数字电子技术项目教程 课件 项目二 声光控楼道灯电路的制作

1

组合逻辑电路的分析与设计3加法器和数值比较器

2

项目二声光控楼道灯电路的制作

任务2-1学习八路数显抢答器电路知识

编码器子任务2-1-1组合逻辑电路的分析与设计45译码器数据选择器和数据分配器子任务2-1-1

组合逻辑电路的分析与设计

数字电路分类：组合逻辑电路和时序逻辑电路。

组合逻辑电路:任意时刻的输出仅仅取决于当时的输入信号，而与电路原来的状态无关。

SSI:小规模集成电路，通常是指每片在十个门以下的集成芯片。1.组合逻辑电路的分析的主要步骤如下：

(1)由逻辑图写表达式；

(2)化简表达式；

(3)列真值表；

(4)描述逻辑功能。一、组合逻辑电路的分析

组合逻辑电路的分析主要是根据逻辑图，找出输出信号和输入信号的逻辑关系，从而确定其逻辑功能。子任务2-1-1

组合逻辑电路的分析与设计2.举例说明组合逻辑电路的分析方法

例2-1试分析图2-1所示电路的逻辑功能。解：第一步：由逻辑图可以写输出Y的逻辑表达式为：图6-1例6-1逻辑电路图子任务2-1-1

组合逻辑电路的分析与设计

第二步：利用公式法化简逻辑函数

为:

第三步：列出真值表如表2.1所示。表2.1例2-1真值表第四步：确定电路的逻辑功能。

从表2-1真值表中可以看出，电路的输出Y只与输入A、B有关，而与输入C无关。Y和A、B的逻辑关系为：A、B中只要一个为0，Y=1；A、B全为1时，Y=0。所以Y和A、B的逻辑关系为与非运算的关系.子任务2-1-1

组合逻辑电路的分析与设计输入输出ABCY00010011010101111001101111001110子任务2-1-1

组合逻辑电路的分析与设计二、组合逻辑电路的设计

组合逻辑电路的设计是根据给出的实际问题，分析设计要求，设定输入、输出变量，列出真值表，从而转换出能实现这一逻辑要求的最简逻辑图电路。1.组合逻辑电路的设计的主要步骤如下：

(1)分析设计要求，列出真值表；

(2)根据真值表写出输出逻辑函数表达式；

(3)对输出逻辑函数表达式进行化简或进行适当的变形；

(4)根据最简输出逻辑函数表达式画出逻辑图。子任务2-1-1

组合逻辑电路的分析与设计2.举例说明组合逻辑电路的设计方法

例2-3设计一个三人表决电路。要求当三个人中有两个或三个表示同意，则表决通过，否则不通过，用与非门实现。

解：第一步：分析设计要求，列出真值表：分析命题，设三个人输入变量，分别用A、B、C表示，且为1时表示同意，为0时表示不同意。表的结果为输出变量，用Y表示，且为1时表示通过，为0时表示不通过。

输入输出ABCY00000010010001111000101111011111表2.3

例题2-3真值表子任务2-1-1

组合逻辑电路的分析与设计

第二步：根据真值表写出逻辑函数表达式：

第三步：

化简逻辑函数表达式：

第二步：

选定逻辑器件，用与非门器件来实现逻辑电路

第五步：

根据与非表达式画出逻辑图，如图2-3所示。谢谢观看！1

组合逻辑电路的分析与设计3加法器和数值比较器

2

项目二声光控楼道灯电路的制作

任务2-1学习八路数显抢答器电路知识

编码器子任务2-1-2加法器与数值比较器45译码器数据选择器和数据分配器子任务2-1-2

加法器与数值比较器子任务2-1-2加法器和数值比较器

主要学习内容：

（1）掌握加法器类型及工作原理。（2）掌握数值比较器的类型及工作原理。子任务2-1-2

加法器与数值比较器一、加法器

加法器是实现二进制数加法运算的组合逻辑电路，可以将两个二进制数进行算术运算，是计算机系统中最基本的运算器，分为半加器和全加器两种。子任务2-1-2

加法器与数值比较器1.半加器半加器的功能是完成两个1位二进制数相加。输入输出被加数A加数B和数S进位数C0000011010101101进位子任务2-1-2

加法器与数值比较器2.全加器

全加器是指能对两个一位二进制数进行相加并考虑低位来的进位的加法电路，即相当于3个一位二进制数相加。所以它有3个输入端：An、Bn、Cn-1；两个输出端：本位和Sn、向高位进位数Cn。

