电子技术基础 课件 第8章 组合逻辑电路

第8章组合逻辑电路

8.1组合逻辑电路的分析与设计

8.2编码器和译码器8.3数据选择器和数据分配器＆≥1ABCDF&ABF≥1ABFA1F&ABFABF≥1=1ABF=1ABFF=ABF=A+BF=AF=ABF=A+BF=AB+CD=AB+AB=AB+AB与门或门非门与非门或非门与或非门异或门同或门常用的门&ABF三态门复习a1a2any1y2ym组合逻辑电路组合逻辑电路:某一时刻的输出仅取决于该时刻的输入。时序逻辑电路:除与该时刻输入有关外还与原状态有关。《数字电路》包括§9.1组合逻辑电路的分析和设计无记忆功能§9.1.1

组合逻辑电路的分析

所谓组合逻辑电路的分析，就是根据给定的逻辑电路图，求出电路的逻辑功能。分析组合逻辑电路的步骤：1．由逻辑图写输出端的逻辑函数表达式。2．化简逻辑函数表达式。3．列真值表。4．由真值表和逻辑表达式，分析逻辑功能。解：

①逐级写出逻辑表达式：

Y1＝AB，Y2=BC，Y3=ACY=Y1+Y2+Y3=AB+BC+AC

②化简或变换逻辑表达式：Y＝AB+BC+AC

③根据表达式列出真值表：

④确定电路的逻辑功能：当输入变量A、B、C中有两个及两个以上的变量取值为“1”时，电路输出Y=1；否则电路输出Y=0。

例1：分析如图所示电路的逻辑功能。

所以该电路的逻辑功能是：

“多数表决电路”。ABCY00000010010001111000101111011111解：(1)写出输出逻辑函数式ABCYY1001010100111(3)分析逻辑功能(2)列逻辑函数真值表111011101001110010100000YCBA输出输入01010000111100001111根据异或功能可列出真值表如右表；也可先求标准与或式，然后得真值表。后者是分析电路的常用方法，下面介绍之。通过分析真值表特点来说明功能。

A、B、C三个输入变量中，有奇数个1时，输出为1，否则输出为0。因此，图示电路为三位判奇电路，又称奇校验电路。0101001100111111

例2：分析如图所示电路的逻辑功能。S解：ABCS00011011

00010110列真值表AB&&&1CZ1Z2Z3&

例3：分析如图所示电路的逻辑功能。①逐级写出逻辑表达式：②化简或变换逻辑表达式：

③根据表达式列出真值表：

④确定电路的逻辑功能：半加器

一、设计组合逻辑电路的原则和一般步骤：

用功能模块（MSI）设计的原则：用门电路（SSI）设计的原则：（1）门最少，而且各门的输入端数目也最少。（2）门的种类尽可能一样。

（1）功能模块个数最少，品种也最少。（2）功能模块之间连线少。§9.1.2

组合逻辑电路的设计

与分析过程相反，组合逻辑电路的设计是根据给定的实际逻辑问题，求出实现其逻辑功能的最简单的逻辑电路。组合逻辑电路的设计步骤：（1）逻辑抽象：a)分析因果关系:确定输入、输出变量。b)定义逻辑状态:确定0，1的意义。c)列出真值表。（2）写出逻辑函数式。（3）逻辑函数式化简或变换：（4）画出电路连接图。SSI:化为最简式、然后变换为适当的形式。MSI:变换为适当的MSI形式。二、用SSI设计组合逻辑电路：例1：

裁判判定电路：举重比赛，设有一名主裁判和两名副裁判，当主裁判和至少一名副裁判判定合格，运动员的动作方为成功。解：1.逻辑抽象：令设A为主裁判，B、C为两名副裁判，判定合格为1，不合格为0。运动员的动作成功与否用变量F

表示，成功为1，不成功为0。列真值表如下：

2.写出逻辑函数式：3.化简：F

0

0

0

0

0

1

1

1

A

B

C

0

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

1

0

0

1

0

1

1

1

0

1

1

1

4.画逻辑图：FBCA&&&例2：用与非门设计一个3变量的多数表决器。当输入变量A、B、C中有2个或者2个以上为1时输出为1，输入为其他状态时输出为0。解：1.逻辑抽象：令各变量同意为1，否决为0，输出变量为Y，表决通过为1，否则为0。列真值表如下：

ABCY0000

0010

0100

0111

1000

1011

1101

11112.写出逻辑函数式：3.化简：00100111ABC00011101104.画逻辑图：第9章组合逻辑电路

9.1组合逻辑电路的分析与设计

9.2编码器和译码器9.3数据选择器和数据分配器9.2.1

编码器

“编码”在日常生活中常常使用，如运动会给每个运动员进行编号、电信局给每个电话用户一个号码等都是编码。那么数字电子技术中编码是如何来解释呢？编码是指将输入的某种信息编成对应的二进制代码的过程。具有编码功能的电路称为编码器。

