电工与电子技术 课件 第9-11章 数制与逻辑代数基础、逻辑门电路和组合逻辑电路、时序逻辑电路

1第9章数制与逻辑代数基础29.1

数制9.2

数制间的转换及编码9.3

逻辑代数及应用39.1.数制一、几种常用的计数体制

1.十进制(Decimal)

2.二进制(Binary)

3.十六进制(Hexadecimal)与八进制（Octal）4数码：由数字符号构成且表示物理量大小的数字和数字组合。计数制（简称数制）：多位数码中每一位的构成方法，以及从低位到高位的进制规则。（一）十进位计数制（Decimal）

①用0，1，2，3，4，5，6，7，8，9共10个基本数符的不同组合表示一个多位数，基数是10（基本数符的个数叫“基数”）。②按“逢十进一”的原则计数。③位权为，基数的次幂叫做第位的位权。（二）二进位计数制（Binary）①只有0，1两个数码，基数为2。②按“逢二进一”的原则计数。③第i位的位权是

。5（三）八进位计数制（Octal）和十六进位计数制（Hexadecimal）八进制的特点：每位可取0,1,2,3,4,5,6,7中的一个数符，基数为8，“逢八进一”十六进制的特点:有16个数字符号,由小到大依次为0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F,基数为16；“逢十六进一”69.2.1不同数制间的转换根据整数转整数，小数转小数的规则，分别将A进制数的整数位和小数位转换为相应的R进制整数和小数。9.2数制间的转换及编码整数部分采用“除R取余法”小数部分采用“乘R取整法79.2.2编码编码就是用数字或某种文字和符号来表示某一对象或信号的过程。BCD码的书写规则：书写时每四位代码写为一组，各组之间留一定的空格，且每个代码必须写全四位，不能省略最高位的零或者最低位的零。（一）8421BCD码8421BCD码中，四位二进制代码的每一位有确定的权，自左至右为

8（二）余3BCD码（又叫XS3BCD码）把8421BCD码每个加上就是余3BCD码。它没有固定的权值。余3码的0和9、1和8、2和7、3和6、4和5的编码互为反码。9.3逻辑代数及应用在二值逻辑事件中，输出逻辑变量同输入逻辑变量之间的逻辑因果关系叫逻辑函数关系，简称逻辑函数。逻辑函数式是经过逻辑赋值之后所得到的表征输出逻辑变量（即因变量，如变量Y）和输入逻辑变量（即自变量，如变量A，B，C，D）之间逻辑关系的式子。

9.3.1基本逻辑运算

与运算或运算非运算（一）与运算与运算也叫逻辑乘，又叫逻辑积只有决定事物结果的全部条件同时满足时，结果才会发生；其中任何一个条件不满足，则结果就不会发生。这种因果关系叫做逻辑与，也叫与逻辑关系。与运算的逻辑函数表达式为下图所示是两个串联开关A，B控制灯X的开关电路

与运算关系表与逻辑真值表（二）或运算或运算又叫逻辑或，也叫逻辑加。在决定事物结果的几个条件中只要满足一个或一个以上条件时，结果就会发生；否则，结果不会发生。这种因果关系称为逻辑或，也叫或逻辑关系。或运算的逻辑函数表达式为下图所示是两个并联开关A，B控制灯X的开关电路

两个并联开关控制电路或运算关系表或逻辑真值表

（三）非运算非运算又叫逻辑非，逻辑取反。

当某一条件满足时，结果不发生；而该条件不满足时，结果才会发生。这种因果关系称为逻辑非，也叫非逻辑关系。非运算的逻辑函数表达式为下图所示是开关A控制灯Z的开关电路

非运算关系开关电路非逻辑关系表非逻辑真值表9.3.2逻辑代数的三个重要规则（1）对于任一个含有变量A的逻辑等式，如果将等式两边的所有变量A都用另一个逻辑函数代替时，逻辑等式仍然成立。这个规则称为代入规则。（2）对于任何一个逻辑函数式Y，如果将式中所有的“”换成“+”，“+”换成“”，“0”换成“1”“1”换成“0”，原变量换成反变量，便得到原来逻辑函数的反函数。这个规则称为反演规则。（3）对于任何一个逻辑函数式Y，如果将式中所有的“”换成“+”，“+”换成“”，“0”换成“1”“1”换成“0”，便得到一个新的逻辑函数式。为的对偶式。这个规则称为对偶规则。9.3.3逻辑代数的运算法则

