《数字电子产品设计与制作》课件-项目2 组合逻辑电路分析与设计

1.组合逻辑电路的分析数字电子产品设计与制作什么是组合逻辑电路逻辑电路按逻辑功能分组合逻辑电路时序逻辑电路将各种门电路组合起来构成的电路。和时间序列有关，会随着时钟信号的到来而发生变化。什么是组合逻辑电路组合逻辑电路框图时序逻辑电路框图输出与电路原来的状态无关不存在反馈和存储电路输出与原来状态有关什么是组合逻辑电路组合逻辑电路框图时序逻辑电路框图输出与电路原来的状态无关不存在反馈和存储电路输出与原来状态有关储存电路组合逻辑电路的分析步骤逻辑电路图逻辑函数表达式真值表逻辑功能化简成最简表达式组合逻辑电路的分析举例逻辑电路图逻辑函数表达式真值表逻辑功能例1.试分析图所示的单输出组合逻辑电路的功能（1）从左到右各个门电路的输入输出关系，推出整个电路的表达式。

解组合逻辑电路的分析举例逻辑电路图逻辑函数表达式真值表逻辑功能化简对该逻辑表达式进行变换和化简：解利用反演律

组合逻辑电路的分析举例（2）根据化简后的函数表达式，列出真值表。解逻辑电路图逻辑函数表达式真值表逻辑功能化简

ABCY00010010010001101000101011001111组合逻辑电路的分析举例（3）从真值表中可以看出：当A、B、C三个输入一致时（或者全为“0”、或者全为“1”），输出才为“1”，否则输出为“0”。所以，这个组合逻辑电路具有检测“输入不一致”的功能，也称为“不一致电路”。解逻辑电路图逻辑函数表达式真值表逻辑功能化简ABCY00010010010001101000101011001111组合逻辑电路的分析举例

逻辑电路图逻辑函数表达式真值表逻辑功能例2.试分析图所示的双输出组合逻辑电路的功能

第一步第二步第三步第五步

第四步逻辑电路图逻辑函数表达式真值表逻辑功能化简组合逻辑电路的分析举例反演律

组合逻辑电路的分析举例逻辑电路图逻辑函数表达式真值表逻辑功能化简ABSC0000011010101101

组合逻辑电路的分析举例逻辑电路图逻辑函数表达式真值表逻辑功能化简ABSC0000011010101101两数相加的本位和进位值+两数相加的本位和====进位值逻辑功能：实现了加法器的功能小结数字逻辑电路组合逻辑电路时序逻辑电路工作特征：任一时刻电路的输出状态只取决于同一时刻的输入状态，而与电路原来的状态无关。结构特征：1.输出输入之间没有反馈延迟通路。2.不含记忆单元。工作特征：与组合逻辑电路正好相反。结构特征：1.电路由组合电路和存储电路组成。2.电路存在反馈。逻辑电路图逻辑函数表达式真值表逻辑功能化简成最简表达式小结拓展请同学们用组合逻辑电路的分析方法来分析此电路。半加器不计低位来的进位的加法器。半加器是运算器的基本单元电路。全加器考虑低位来的进位的加法器。全加器电路2.组合逻辑电路的设计数字电子产品设计与制作组合逻辑电路设计步骤实际逻辑问题真值表逻辑函数表达式逻辑电路图化简组合逻辑电路设计举例【例】设计一款三人表决器三人按少数服从多数原则对某事进行表决，但其中一人有决定权，即只要他同意，不论同意者是否达到多数，表决将通过。（试用“与非”门设计该表决器）功能要求有决定权组合逻辑电路设计举例实际逻辑问题真值表逻辑函数表达式逻辑电路图化简ABCY0000010100111001101111011111同意：1，不同意：0表决通过：1，未通过：0有决定权的人是AA、B、C代表三个人Y代表表决结果组合逻辑电路设计举例实际逻辑问题真值表逻辑函数表达式逻辑电路图化简ABCY00000010010001111001101111011111B、C同时同意，则输出为1B、C任意不同意，输出皆为0组合逻辑电路设计举例实际逻辑问题真值表逻辑函数表达式逻辑电路图化简ABCY00000010010001111001101111011111BCA000111100001011111组合逻辑电路设计举例实际逻辑问题真值表逻辑函数表达式逻辑电路图化简BCA000111100111111A卡诺图化简的三步：圈圈消项写成与或式1111001011110组合逻辑电路设计举例实际逻辑问题真值表逻辑函数表达式逻辑电路图化简BCA000111100111111ABC

