《数字电子技术基础》课件第4章组合逻辑电路

第四章组合逻辑电路退出总目录>四、组合逻辑电路中的竞争与冒险一、组合逻辑电路的分析方法二、组合逻辑电路的设计方法三、常用MSI组合逻辑器件及应用分析就是对给定的逻辑电路进行功能描述。(Analysisisaprocedurefromalogiccircuittofunctiondescriptions.)分析的目的：确定逻辑电路的功能；分析电路是否能实现给定的逻辑命题；通过分析用不同的逻辑门实现原电路的功能。（Purpose:

Analysisisusedtodeterminethebehaviorofalogicalcircuit,toverifythatthebehaviorofacircuitmatchesitsspecification,ortoassistinconvertingthecircuittoadifferentform，eithertoreducethenumberofgatesortorealizeitwithdifferentelements.）总目录<>退出目录4.1组合电路的分析方法总目录<>退出目录1分析步骤给定组合逻辑电路输出函数表达式列出真值表功能描述acbāf(a,b,c)2分析举例abcabbcf(a,b,c)P1P2P3P4P5P6ā例1：简化下图所示逻辑电路。例2：分析下图逻辑电路，要求：

(1)S与Cout分别描述；

(2)考虑S与Cout为一个系统来描述。

总目录<>退出目录例3：分析下图逻辑电路。4.2组合电路设计（综合）(Design(Synthesis)ofCombinationalCircuits)Digitalcircuitsaredesignedbytransformingaworddescriptionsoffunctionintoasetoflogicequationsandthenrealizingtheequationswithlogicelements.1.设计步骤逻辑命题列阵值表选定器件类型画出逻辑电路图将函数化简为适当形式2设计举例例1:

设计一位全减器，计算a-b-c,其中c是低位的借位（borrow）。(1)thetruthtable

ABCDP0000000111010110110110010101001100011111

(2)logicexpression

Solution1:

(1)showingthetruthtable(2)simplifyinglogicexpression(3)drawingthelogiccircuit.

(2)logicexpression

Solution2:

BCABC例2:

Designalogiccircuittorealizethatasinglelight(thatcanbeonoroff)canbecontrolledbyanyoneoffourswitches.例3:设计一个七段码显示驱动逻辑电路，显示输入的一位8421BCD码。abcdefgDCBABCDseven-segmentdecoderabcdefgabcdefgDecimalDCBcode

DisplaySegmentdigitDCBAabcdefg000001111110100010110000200101101101300111111001401000110011

50101101101160110001111170111111000081000111111191001111001110101001111数字逻辑器件的分类a:小规模集成逻辑门—SSI(smallscaleintegration)—gatesb:中规模—MSI(mediumscaleintegration)--singlefunctionmodule,

功能模块如：加法器（Adder）、编码器（Encode）、译码器（Decode）、多路数据选择器（Multiplexer）、比较器（Comparator）、ROM、可编程器件（PLA,PAL）、计数器（Counter）、移位寄存器（shift-register）c:大规模—LSI(largescaleintegration)--somefunctionsorsmallsystemd:超大规模—VLSI(verylargescaleintegration)–system数字逻辑器件工艺（Digitelementtechnology）

TTL

：transistortransistorlogic—晶体管

CMOS：NMOSandPMOS(complementmetaloxygensemiconductor)—畅效应管4.3常用MSI组合逻辑器件4.3.1译码器的应用功能、功能扩展、应用1.译码器（decoder）74138（3线-8线译码器）

enableinputsEN1=1EN2’=0EN3’=0地址输入端AddressinputsactivelowOutputs输出低电平有效

En1En2En3CBAY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

0xxxxx11111111x1xxxx11111111xx1xxx11111111100

00001111111100

00110111111100

01011011111100

01111101111100

10011110111100

10111111011100

11011111101100

111111111103-8译码器输入输出关系：

En1En2En3CBAY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

0xxxxx11111111x1xxxx11111111xx1xxx11111111100

00001111111100

00110111111100

01011011111100

01111101111100

10011110111100

10111111011100

11011111101100

11111111110完全译码器：n—2n4线-16线译码器4-to-16decoder2线-4线译码器2-to-4decoderBCD译码器高电平有效ActivehighoutputsDCBcodeDecimaldigitsDCBA012345678900001000000000000101000000000010001000000000110001000000..........

100000000000101001000000000110100000000000..........10010000000000workbench显示译码器abcdefg七段显示译码器DCBAseven-segmentdecoderabcdefgabcdefgDecimalDisplaySegmentdigitDCBAabcdefg000001111110100010110000200101101101300111111001401000110011

501011011011601100011111701111110000810001111111910011110011

3线-8线译码器如何扩展成4线-16线译码器？

2.译码器扩展(Extendingthedecodingcapability)目录><总目录退出（1）地址译码(

AddressDecoding

）例1:

分析所示地址译码电路的地址范围.3.译码器的应用(Decoderapplications)例2:

designaaddressdecodingcircuittorealizetheaddressassigned2E0H,2E1H,…,2E7H.

（2）用译码器实现组合逻辑电路(Implementthelogicfunctionsusingdecoder.）

对于完全译码器，每一个输入组合，只有一个输出的逻辑为0。因此，可以把译码器考虑为最大项产生器。

En1=1,En2=En3=0：

例1:

用74138译码器和SSI逻辑门实现函数式：Example2:

design1-bitfulladder

usinga74138decoderandgates.&&abc100SC1.4选1数选器4.3.2多路数据选择器

(MultiplexersorDataSelectors)SelectinputsDatainputsActivelowEnableinputEn’S1S0Y1xx

0

000

D0001

D1010

D2011

D3

outputa4-wayMultiplexer

输入输出关系：

Y=[m0m1m2m3][D0D1D2D3]T

D0D1D2D3YS1S08-to1MUXtwo(dual)4-to-1MUXfour(qual)two-wayMUX(2-to-1MUX)2.数据选择器扩展Example1:

useof4-to-1MUXtorealize16-to-1MUX.Solution1:decodingtoextend目录><总目录退出Solution2:selectingtoextend输入输出关系：

Y=[m0m1m2m3][D0D1D2D3]T

例1:用数选器实现函数：3.数选器的应用例2:

分别用8选1MUX和4选1MUX实现函数：4.3.2比较器（Comparator）4位加法器4.3.3加法器(Adders

）4位加法器例1:

useof4-bitsaddersto

realizea8-bitsadder.目录><总目录退出

例2:Designa4-bitssubtracter（减法器）using4-bitsaddersandgatestore