（一）基本运算法则2026/5/1223（二）交换律（三）结合律（四）分配律（五）吸收律（六）反演律（摩根定律）例用逻辑代数运算法则化简逻辑式2026/5/122911.3.4逻辑函数的卡诺图化简法（一）最小项在逻辑函数中，如果一个与项（乘积项）包含该逻辑函数的全部变量，且每个变量或以原变量或以反变量只出现一次，则该与项称为最小项。对于个变量的逻辑函数共有个最小项。（二）卡诺图卡诺图是将逻辑上相邻的最小项变为几何位置上相邻的方格图，做到逻辑相邻和几何相邻的一致。对于个变量，共有个最小项，需用个相邻方块表示这些最小项，称为个变量的卡诺图。

1．二变量卡诺图

两变量A、B共有4个最小项

2．三变量卡诺图

三变量A、B、C共有个8最小项，卡诺图由8个方格组成。

3．四变量卡诺图

四变量A、B、C、D共有16个最小项，卡诺图由16个方格组成。

（三）用卡诺图化简逻辑函数化简规律（1）两个相邻最小项合并为一项，消去一个变量，合并结果为它们的共有变量。（2）四个相邻最小项合并为一项，消去两个变量，合并结果为它们的共有变量。（3）八个相邻最小项合并为一项时，消去三个变量，合并结果为它们的共有变量。35第10章逻辑门电路和组合逻辑电路10.1

基本逻辑门电路10.1.1门电路的基本概念

逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件。

所谓门就是一种开关，它能按照一定的条件去控制信号的通过或不通过。门电路的输入和输出之间存在一定的逻辑关系(因果关系)，所以门电路又称为逻辑门电路。

基本逻辑关系为“与”、“或”、“非”三种。

下面通过例子说明逻辑电路的概念及“与”、“或”、“非”的意义。220V+-

设：开关断开、灯不亮用逻辑“0”表示，开关闭合、灯亮用逻辑“1”表示。逻辑表达式：

Y=A•B1.“与”逻辑关系“与”逻辑关系是指当决定某事件的条件全部具备时，该事件才发生。000101110100ABYBYA状态表BY220VA+-2.“或”逻辑关系

“或”逻辑关系是指当决定某事件的条件之一具备时，该事件就发生。逻辑表达式：

Y=A+B真值表000111110110ABY3.“非”逻辑关系

“非”逻辑关系是否定或相反的意思。逻辑表达式：Y=A状态表101AY0Y220VA+-R

由电子电路实现逻辑运算时，它的输入和输出信号都是用电位（或称电平）的高低表示的。高电平和低电平都不是一个固定的数值，而是有一定的变化范围。

门电路是用以实现逻辑关系的电子电路，与前面所讲过的基本逻辑关系相对应。

门电路主要有：与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门等。门电路的概念

电平的高低一般用“1”和“0”两种状态区别，若规定高电平为“1”，低电平为“0”则称为正逻辑。反之则称为负逻辑。若无特殊说明，均采用正逻辑。100VUCC高电平低电平10.1.1二极管“与”门电路1.电路2.工作原理输入A、B、C全为高电平“1”，输出Y为“1”。输入A、B、C不全为“1”，输出Y

为“0”。0V0V0V0V0V3V+U12VRDADCABYDBC3V3V3V0V00000010101011001000011001001111ABYC“与”门逻辑状态表0V3V10.1.1二极管“与”门电路3.逻辑关系：“与”逻辑即：有“0”出“0”，

全“1”出“1”Y=ABC逻辑表达式：

逻辑符号：&ABYC00000010101011001000011001001111ABYC“与”门逻辑状态表10.1.2二极管“或”门电路1.电路0V0V0V0V0V3V3V3V3V0V00000011101111011001011101011111ABYC“或”门逻辑状态表3V3V-U12VRDADCABYDBC2.工作原理输入A、B、C全为低电平“0”，输出Y为“0”。输入A、B、C有一个为“1”，输出Y

为“1”。10.1.2二极管“或”门电路3.逻辑关系：“或”逻辑即：有“1”出“1”，

全“0”出“0”Y=A+B+C逻辑表达式：逻辑符号：ABYC>100000011101111011001011101011111ABYC“或”门逻辑状态表10.1.3三极管“非”门电路+UCC-UBBARKRBRCYT10截止饱和逻辑表达式：Y=A“0”10“1”1.电路“0”“1”AY“非”门逻辑状态表逻辑符号1AY10.2复合逻辑门电路有“0”出“1”，全“1”出“0”“与”门&ABCY&ABC“与非”门00010011101111011001011101011110ABYC“与非”门逻辑状态表Y=ABC逻辑表达式：1Y“非”门10.2.1“与非”门电路10.2.2“或非”门电路有“1”出“0”，全“0”出“1”1Y“非”门00010010101011001000011001001110ABYC“或非”门逻辑状态表“或”门ABC>1“或非”门YABC>1Y=A+B+C逻辑表达式：例：根据输入波形画出输出波形ABY1有“0”出“0”，全“1”出“1”有“1”出“1”，全“0”出“0”&ABY1>1ABY2Y210.2.3其他复合逻辑门电路(三极管—三极管逻辑门电路)