卡诺图化简的三步：圈圈消项写成与或式11组合逻辑电路设计举例实际逻辑问题真值表逻辑函数表达式逻辑电路图化简变与非

并不是与非门的形式，因此我们还需用公式法将它变成与非的形式，利用反演律。组合逻辑电路设计举例实际逻辑问题真值表逻辑函数表达式逻辑电路图化简

组合逻辑电路设计举例

&&&ABCYG1G2G3组合逻辑电路设计举例&&&ABCYG1G2G3需要三个与非门完成&≥1ABCY需要一个与门、一个或门完成

为什么一定要求做成与非的形式？哪个电路更简洁？组合逻辑电路设计举例&&&ABCYG1G2G3需要一块芯片即可完成&≥1ABCY需要两块芯片才能完成74LS00

组合逻辑电路设计举例+5V同学A同学B同学C74LS00小结实际逻辑问题真值表逻辑函数表达式逻辑电路图1.组合逻辑电路设计步骤2.逻辑函数表示方法之间的转换3.集成电路的相关应用逻辑功能表达式卡诺图真值表逻辑问题逻辑电路设计3.编码器数字电子产品设计与制作一、编码器的基本概念及分类二、编码器的工作原理学习目标一、编码器的基本概念及分类1.编码器的基本概念编码：广义的说用文字、数码等字符表示特定信息的过程都可以称为编码。身份证号门牌号生活中常见的编码：二进制编码控制字符01000000@01000001A01000010B01000011C一、编码器的基本概念及分类在数字系统中，用一组二进制数码表示特定信息的过程称为编码。部分ASCII码表01000000@01000001A一、编码器的基本概念及分类编码器：具有编码功能的逻辑电路称为编码器。编码器电路特点是：

输出端输入端编码器··········编码器输出端输入端编码器输出端01编码器输出端···输入端输出端00110101编码器编码器普通编码器优先编码器二进制编码器二-十进制编码器二进制优先编码器二-十进制优先编码器一、编码器的基本概念及分类2.编码器的分类一、编码器的基本概念及分类mnn=2m用m位二进制代码对2m个信号进行编码的电路就是二进制编码器。常见的有4-2线编码器、8-3线编码器、16-4线编码器等。（1）二进制编码器输入端输出端编码器一、编码器的基本概念及分类十进制编码器是专门用来对输入的十进制0-9进行编码，输出为十进制数字对应的BCD码。0123456789（2）十进制编码器BCD码真值表I0I1I2I3Y1Y0100000010001001010000111二、编码器的工作原理1.二进制编码器（以4-2线编码器为例）1000000100二、编码器的工作原理2.十进制编码器（以10-4线编码器为例）共有1-9，9个输入端，分别对应表示十进制数1-9，I1-I9，Y0-Y3为四个输出端，输出是十进制数的8421BCD码，Y3为最高位，Y0为最低为。输入端输出端十进制编码器

