第四章-组合逻辑电路教材

第四章组合逻辑电路4.1组合逻辑电路的特点和分析方法4.2若干常用组合逻辑电路4.4组合逻辑电路中的竞争—冒险现象4.3组合逻辑电路的设计方法

组合逻辑电路：任何时刻电路的输出状态只取决于该时刻的输入状态，而与该时刻以前的电路状态无关。 组合逻辑电路的输出与电路的历史无关，那么电路中就不能含有存储单元。数字电路组合逻辑电路时序逻辑电路4.1组合逻辑电路的特点和分析方法a1ana2Y2Y1Ym......组合逻辑电路输入输出组合逻辑电路框图4.2.1组合逻辑电路的分析方法

(1)由逻辑图写出输出端的逻辑表达式(2)化简或变换逻辑表达式(3)列真值表(4)分析逻辑功能已知逻辑电路确定逻辑功能分析步骤：例：分析电路的逻辑功能不能直观显示逻辑功能，进一步列出真值表ABCD000000

00001

0

1

10010

0

1

10011

0

0

00100

1

0

10101

1

1

00110

1

1

00111

1

0

1100010

11001

1

1

01010

1

1

01011

1

0

11100

0

0

01101

0

1

11110

0

1

11111

0

0

0从表中可以看出：当A、B、C、D中有奇数个为1时，Y=1；当A、B、C、D中有偶数个为1或者没有1时，Y=0。所以，这是一个奇偶检测电路。生活中常用十进制数及文字、符号等表示事物。数字电路只能以二进制信号工作。用二进制代码表示文字、符号或者数码等特定对象的过程，称为编码。实现编码的逻辑电路，称为编码器。编码器译码器4.2常用的组合逻辑电路常用的有：二进制译码器，二－十进制译码器和七段显示译码器等几类。1.二进制译码器

例：2线－4线译码器双2线－

4线译码器74HC139低电平输出选通控制端74HC139的真值表：输入输出A1A01XX1

1

110001

1

100011

1

010101

0

110110

1

11利用附加的选通控制端进行扩展例：用74HC139（2线－4线译码器）

3线－8线译码器A2=0A2=1(1)(2)74LS138(a)符号图

(b)管脚图

试用两片3线－8线译码器74LS138组成4线－16线译码器，将输入的4位二进制代码D3D2D1D0译成16个独立的低电平信号Z0～Z15。例：2.二－十进制译码器将输入的10个BCD代码分别译成10个输出端上的高（或低）电平信号。

BCD码以外的伪码，输出均无低电平信号产生例：74HC423.七段显示译码器七段显示译码器的功能时将BCD码译成七段字符显示器驱动电路所需的7位输入代码。A3A2A1A0agfedcb译码器二十进制代码(共阴极)100101111117个4位共阳极接法abcgdef+共阴极接法abcdefgBCD输入输出DCBAabcdefg字形00001111110000101100000010110110100111111001010001100110101101101101100011111011111100001000111111110011110011101000011011011001100111000100011110110010111110000111111110000000七段显示译码器的真值表七段显示译码器74LS49的逻辑图当接低电平时，字符显示器处于熄灭状态4.2.2编码器生活中常用十进制数及文字、符号等表示事物。数字电路只能以二进制信号工作。用二进制代码表示文字、符号或者数码等特定对象的过程，称为编码。实现编码的逻辑电路，称为编码器。编码器译码器普通编码器：正常工作时只允许输入一个编码信号，不允许同时输入两个以上的编码输入信号，否则输出将出现错误状态。优先编码器：同时有两个以上的编码输入信号时，只对其中优先权最高的一个进行编码。1.普通编码器例：8线－3线普通编码器输入输出I0I1I2I3I4I5I6I7Y2Y1Y01000000000001000000001001000000100001000001100001000100000001001010000001011000000001111利用无关项化简，得：2.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I0I1I2I3I4I5I6I7Y2Y1Y010000000000X1000000001XX100000010XXX10000011XXXX1000100XXXXX1

00101XXXXXX1

0110XXXXXXX1

111低电平有效实例：74LS148选通输入端为0时，电路工作选通输出端为0时，电路工作无编码输入扩展端为0时，电路工作有编码输入输入输出1XXXXXXXX11111011111111111010XXXXXXX0000100XXXXXX01001100XXXXX011010100XXXX0111011100XXX01111100100XX011111101100X01111111101000111111111110不工作工作，但无输入工作，且有输入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···状态11不工作01工作，但无输入10工作，且有输入00不可能出现从多路数据中选择其中所需要的一路数据输出。例：四选一数据选择器输入数据输出数据使能端D0D1D2D3WSA1A0控制信号:地址码4.2.3数据选择器A1A0Y11XX0000D10001D11010D12011D13例：“双四选一”，74HC153