TTL门电路是双极型集成电路，与分立元件相比，具有速度快、可靠性高和微型化等优点，目前分立元件电路已被集成电路替代。下面介绍集成“与非”门电路的工作原理、特性和参数。TTL门电路输入级中间级输出级TTL“与非”门电路1.电路T5Y

R3R5AB

CR4R2R1T3T4T2+5VT1E2E3E1B等效电路C多发射极三极管T5Y

R3R5AB

CR4R2R1T3T4T2+5VT1“1”(3.6V)(1)输入全为高电平“1”(3.6V)时2.工作原理4.3VT2、T5饱和导通钳位2.1VE结反偏截止“0”(0.3V)

负载电流（灌电流）输入全高“1”,输出为低“0”1VT5YR3R5AB

CR4R2R1T3T4T2+5VT12.工作原理1VT2、T5截止

负载电流（拉电流）(2)输入端有任一低电平“0”(0.3V)(0.3V)“1”“0”输入有低“0”输出为高“1”

流过E结的电流为正向电流VY

5-0.7-0.7

=3.6V5V有“0”出“1”全“1”出“0”“与非”逻辑关系00010011101111011001011101011110ABYC“与非”门逻辑状态表Y=ABC逻辑表达式：Y&ABC“与非”门(1)电压传输特性：输出电压UO与输入电压Ui的关系。CDE3.TTL“与非”门特性及参数电压传输特性测试电路01231234Ui/VUO/V&+5VUiUoVVABABCDE(2)TTL“与非”门的参数电压传输特性典型值3.6V，

2.4V为合格典型值0.3V，

0.4V为合格输出高电平电压UOH输出低电平电压UOL输出高电平电压UOH和输出低电平电压UOLUO/V01231234Ui/VABDE低电平噪声容限电压UNL—保证输出高电平电压不低于额定值90%的条件下所允许叠加在输入低电平电压上的最大噪声（或干扰）电压。UNL=UOFF–UIL允许叠加干扰定量说明门电路抗干扰能力UOFF

UOFF是保证输出为额定高电平的90%时所对应的最大输入低电平电压。0.9UOH输入低电平电压UIL01231234Ui/VUO/V输入高电平电压UIHAB高电平噪声容限电压UNH—保证输出低电平电压的条件下所允许叠加在输入高电平电压上的最大噪声（或干扰）电压。UNH=UIH–UON允许叠加干扰定量说明门电路抗干扰能力UON

UON是保证输出为额定低电平时所对应的最小输入高电平电压。DE01231234Ui/VUO/V

指一个“与非”门能带同类门的最大数目，它表示带负载的能力。对于TTL“与非”门NO

8。输入高电平电流IIH和输入低电平电流IIL

当某一输入端接高电平，其余输入端接低电平时，流入该输入端的电流，称为高电平输入电流IIH（

A）。

当某一输入端接低电平，其余输入端接高电平时，流出该输入端的电流，称为低电平输入电流IIL（mA）。扇出系数NO10

当某一输入端接低电平，其余输入端接高电平时，流出该输入端的电流，称为低电平输入电流IIL

（mA）。

若要保证输出为高电平，则对电阻值有限制RIIL<UNL&&Y11R平均传输延迟时间tpd50%50%tpd1tpd2TTL的tpd约在10ns~40ns，此值愈小愈好。输入波形ui输出波形uO三态输出“与非”门当控制端为高电平“1”时，实现正常的“与非”逻辑关系

Y=A•B“1”控制端DE1.电路T5Y

R3R5AB

R4R2R1T3T4T2+5VT1截止三态输出“与非”门“0”控制端DET5Y

R3R5AB

R4R2R1T3T4T2+5VT11.电路导通1V1V截止截止当控制端为低电平“0”时，输出Y处于开路状态，也称为高阻状态。&YEBA逻辑符号

0

高阻0

0

1

1

0

1

11

1

0

111

1

10

表示任意态三态输出“与非”门三态输出“与非”状态表ABEY输出高阻功能表三态门应用：可实现用一条总线分时传送几个不同的数据或控制信号。“1”“0”“0”如图所示：总线&A1B1E1&A2B2E2&A3B3E3A1