按照输出代码不同分类：二进制编码器、二－十进制编码器；按照工作方式不同分类：普通编码器和优先编码器。（译码的逆过程）一、普通编码器用n

位二进制代码对N=2n

个信号进行编码的电路3位二进制编码器(8线-3线)编码表函数式Y2=I4

+

I5

+

I6+

I7Y1

=I2

+

I3+

I6

+

I7Y0=I1

+

I3+

I5

+

I7输入输出

I0

I7是一组互相排斥的输入变量，任何时刻只能有一个端输入有效信号。输入输出00000101001

11001011

101

1

1Y2

Y1

Y0I0I1I2I3I4I5I6I73位二进制编码器I0I1I6I7Y2Y1Y0I2I4I5I3函数式逻辑图—用或门实现—用与非门实现Y2

Y1

Y0≥1≥1≥1I7

I6

I5

I4

I3I2

I1I0

&&&Y2

Y1

Y0二、集成3位二进制优先编码器集成3位二进制优先编码器74LS148选通输入端低电平有效选通输出端低电平有效(电路工作但无编码输入)扩展输出端低电平有效(电路工作且有编码输入)编码输入端低电平有效编码输出端低电平有效集成3位二进制优先编码器74LS148的真值表输入：逻辑0(低电平）有效输出：逻辑0(低电平）有效电路工作且有编码输入电路工作但无编码输入例：假设编码输入：

则编码输出：9.2.2译码器译码器——将输入二进制码转换成特定的输出信号。译码器根据功能一般分为变量译码器和显示译码器两大类。变量译码器：将较少输入变为较多输出的器件，使用较多的有二进制译码器和二－十进制译码器。

显示译码器：将二进制的输入转换为用于驱动数码显示器件需要的特殊格式。二进制代码原来信息编码对象编码译码

设二进制译码器的输入端为n个，则输出端为2n个，且对应于输入代码的每一种状态，2n个输出中只有一个有效（为1或为0），其余全无效（为0或为1）。常用类型：

2线—4线译码器型号:74LS1393线—8线译码器型号:74LS138一、常用中规模译码器电路负逻辑与非门集成3线—8线译码器74LS138译码输入端译码输出端CBA00000000最小项译码器解：将逻辑函数转换成最小项表达式，再转换成与非—与非形式。=m3+m5+m6+m7用一片74LS138加一个与非门就可实现该逻辑函数。实现组合逻辑函数F（A，B，C）

例1

试用译码器74LS138和门电路实现逻辑函数：二、常用中规模译码器电路的应用

例2:

某组合逻辑电路的真值表如表所示，试用译码器74LS138和门电路设计该逻辑电路。解：写出各输出的最小项表达式，再转换成与非—与非形式:

用一片74138加三个与非门就可实现该组合逻辑电路。

可见，用译码器实现多输出逻辑函数时，优点更明显。3、显示译码器

用于将数字仪表、计算机和其它数字系统中的测量数据、运算结果译成十进制数显示出来。数字、文字、符号代码译码器显示器（1）七段数码显示器

abcdefgYa-Yg:控制信号高电平时,对应的LED亮低电平时,对应的LED灭发光二极管510

YaYbYgabg510

510

译码器A3A2A1A0A3-A0:输入数据要设计的七段数码管显示译码器七段数码管显示器abcdefgYaYbYcYdYeYfYg(2)显示译码驱动器LED显示译码驱动器（CD4511）共阴极—输出高电平有效译码器共阳极—输出低电平有效译码器CD4511管脚排布图输出高电平有效CD4511功能表十进制或功能输入输出字型LEDCBAabcdefg012345678900000000001111111111000000010010001101000101011001111000100111111111111111110011000011011011111001011001110110110011111111000011111111111011消隐锁定灯测试×1×110××××××××××××01×0000000锁定在上一个LE=0时1111111锁存极试灯极灭灯极4511驱动共阴极LED数码管原理电路四位8421BCD8.3数据选择器和数据分配器一、数据选择器数据选择器示意图

数据选择器又称多路选择器。每次在地址输入的控制下，从多路输入数据中选择一路输出，其功能类似于一个单刀多掷开关。从一组输入数据中选择出需要的一个数据作为输出。例：四选一数据选择器

数据选择器在多个输入中选择1路输出，至于选择哪一路，需首先对输入信号进行编号，另外还需有一个选择哪一路输出的控制信号（地址信号）。D0D1D2D3A1A0Y数据选择器根据功能表，可写出输出逻辑表达式：集成双4选1数据选择器74LS153选通控制端S为低电平有效，即S=0时芯片被选中，处于工作状态；S=1时芯片被禁止，Y≡0。2、数据选择器的应用

真值表74153真值表1≥1（1）数据选择器的扩展用一片74LS153和必要的门电路组成“8选1”数据选择器比较可知，表达式中都有最小项mi，利用数据选择器可以实现各种组合逻辑函数。组合逻辑函数8选14选1(2)实现组合逻辑函数(2)实现组合逻辑函数从数据选择器的输出与输入的表达式可以看出，其实际上是数据输入与地址输入的最小项相“与”的关系，故数据选择器可实现各种组合逻辑功能。①当逻辑函数的变量个数大于数据选择器的地址输入变量个数时。

例2：试用4选1数据选择器74LS153产生逻辑函数：解：

先将上式变换成最小项和的形式：

令数据选择器的输入为：

画出连接图：练习:

试用4选1数据