0123456789

二、编码器的工作原理真值表输入输出I0I1I2I3I4I5I6I7I8I9Y3Y2Y1Y010000000000000010000000000010010000000001000010000000011000010000001000000010000010100000010000110000000010001110000000010100000000000011001二、编码器的工作原理真值表输入输出I0I1I2I3I4I5I6I7I8I9Y3Y2Y1Y010000000000000X1000000000001XX100000000010XXX10000000011XXXX1000000100XXXXX100000101XXXXXX10000110XXXXXXX1000111XXXXXXXX101000XXXXXXXXX11001优先编码器对所有输入端预设了优先级别，同一时刻允许出现多个有效信号，当输入中出现两个以上的有效信号时，其优先级高的输入起作用，其余输入被忽略。3.优先编码器小结一、编码器的基本概念及分类编码器的工作原理二、4.集成编码器数字电子产品设计与制作一、集成编码器编码器的功能是将加在电路输入端的某一输入信号变成一组二进制数输出。常见的集成编码器有74LS148二进制优先编码器和74LS147十进制优先编码器等。二、二进制优先编码器（74LS148）74LS148管脚图二、二进制优先编码器（74LS148）选通控制端扩展输出端选通输出端74LS148逻辑框图二、二进制优先编码器（74LS148）74LS148功能表不工作输出均为高电平工作无信号输入工作有信号输入输入输出1XXXXXXXX11111011111111111010XXXXXXX0000100XXXXXX01001100XXXXX011010100XXXX0111011100XXX01111100100XX011111101100X01111111101000111111111110三、十进制优先编码器（74LS147）74LS147外部引脚排列和逻辑符号输入输出XXXXXXXX001101111111010111XXXXXX0011000XXXXX01111001XXXX011111010XXX0111111011XX01111111100X01111111110101111111111101111111111111三、十进制优先编码器（74LS147）74LS147的逻辑功能表小结一、集成编码器的概念74LS147、74LS148两种集成编码器的逻辑功能二、5.译码器数字电子产品设计与制作一、译码器的概念及分类二、译码器的工作原理学习目标一、译码器的基本概念及分类译码是编码的逆过程，将二进制代码还原成特定信息的过程，称为译码。1.译码器的基本概念具有译码功能的逻辑电路称为译码器。译码译码器1010Y5一、译码器的基本概念及分类多输入多输出电路，输入的是n位二进制代码，输出是与之对应的电位信息。输出端每次只能有一个有效的输出电平（高电平或低电平）。输出端的个数m和输入端的个数（代码的位数）n之间的关系是m≤2n。译码器电路特点是01译码器二进制译码器数码显示译码器一、译码器的基本概念及分类2.译码器的分类二—十进制译码器二、二进制译码器二进制译码器的输入和输出之间也满足2n关系，只是输入输出端个数与编码器恰好相反。编码器译码器二、二进制译码器

二、二进制译码器74LS138的功能表输入输出S1A2A1A00XXXX11111111X0XXX1111111110000111111101000111111101100101111101110100111101111010011101111101011101111110110101111111010001111111二、二进制译码器1.十进制译码器十进制译码器是将8421BCD代码转换成相应的10个有效输出电平，代表0-9这十个十进制数。BCD输入十进制编码器

BCD输入十进制编码器

二、二进制译码器74LS42的功能表输入输出序号A3A2A1A01000001111111112000110111111113001011011111114001111101111115010011110111116010111111011117011011111101118011111111110119100011111111011010011111111110伪码101011111111111011111111111111001111111111110111111111111110111111111111111111111111二、二进制译码器数码管显示显示译码器的作用是将二进制代码译成数码管所需的驱动信号。小结一、译码器的概念及分类译码器的工作原理二、6.译码器的扩展数字电子产品设计与制作一、任务一输入端管脚输出端管脚74LS1383目标管脚数4利用74LS138译码器（3-8译码器）实现（4-16）译码功能。816一、任务一1.输出端的设计一、任务一2.输入端的设计有效输出端输入端I3I2I1I0的值左侧芯片Z2Z1Z0的值有效输出端输入端I3I2I1I0的值右侧芯片Z2Z1Z0的值0000000100000000010011001001001001010100100011011101101101001001100100010110111011010110110111011001111111111111一、任务一输出端口输入端取值工作芯片I3I2I1I00000-0111左侧芯片1000-1111右侧芯片I3=0左侧芯片工作I3=1右侧芯片工作