B11.电路有源负载&YCBA逻辑符号T5Y

R3AB

CR2R1T2+5VT1RLU

集电极开路“与非”门电路(OC门)OC门的特点：1.输出端可直接驱动负载如：Y&CBAKA+24VKA~2202.几个输出端可直接相联&A1B1C1Y1&A2B2C2Y2&A3B3C3Y3URLY“1”“0”“0”“0”“0”OC门的特点：1.输出端可直接驱动负载如：Y&CBAKA+24VKA~2202.几个输出端可直接相联&A1B1C1Y1&A2B2C2Y2&A3B3C3Y3URLY“1”“0”“0”“1”“线与”功能0CMOS电路优点(1)静态功耗低（每门只有0.01mW,TTL每门10mW)(2)抗干扰能力强(3)扇出系数大(4)允许电源电压范围宽(3~18V)TTL电路优点(1)速度快(2)抗干扰能力强(3)带负载能力强12.6逻辑代数

逻辑代数（又称布尔代数），它是分析设计逻辑电路的数学工具。虽然它和普通代数一样也用字母表示变量，但变量的取值只有“0”，“1”两种，分别称为逻辑“0”和逻辑“1”。这里“0”和“1”并不表示数量的大小，而是表示两种相互对立的逻辑状态。

逻辑代数所表示的是逻辑关系，而不是数量关系。这是它与普通代数的本质区别。1.常量与变量的关系逻辑代数运算法则2.逻辑代数的基本运算法则自等律0-1律重叠律还原律互补律交换律2.逻辑代数的基本运算法则普通代数不适用！证:结合律分配律A+1=1

AA=A.110011111100反演律列状态表证明：AB00011011111001000000吸收律(1)A+AB=A(2)A(A+B)=A对偶式对偶关系：

将某逻辑表达式中的与(•)换成或

(+)，或(+)换成与(•)，得到一个新的逻辑表达式，即为原逻辑式的对偶式。若原逻辑恒等式成立，则其对偶式也成立。证明：A+AB=A（3）（4）对偶式（5）（6）对偶式逻辑函数的表示方法表示方法逻辑式逻辑状态表逻辑图卡诺图下面举例说明这四种表示方法。例：有一T形走廊，在相会处有一路灯，在进入走廊的A、B、C三地各有控制开关，都能独立进行控制。任意闭合一个开关，灯亮；任意闭合两个开关，灯灭；三个开关同时闭合，灯亮。设A、B、C代表三个开关（输入变量）；Y代表灯（输出变量）。

1.列逻辑状态表设：开关闭合其状态为“1”，断开为“0”灯亮状态为“1”，灯灭为“0”用输入、输出变量的逻辑状态（“1”或“0”）以表格形式来表示逻辑函数。三输入变量有八种组合状态n输入变量有2n种组合状态

0000

A

B

C

Y00110101011010011010110011112.逻辑式取Y=“1”(或Y=“0”)列逻辑式取Y=“1”

用“与”“或”“非”等运算来表达逻辑函数的表达式。(1)由逻辑状态表写出逻辑式对应于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)。一种组合中，输入变量之间是“与”关系，

0000

A

B

C

Y0011010101101001101011001111各组合之间是“或”关系2.逻辑式反之，也可由逻辑式列出状态表。

0000

A

B

C

Y00110101011010011010110011113.逻辑图YCBA&&&&&&&>1CBA逻辑函数的化简

由逻辑状态表直接写出的逻辑式及由此画出的逻辑图，一般比较复杂；若经过简化，则可使用较少的逻辑门实现同样的逻辑功能。从而可节省器件，降低成本，提高电路工作的可靠性。

利用逻辑代数变换，可用不同的门电路实现相同的逻辑功能。化简方法公式法卡诺图法1.用“与非”门构成基本门电路(2)应用“与非”门构成“或”门电路(1)应用“与非”门构成“与”门电路AY&B&BAY&&&由逻辑代数运算法则：由逻辑代数运算法则：&YA(3)应用“与非”门构成“非”门电路(4)用“与非”门构成“或非”门YBA&&&&由逻辑代数运算法则：例1：化简2.应用逻辑代数运算法则化简（1）并项法例2：化简（2）配项法例3：化简（3）加项法（4）吸收法吸收例4：化简例5：化简吸收吸收吸收吸收3.应用卡诺图化简卡诺图:是与变量的最小项对应的按一定规则排列的方格图，每一小方格填入一个最小项。（1）最小项：对于n输入变量有2n种组合,其相应的乘积项也有2n个，则每一个乘积项就称为一个最小项。其特点是每个输入变量均在其中以原变量和反变量形式出现一次，且仅一次。如：三个变量，有8种组合，最小项就是8个，卡诺图也相应有8个小方格。在卡诺图的行和列分别标出变量及其状态。(2)卡诺图BA0101二变量BCA0010011110三变量二进制数对应的十进制数编号AB00011110CD00011110四变量任意两个相邻最小项之间只有一个变量改变(2)卡诺图（a)根据状态表画出卡诺图如:ABC00100111101111将输出变量为“1”的填入对应的小方格,为“0”的可不填。

