电平为有效信号当I’7为有效信号时，对应的输出为000选通信号低电平有效附加信号的含义说明在由中规模集成电路组成的应用电路中，习惯上采用逻辑框图来表示中规模集成电路器件。如图所示在逻辑框图内部只标注输入、输出原变量如果以低电平作为有效的输入或输出信号，则于框图外部相应的输入或输出处加画小圆圈，并在外部标注的输入或输出端名称上加非号“’”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已经掌握设计：逻辑问题提出，由门电路构成分析：给出门电路构成的电路图，说出电路的名称及特点。门电路小规模集成电路编码器芯片的应用芯片：中规模集成电路大规模集成电路中规模集成电路的应用典型的组合逻辑电路例如：74HC148的应用用两片8线-3线优先编码器74HC148构成

16----4线优先编码器例： 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···状态11不工作01工作，但无输入10工作，且有输入00不可能出现第一片为高优先权只有(1)无编码输入时，(2)才允许工作第(1)片时表示对的编码低3位输出应是两片的输出的“或”控制端的用途控制端扩展功能分析电路的目的主要功能控制端功能芯片的学习方法方法1：给出由门电路构成的逻辑图，说出电路的名称及特点。方法2：根据芯片的型号。查手册实际工作中，经常使用方法2三、二-十进制优先编码器74LS147查手册读真值表，主要功能框图控制端三、二-十进制优先编码器将编成0110~1110的优先权最高，

最低输入的低电平信号变成一个对应的十进制的编码4.3.2译码器什么是译码器t时刻输入一个代码，输出端只有一个为有效信号。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。4.3.2译码器n=3N=8n=2N=4n=4N=16

n=4N=10二进制译码器3位二进制译码器3–-8线译码器2位二进制译码器2--4线译码器

4位二进制译码器4—16线译码器二--十进制译码器4---10线译码器4.3.2译码器常用译码器的有：二进制译码器，二-十进制译码器，显示译码器4.3.2译码器一、二进制译码器

设计3位二进制译码器画框图列真值表说明：输出高电平为有效信号4.3.2译码器一、二进制译码器

3线—8线译码器输入输出A2A1A0Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y00000000000100100000010010000001000110000100010000010000101001000001100100000011110000000真值表

逻辑表达式：用门电路进行实现

真值表

逻辑表达式：用二极管与门阵列组成的3线－8线译码器

？设计结束中规模集成电路74HC138的学习查手册3---8线译码器读真值表，主要功能框图控制端如需要更详细的了解电路74HC138的功能表：输入输出S1A2A1A00XXXX11111111X1XXX11111111100001111111010001111111011001011111011100111111011110100111011111010111011111101101011111110111011111113---8线译码器输出低电平为有效信号输入代码为000时，输出y’0为有效信号，其他输出为无效信号。控制端S1S’2S’3：片选信号最小项译码器集成译码器实例：74HC138低电平输出附加控制端中规模集成电路的应用

74HC138的应用例：用74HC138（3线—8线译码器）4线—16线译码器利用附加控制端进行扩展D3=1D3=0中规模集成电路的应用1、利用附加控制端进行扩展技巧性二、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：74HC42二、二—十进制译码器真值表例：74HC42三、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：中规模集成电路的应用1、利用附加控制端进行扩展技巧性2、利用中规模集成电路实现逻辑函数四、显示译码器1.七段字符显示器

如：2、BCD－七段显示译码器74482、BCD－七段显示译码器7448BCD码输入输出数字A3A2A1A0YaYbYcYd

YeYfYg字形0000011111101000101100002001011011013001111110014010001100115010110110116011000111117011111100008100011111119100111100111010100001101111011001100112110001000111311011001011141110000111115111100000007448的附加控制信号：（1）灯测试输入

当时，Ya~Yg全部置为17448的附加控制信号：（2）灭零输入当时，

时，则灭零7448的附加控制信号：（3）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

？用7448可以直接驱动

共阴极半导体数码管P186？4.3.3数据选择器什么是数据选择器?4个数据需要几种选择信号?几位二进制代码?8个数据需要几种选择信号?几位二进制代码?四选一数据选择器八选一数据选择器十六选一数据选择器……..框图4.3.3数据选择器一、工作原理74HC153？A1A0Y11XX0000D10001D11010D12011D13例：“双四选一”，74HC153分析其中的一个“四选一”74HC153双四选一A1A0Y11XX0000D10001D11010D12011D13SelectinputsA1andA0arecommontobothsections.74HC153双四选一A1A0Y11XX0000D10001D11010D12011D13当片选信号为有效信号时例：用74HC153接成“八选一”例：用两个“四选一”接成“八选一”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的组合函数例试用4选1数据选择器实现逻辑函数：解：例试用8选1数据选择器实现逻辑函数：4.3.4加法器一、1位加法器半加器，不考虑来自低位的进位，将两个1位的二进制数相加用门电路实现半加器4.3.4加法器一、1位加法器

1.半加器，不考虑来自低位的进位，将两个1位的二进制数相加输入输出ABSCO00000110101011012.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ABCISCO0000000110010100110110010101011100111111框图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ABCISCO000000011001010011011001010101110011111174LS18374HC183二、多位加法器串行进位加法器优点：简单缺点：慢2.超前进位加法器基本原理：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。74LS283三、用加法器设计组合电路如果要产生的逻辑函数能变换成输入变量与常量相加，则用加法器实现电路较为简单例：将BCD的8421码转换为余3码三、用加法器设计组合电路例：将BCD的8421码转换为余3码输入输出DCBAY3Y2Y1Y000000011000101000010010100110110010001110101100001101001011110101000101110011100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?Y=3X？D2D1D04.3.5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位数值比较器二、多位数值比较器原理：从高位比起，只有高位相等，才比较下一位。例如：二、多位数值比较器原理：从高位比起，只有高位相等，才比较下一位。例如：输入输出A3B3A2B2A1B1A0B0FA>BFA<BFA=BA3>B3××××××100A3<B3××××××010A3=B3A2>B2××××100A3=B3A2<B2××××010A3=B3A2=B2A1>B1××100A3=B3A2=B2A1<B1××010A3=B3A2=B2A1=B1A0>B0100A3=B3A2=B2A1=B1A0<B0010A3=B3A2=B2A1=B1A0=B01004位数值比较器真值表2.集成电路74LS85框图主要功能扩展端真值表输入输出A3B3A2B2A1B1A0B0A>BA<BA=BFA>BFA<BFA=BA3>B3×××××××××100A3<B3×××××××××010A3=B3A2>B2×××××××100A3=B3A2<B2×××××××010A3=B3A2=B2A1>B1×××××100A3=B3A2=B2A1<B1×××××010A3=B3A2=B2A1=B1A0>B0×××100A3=B3A2=B2A1=B1A0<B0×××010A3=B3A2=B2A1=B1A0=B0100100A3=B3A2=B2A1=B1A0=B0010010A3=B3A2=B2A1=B1A0=B00010014位数值比较器真值表3.应用:用两片74LS85组成一个8位数值比较器FA＜BFA＝BFA＞BCOMP高位片A4A5A603PA7QP＜QP＝QP＞Q＜＝＞03B4B5B6B7COMP低位片A0A1A203PA3QP＜QP＝QP＞Q＜＝＞03B0B1B2B314位数值比较器扩展成8位数