I3的值工作状态控制输入端S1S1与I3的关系0左侧芯片工作1右侧芯片不工作01左侧芯片不工作0右侧芯片工作1一、任务一17.译码器的应用数字电子产品设计与制作一、实现组合逻辑电路二、制作数值比较器学习目标一、实现组合逻辑电路

……ABC的全部最小项CBA一、实现组合逻辑电路任务一：利用74LS138译码器，设计一个多输出的组合逻辑电路，输出逻辑函数式为：

第一步：将逻辑函数化简，写成最小项表达式

=m7+m6+m1+m0Z2==m5+m4+m2Z1=一、实现组合逻辑电路第二步设计思路

二、制作数值比较器任务二：设计一个数值比较器，要求实现如下功能：第一步：定义变量（1）比较两个一位二进制数A、B，要求分别给出A-B>0，A-B=0,A-B<0的输出信号。输入变量：Z1表示A-B>0Z2表示A-B=0Z3表示A-B<0A、B输出变量：二、制作数值比较器第二步：明确变量的含义输入变量：有输入为1，无输入为0。输出变量：1为有输出，0为无输出。第三步：列真值表输入输出ABZ1Z2Z300010010011010011010第四步：写输出函数表达式

二、制作数值比较器第五步：将输出表达式化成最小项形式

=m2

第六步：电路设计连接电路图如图所示

8.显示译码器数字电子产品设计与制作一、数字显示电路的搭建二、显示译码器的工作原理学习目标一、显示电路的搭建数字显示电路常由译码器和数字显示器组成，数字显示器应用最广泛的就是数码管。所以研究数字显示电路的搭建，主要是研究译码器和数码管之间的电路连接。七段显示译码器数码管显示一、显示电路的搭建消隐输入端/灭零输出端驱动灯测试输入端灭零输入端二、数字显示电路的搭建

灯测试输入端Ya~Yg全为高电平，七段数码管同时点亮。

不起作用

二、数字显示电路的搭建

当数码管显示为0时，该0熄灭。

灭零输入端二、数字显示电路的搭建

灭零成功

灭零失败

消隐输入端/灭零输出端二、数字显示电路的搭建

无论何种输入状态，数码管均熄灭。

不起作用

消隐输入端/灭零输出端二、数字显示电路的搭建显示译码器驱动数码管电路：三、显示译码器的工作原理74LS248真值表输入输出DCBAabcdefg显示XX0XXXX11111118X01XXXX0000000消隐11100000111110011100010110000111100101101101211100111111001311101000110011411101011011011511101100011111611111111110000711110001110011811110011111111911110100000000消隐11110110000000消隐11111000000000消隐11111010000000消隐11111100000000消隐11111110000000消隐小结一、显示译码器的工作原理数字显示电路的搭建二、9.数值比较器数字电子产品设计与制作数值比较器在一些数字系统中，经常要求比较两个数值的大小。为完成两个数值大小比较所设计的各种逻辑电路统称为数值比较器。1位数值比较器首先讨论一下：两个1位二进制数A和B的比较情况有哪些。①A>B,即A=1，B=0；②A<B,即A=0，B=1；③A=B，即A=B=0，A=B=1；输入输出ABY（A＞B）Y（A＜B）Y（A=B）00001010101010011001

ABY(A<B)Y(A=B)Y(A>B)A非B非1位数值比较器首先讨论一下：两个1位二进制数A和B的比较情况有哪些。①A>B,即A=1，B=0；②A<B,即A=0，B=1；③A=B，即A=B=0，A=B=1；显示元件成本单位（元）ABY（A＞B）Y（A＜B）Y（A=B）00001010101010011001

ABY(A<B)Y(A=B)Y(A>B)=AB非1位数值比较器首先讨论一下：两个1位二进制数A和B的比较情况有哪些。①A>B,即A=1，B=0；②A<B,即A=0，B=1；③A=B，即A=B=0，A=B=1；显示元件成本单位（元）ABY（A＞B）Y（A＜B）Y（A=B）0000101010101