0000

A

B

C

Y0011010101101001101011001111(2)卡诺图（b)根据逻辑式画出卡诺图ABC00100111101111将逻辑式中的最小项分别用“1”填入对应的小方格。如果逻辑式中最小项不全，可不填。如:注意：如果逻辑式不是由最小项构成，一般应先化为最小项，或按例7方法填写。(3)应用卡诺图化简逻辑函数ABC00100111101111例6.用卡诺图表示并化简。解：

(a)将取值为“1”的相邻小方格圈成圈，步骤1.卡诺图2.合并最小项3.写出最简“与或”逻辑式(b)所圈取值为“1”的相邻小方格的个数应为2n，(n=0,1,2…)(3)应用卡诺图化简逻辑函数ABC00100111101111解：三个圈最小项分别为：

合并最小项

写出简化逻辑式卡诺图化简法：保留一个圈内最小项的相同变量，而消去相反变量。00ABC100111101111解：写出简化逻辑式多余AB00011110CD000111101111相邻例6.应用卡诺图化简逻辑函数(1)(2)解：写出简化逻辑式AB00011110CD000111101例7.应用卡诺图化简逻辑函数111111111

含A均填“1”注意：1.圈的个数应最少2.每个“圈”要最大3.每个“圈”至少要包含一个未被圈过的最小项。10.3

组合逻辑电路的分析与设计

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。组合逻辑电路框图X1XnX2Y2Y1Yn......组合逻辑电路输入输出10.3.1

组合逻辑电路概述10.3.2组合逻辑电路分析(1)由逻辑图写出输出端的逻辑表达式(2)运用逻辑代数化简或变换(3)列逻辑状态表(4)分析逻辑功能已知逻辑电路确定逻辑功能分析步骤：例1：分析下图的逻辑功能(1)写出逻辑表达式Y=Y2Y3=AABBAB...AB..AB.A..ABBY1.AB&&&&YY3Y2..(2)应用逻辑代数化简Y=AABBAB...=AAB+BAB..=AB+AB反演律=A(A+B)+B(A+B)..反演律=AAB+BAB..(3)列逻辑状态表ABY001100111001Y=AB+AB=AB逻辑式(4)分析逻辑功能输入相同输出为“0”，输入相异输出为“1”，称为“异或”逻辑关系。这种电路称“异或”门。

=1ABY逻辑符号(1)写出逻辑式例2：分析下图的逻辑功能.A

B.Y=ABAB

.A•B化简&&11.BAY&A

B

=AB+AB(2)列逻辑状态表Y=AB+AB(3)分析逻辑功能

输入相同输出为“1”,输入相异输出为“0”,称为“判一致电路”(“同或门”)

,可用于判断各输入端的状态是否相同。=AB逻辑式

=1ABY逻辑符号=ABABY001100100111例3：分析下图的逻辑功能Y&&1.BA&C101AA写出逻辑式：=AC+BCY=AC•BC设：C=1封锁打开选通A信号BY&&1.BA&C001设：C=0封锁选通B信号打开例3：分析下图的逻辑功能B写出逻辑式：=AC+BCY=AC•BC10.3.3组合逻辑电路设计根据逻辑功能要求逻辑电路设计(1)由逻辑要求，列出逻辑状态表(2)由逻辑状态表写出逻辑表达式(3)简化和变换逻辑表达式(4)画出逻辑图设计步骤如下：例1：设计一个三变量奇偶检验器。

要求:

当输入变量A、B、C中有奇数个同时为“1”时，输出为“1”，否则为“0”。用“与非”门实现。(1)列逻辑状态表(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(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ABC00100111101111由卡图诺可知，该函数不可化简。0000

A

B

C

Y0011010101101001101011001111(4)逻辑图YCBA01100111110&&&&&&&&1010例2:

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)根据逻辑要求列状态表

首先假设逻辑变量、逻辑函数取“0”、“1”的含义。

逻辑要求：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。开工“1”不开工“0”运行“1”不运行“0”(1)根据逻辑要求列状态表0111001010001101101001010011100110111000ABC

G1G2(2)由状态表写出逻辑式ABC00100111101111或由卡图诺可得相同结果(3)化简逻辑式可得：10100101001110011011100001110010ABC

G1

G210001101(4)用“与非”门构成逻辑电路

由逻辑表达式画出卡诺图，由卡图诺可知，该函数不可化简。ABC00100111101111(5)画出逻辑图ABCABC&&&&&&&&&G1G210.4

组合逻辑电路部件

在数字电路中，常用的组合电路有加法器、编码器、译码器、数据分配器和多路选择器等。下面几节分别介绍这几种典型组合逻辑电路的基本结构、工作原理和使用方法。加法器加法器:

实现二进制加法运算的电路进位如：0

0

0

0

11+10101010不考虑低位来的进位半加器实现要考虑低位来的进位全加器实现半加器

半加：实现两个一位二进制数相加，不考虑来自低位的进位。AB两个输入表示两个同位相加的数两个输出SC表示半加和表示向高位的进位逻辑符号：半加器：COABSC

半加器逻辑状态表A

B

S

C0000011010101101逻辑表达式逻辑图&=1..ABSC全加器输入Ai表示两个同位相加的数BiCi-1表示低位来的进位输出表示本位和表示向高位的进位CiSi

全加：实现两个一位二进制数相加，且考虑来自低位的进位。逻辑符号：

全加器：AiBiCi-1SiCiCO

CI(1)列逻辑状态表(2)写出逻辑式Ai

Bi

Ci-1

Si

Ci

0000000110010100110110010101011100111111逻辑图&=1>1AiCiSiCi-1Bi&&半加器构成的全加器>1BiAiCi-1SiCiCO

CO

10.4.1

编码器

把二进制码按一定规律编排，使每组代码具有一特定的含义，称为编码。具有编码功能的逻辑电路称为编码器。

n

位二进制代码有2n

种组合，可以表示2n

个信息。

要表示N个信息所需的二进制代码应满足

2n

N二进制编码器将输入信号编成二进制代码的电路。2n个n位编码器高低电平信号二进制代码(1)分析要求：

输入有8个信号，即N=8，根据2n

N的关系，即n=3，即输出为三位二进制代码。例：设计一个编码器，满足以下要求：(1)将I0、I1、…I78个信号编成二进制代码。(2)编码器每次只能对一个信号进行编码，不允许两个或两个以上的信号同时有效。(3)

设输入信号高电平有效。001011101000010100110111I0I1I2I3I4I5I6I7(2)列编码表：输入输出Y2

Y1

Y0(3)写出逻辑式并转换成“与非”式Y2=I4+I5+I6+I7=I4I5I6I7...=I4+I5+I6+I7Y1=I2+I3+I6+I7=I2I3I6I7...=I2+I3+I6+I7Y0=I1+I3+I5+I7=I1I3I5I7...=I1+I3+I5+I7(4)画出逻辑图10000000111I7I6I5I4I3I1I2&&&1111111Y2Y1Y0将十进制数0~9编成二进制代码的电路二–

十进制编码器表示十进制数4位10个编码器高低电平信号二进制代码

列编码表：四位二进制代码可以表示十六种不同的状态，其中任何十种状态都可以表示0~9十个数码，最常用的是8412码。000输出输入Y1Y2Y00(I0)1(I1)2(I2)3(I3)4(I4)5(I5)6(I6)7(I7)8(I8)9(I9)Y300011101000011110001101100000000001118412BCD码编码表

写出逻辑式并化成“或非”门和“与非”门Y3=I8+I9.

=I4+

I6I5+I7Y2=I4+I5+I6+I7Y0=I1+I3+I5+I7+I9.=I1+I9I3+I7

I5+I7..

=I2+

I6I3+I7Y1=I2+I3+I6+I7画出逻辑图10000000011101101001&&&>1>1>1>1>1>1I1I2I3I4I5I6I7I8I9Y3Y2Y1Y0

法二：十键8412码编码器的逻辑图+5V&Y3&Y2&Y1&Y0I0I1I2I3I4I5I6I7I8I91K

×10S001S12S23S34S45S56S67S78S89S9

当有两个或两个以上的信号同时输入编码电路，电路只能对其中一个优先级别高的信号进行编码。

即允许几个信号同时有效，但电路只对其中优先级别高的信号进行编码，而对其它优先级别低的信号不予理睬。优先编码器CT74LS4147编码器功能表I9Y0I8I7I6I5I4I3I2I1Y1Y2Y31111111111111输入(低电平有效)输出(8412反码)0

011010

0111110

10001110

100111110

1010111110

10111111110

110011111110

11011111111101110例:CT74LS147集成优先编码器(10线-4线)T4147引脚图低电平有效16151413121110912345678CT74LS414710.4.2