分析其中的一个“四选一”利用选通控制端扩展

例：用两个“四选一”接成“八选一”“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4.2.4加法器1.一位加法器全加器：将两个1位二进制数及来自低位的进位相加输入输出CIABSCO000000011001010011011001010101110011111174LS1832.多位加法器(1)串行进位加法器优点：电路简单缺点：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。4.2.5数值比较器用来比较两个数的数值大小，给出“大于”、“小于”或者“相等”的输出信号。1.一位数值比较器A、B比较有三种可能结果2.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：74LS85例：比较两个8位二进制数的大小4.3.1简单电路的设计1.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2.从真值表写出逻辑函数式3.选定器件的类型4.根据所选器件：对逻辑式化简（用门） 变换（用中规模集成电路） 或进行相应的描述（PLD）5.从逻辑式画出逻辑图

4.3组合逻辑电路的设计方法设计举例：设计一个三人表决逻辑电路，规定必须有两人以上同意，方案方可通过。1.抽象三人态度为A、B、C，且1状态代表同意，0状态代表不同意。表决结果以Z表示，且1为提案通过，0为未通过。2.写出逻辑表达式输入变量输出ABCZ000000100100011110001011110111113.选用小规模集成的门电路4.化简5.画出逻辑图用与门和或门用与非门设计一个三变量奇偶检验器。

设输入变量为A、B、C，输出变量用Y表示。A、B、C中有奇数个“1”时，输出为“1”，否则为“0”。用“与非”门实现。

(1)列真值表

(2)写出逻辑表达式取Y=“1”(或Y=“0”)列逻辑式取Y=“1”对应于Y=1，若输入变量为“1”，则取输入变量本身(如A)；若输入变量为“0”则取其反变量(如A)。

0000

A

B

C

Y0011010101101001101011001111例：(3)用“与非”门构成逻辑电路在一种组合中，各输入变量之间是“与”关系各组合之间是“或”关系由卡诺图可知，该函数不可化简。

0000

A

B

C

Y0011010101101001101011001111ABC001001111011110000(4)化简和变换逻辑表达式

(5)逻辑图01100111110YCBA&&&&&&&&1010

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，任何时候必有一盏灯点亮，而且只允许有一盏灯点亮。而当出现其他五种点亮状态时，电路发生故障，这时要求发出故障信号，以提醒维护人员前去维修。例:

设：R、

A、G分别表示红、黄、绿三盏灯。灯亮为“1”，不亮为“0”。(1)进行逻辑抽象，根据逻辑要求列真值表

首先假设逻辑变量、逻辑函数取“0”、“1”的含义。取故障信号为输出变量，以Z表示，规定正常工作时Z为0，发生故障时Z为1。解：101001010011100110111000RAG

Z

真值表00011111根据以上假设列出真值表(2)由真值表写出逻辑式

(3)化简逻辑式可得：(4)画出逻辑电路图画出逻辑电路如下若要求用“与非”门和“非”门构成逻辑电路，则：

若要求用“与或非”门和“非”门构成逻辑电路，则：须将化为最简与或非和非门表达式，可利用卡诺图合并0项得到。画出逻辑电路如下某工厂有A、B、C三个车间和一个自备电站，站内有两台发电机G1和G2。G1的容量是G2的两倍。如果一个车间开工，只需G2运行即可满足要求；如果两个车间开工，只需G1运行，如果三个车间同时开工，则G1和G2均需运行。试画出控制G1和G2运行的逻辑图。

设：A、B、C分别表示三个车间的开工状态：

开工为“1”，不开工为“0”；

G1和

G2运行为“1”，不运行为“0”。(1)根据逻辑要求列真值表

首先假设逻辑变量、逻辑函数取“0”、“1”的含义。例:逻辑要求：

a.如果一个车间开工，只需G2运行即可满足要求；

b.如果两个车间开工，只需G1运行，

c.

如果三个车间同时开工，则G1和G2均需运行。(1)根据逻辑要求列真值表111110

0

0

0000

0111101001010011100110111000ABC

G1G2真值表(2)由真值表写出逻辑式或由卡诺图可得相同结果

(3)化简逻辑式可得：1010010100111001101110000111

0

0

1

0ABC

G1

G2

100011

0

1ABC001001111011110000(4)用“与非”门和“非”门构成逻辑电路

由逻辑表达式画出卡诺图，由卡诺图可知，该函数不可化简。ABC001001111011110000(5)画出逻辑图G1G2ABC&&&&&&&&&111采用中规模集成的常用组合逻辑电路设计一、选用数据选择器1.抽象2.写出逻辑表达式3.变换4.画出逻辑图试用四选一数据选择器74LS153实现逻辑函数———(1)式———(2)式———(3)式例:将（1）式变换成与（2）式对应的形式：解:当S=0(S=1)时,4选1数选器的逻辑函数式为:令A1=A，

A0=G，

D0=R，

D1=D2