译码器

译码是编码的反过程，它是将代码的组合译成一个特定的输出信号。二进制译码器8个3位译码器二进制代码高低电平信号状态表

例：三位二进制译码器（输出高电平有效）输入ABCY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y70001000000000101000000010001000000110001000010000001000101000001001100000001011100000001输出写出逻辑表达式Y0=ABCY1=ABCY2=ABCY3=ABCY7=ABCY4=ABCY6=ABCY5=ABC逻辑图CBA111&&&&&&&&Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y701110010000000AABBCC例：利用译码器分时将采样数据送入计算机总线2-4线译码器ABCD三态门三态门三态门三态门译码器工作总线译码器工作工作原理：(以A0A1=00为例)000总线2-4线译码器ABCD三态门三态门三态门三态门脱离总线数据全为“1”总线2-4线译码器ABCD三态门三态门三态门三态门译码器工作工作原理：(以A0A1=00为例)000脱离总线数据全为“1”CT74LS139型译码器(a)外引线排列图；(b)逻辑图(a)GND1Y31Y21Y11Y01A11A01S876543212Y22Y32Y11Y02A12A02S+UCC109161514131211CT74LS139(b)11111&Y0&Y1&Y2&Y3SA0A1双2/4线译码器A0、A1是输入端Y0~Y3是输出端

S

是使能端

输入

输出SA0A1Y0110000011001101110139功能表

Y1Y2Y3111011101110111CT74LS139型译码器双2/4线译码器A0、A1是输入端Y0~Y3是输出端

S

是使能端S=0时译码器工作输出低电平有效二-十进制显示译码器

在数字电路中，常常需要把运算结果用十进制数显示出来，这就要用显示译码器。二十进制代码译码器驱动器显示器gfedcba

1.半导体数码管

由七段发光二极管构成例：共阴极接法a

b

c

d

e

f

g

01100001101101低电平时发光高电平时发光共阳极接法abcgdef+dgfecbagfedcba共阴极接法abcdefg2.七段译码显示器Q3Q2Q1Q0agfedcb译码器二十进制代码(共阴极)100101111117个4位七段显示译码器状态表gfedcbaQ3Q2Q1Q0a

b

c

d

efg000011111100000101100001001011011012001111110013010001100114010110110115011010111116011111100007100011111118100111110119输入输出显示数码BS204A0A1A2A3CT74LS247+5V来自计数器七段译码器和数码管的连接图510Ω×7abcdefgRBIBILTA11A22LT3BI4RBI5A36A07GND8911101213141516+UCCCT74LS247CT74LS247型译码器的外引线排列图abcdefg动画数据分配器和数据选择器

在数字电路中，当需要进行远距离多路数字传输时，为了减少传输线的数目，发送端常通过一条公共传输线，用多路选择器分时发送数据到接收端，接收端利用多路分配器分时将数据分配给各路接收端，其原理如图所示。使能端多路选择器多路分配器发送端接收端IYD0D1D2D3SA1A0传输线A0A1D0D1D2D3S数据选择控制数据分配控制数据选择器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11&111&&&>1YD0D1D2D3A0A1S1000000“与”门被封锁，选择器不工作。CT74LS153型4选1数据选择器11&111&&&>1YD0D1D2D3A0A1S01D0000“与”门打开，选择器工作。由控制端决定选择哪一路数据输出。选中D0001100CT74LS153型4选1数据选择器动画由逻辑图写出逻辑表达式CT74LS153功能表使能选通输出SA0A1Y10000001100110D3D2D1D0

1SA11D31D21D11D01W地CT74LS153(双4选1)2D32D22D12D02WA02SUCC15141312111091613245678

多路选择器广泛应用于多路模拟量的采集及A/D转换器中。用2片CT74LS153多路选择器选择8路信号若A2A1A0=010,输出选中1D2路的数据信号。CT74LS153(双4选1)2D32D22D12D02WA02SUCC1514131211109161SA11D31D21D11D01W地13245678A0A1A2116选1数据选择器(1)1A2A1A0A0A1A2(2)≥1YD7D6D1D0D15D14D9D8...D15D14...D9D8...D0D1...D6D7SSABCSY1Y3

用2片CT74LS151型8选1数据选择器构成具有16选1功能的数据选择器CT74LS151功能表选通选择输出SA0A2Y100000D3D2D1D0A20D40D50D60D7000101

000011100110101111例:用CT74LS151型8选1数据选择器实现逻辑函数式

Y=AB+BC+CA解：将逻辑函数式用最小项表示

将输入变量A、B、C分别对应地接到数据选择器的选择端A2、A1、

A0。由状态表可知,将数据输入端D3、D5、

D6、

D7

接“1”，其余输入端接“0”，即可实现输出Y，如图所示。

将输入变量A、B、C分别对应地接到数据选择器的选择端A2、A1、

A0。由状态表可知,将数据输入端D3、D5、

D6、

D7

接“1”,其余输入端接“0”,即可实现输出Y,如图所示。。CT74LS151功能表选通选择输出SA0A2Y100000D3D2D1D0A20D40D50D60D7000101

000011100110101111CT74LS151ABCYSD7D6D5D4D3D2D1D0“1”数据分配器将一个数据分时分送到多个输出端输出。数据输入控制信号使能端DY0Y1Y2Y3SA1A0数据输出端确定芯片是否工作确定将信号送到哪个输出端2026/5/12159第11章时序逻辑电路第11单元时序逻辑电路11.1

双稳态触发器11.2

寄存器的基本概念与分类11.3

计数器

电路的输出状态不仅取决于当时的输入信号，而且与电路原来的状态有关，当输入信号消失后，电路状态仍维持不变。这种具有存贮记忆功能的电路称为时序逻辑电路。时序逻辑电路的特点：

下面介绍双稳态触发器，它是构成时序电路的基本逻辑单元。11.1双稳态触发器特点：1、有两个稳定状态“0”态和“1”态；2、能根据输入信号将触发器置成“0”或“1”态；3、输入信号消失后，被置成的“0”或“1”态能保存下来，即具有记忆功能。双稳态触发器：是一种具有记忆功能的逻辑单元电路，它能储存一位二进制码。11.1.1基本R－S

触发器两互补输出端两输入端&QQ.G1&.G2SDRD

正常情况下，两输出端的状态保持相反。通常以Q端的逻辑电平表示触发器的状态，即Q=1，Q=0时，称为“1”态；反之为“0”态。反馈线

触发器输出与输入的逻辑关系1001设触发器原态为“1”态。翻转为“0”态(1)SD=1，RD=01010QQ.G1&.&G2SDRD设原态为“0”态1001110触发器保持“0”态不变复位0

结论:不论触发器原来为何种状态，当SD=1，

RD=0时，

将使触发器置“0”或称为复位。QQ.G1&.&G2SDRD01设原态为“0”态011100翻转为“1”态(2)SD=0，RD=1QQ.G1&.&G2SDRD设原态为“1”态0110001触发器保持“1”态不变置位1

结论:不论触发器原来为何种状态，当SD=0，

RD=1时，

将使触发器置“1”或称为置位。QQ.G1&.&G2SDRD11设原态为“0”态010011保持为“0”态(3)SD=1，RD=1QQ.G1&.&G2SDRD设原态为“1”态1110001触发器保持“1”态不变1

当SD=1，

RD=1时，触发器保持原来的状态，

即触发器具有保持、记忆功能。QQ.G1&.&G2SDRD110011111110若G1先翻转，则触发器为“0”态“1”态(4)SD=0，RD=0

当信号SD=RD

=0同时变为1时，由于与非门的翻转时间不可能完全相同，触发器状态可能是“1”态，也可能是“0”态，不能根据输入信号确定。QQ.G1&.&G2SDRD10若先翻转基本R－S

触发器状态表逻辑符号RD(ResetDirect)-直接置“0”端(复位端)SD(SetDirect)-直接置“1”端(置位端)QQSDRDSDRDQ100置0011置111不变保持00同时变1后不确定功能低电平有效11.1.2同步RS

触发器基本R-S触发器导引电路&G4SR&G3C.&G1&G2.SDRDQQ时钟脉冲当C=0时011

R，S

输入状态不起作用。

触发器状态不变11.&G1&G2.SDRDQQ&G4SR&G3C

SD，RD用于预置触发器的初始状态，

工作过程中应处于高电平，对电路工作状态无影响。被封锁被封锁当C=1时1打开触发器状态由R，S

输入状态决定。11打开触发器的翻转时刻受C控制（C高电平时翻转），而触发器的状态由R，S的状态决定。.&G1&G2.SDRDQQ&G4SR&G3C当C=1时1打开(1)S=0,R=00011触发器保持原态触发器状态由R，S

输入状态决定。11打开.&G1&G2.SDRDQQ&G4SR&G3C1101010(2)S=0,R=1触发器置“0”(3)S=1,R=0触发器置“1”11.&G1&G2.SDRDQQ&G4SR&G3C1110011110若先翻若先翻Q=1Q=011(4)S=1,R=1当时钟由1变0后触发器状态不定11.&G1&G2.SDRDQQ&G4SR&G3C可控RS状态表00SR01010111不定Qn+1QnQn—时钟到来前触发器的状态Qn+1—时钟到来后触发器的状态逻辑符号QQSR

CSDRDC高电平时触发器状态由R、S确定跳转例：画出可控R－S

触发器的输出波形RSC不定不定可控R－S状态表C高电平时触发器状态由R、S确定QQ0100SR01010111不定Qn+1Qn存在问题：时钟脉冲不能过宽，否则出现空翻现象，即在一个时钟脉冲期间触