全加器真值表输入输出AnBnCn-1SnCn0000000110010100110110010101011100111111

半加器全加器子任务2-1-2

加法器与数值比较器子任务2-1-2

加法器与数值比较器3.多位加法器（1）串行进位加法器图2-10所示是由4个全加器组合而成的四位串行加法器。它的特点是低位全加器输出的进位CO依次向相邻高位的进位输入端CI，由于最低位全加器没有进位输入信号，故其CI端接地。显然，高位的相加结果必须等到低一位产生的进位信号送来才能够进行相加。所以，串行进位加法器运算的位数越多，其运算速度越慢。为了提高加法运算的速度，常采用超前进位加法。图2-10四位串行进位加法器子任务2-1-2

加法器与数值比较器（2）超前进位加法器

超前进位加法器在进行加法运算时，各位全加器的进位信号同时由输入的二进制加数直接产生，这比逐位进位的串行进位加法器的运算速度要快得多。图2-11所示是集成超前进位加法器CC74HC283的逻辑符号示意图，其中A3~A0和B3~B0为两组二进制数的输入端；CI为进位输入端；CO为进位输出端；S3~S0为和数输出端。图2-11

CC74HC283逻辑符号图子任务2-1-2

加法器与数值比较器二、数值比较器

数值比较器是用来比较两个数大小或相等的电路称为。在数字电路中，经常要比较两个二进制数A和B的大小，所以，数值比较器就是对两个相同位数的二进制数A和B进行比较，其结果就有A>B、A<B和A=B三种可能性。子任务2-1-2

加法器与数值比较器1.一位数值比较器

当两个一位二进制数A和B进行比较时，其结果有

A>B、A<B和A=B三种情况。输入输出AB00001010101010011001子任务2-1-2

加法器与数值比较器逻辑函数表达式为：

逻辑图：

子任务2-1-2

加法器与数值比较器2.多位数值比较器

如果两个四位二进制数

与

进行比较时，则需从高位到低位逐位进行比较。只有在高位相同时，才能进行低位比较。当比较到某一位数值不相等时，其结果为两个四位二进制数的比较结果。子任务2-1-2

加法器与数值比较器集成四位数值比较器74LS85的逻辑符号图和引脚排列图

两片74LS85构成的八位数值比较器电路谢谢观看！1

组合逻辑电路的分析与设计3加法器和数值比较器

2

项目二声光控楼道灯电路的制作

任务2-1学习八路数显抢答器电路知识

编码器子任务2-1-3

编码器45译码器数据选择器和数据分配器

子任务2-1-3编码器

所谓编码是将具有特定意义的信息（文字、数码和图形等）用二进制代码来表示的过程。能实现编码功能的电路称为编码器。其输入为被编码信号，输出为二进制代码。常用的编码器有二进制编码器、二-十进制编码器和优先编码器。

子任务2-1-3编码器一、二进制编码器三位二进制编码示意图

8线-3线二进制编码器的真值表十进制数输入输出ABC0I00001I10012I20103I30114I41005I51016I61107I7111逻辑函数表达式：

子任务2-1-3编码器逻辑电路图：（a）

由与非门构成（b）由或门构成

图2-16

8线-3线二进制编码器逻辑图

子任务2-1-3编码器二.二-十进制编码器将0~9十个十进制数的转换成二进制代码的电路叫做二-十进制编码器。

图2-17是10线-4线编码器框图。4位二进制代码共有0000~1111十六种状态，其中任何10种状态都可表示0~9十个数码，可采用8421编码方式，在4位二进制代码的16种状态中取出前10种状态0000~1001表示0~9十个数码，后6种状态1010~1111去掉。图2-17二一十进制编码器示意图

子任务2-1-3编码器表2.12二一十进制编码器的真值表十进制数输入Y输出ABCD0I000001I100012I200103I300114I401005I501016I601107I701118I810009I91001逻辑函数表达式：（a）

由与非门构成

（b）由或门构成图2-18

10线-4线二-十进制编码器逻辑图

子任务2-1-3编码器三、优先编码器优先编码允许同时输入多个编码信号，只对其中优先级别最高的信号进行编码，而不会对级别低的信号进行编码，用来实现这样的编码电路称为优先编码器。1.二进制优先编码器74LS148目前最常用的集成3位二进制（8线-3线）优先编码器主要是74LS148，（a）引脚排列图

（b）逻辑功能示意图图2-19

74LS148引脚排列和逻辑功能示意图

子任务2-1-3编码器

子任务2-1-3编码器例题2-5试用两片74LS148扩展一个16线-4线优先编码器，要求优先权最高，优先权最低。

子任务2-1-3编码器2.二-十进制优先编码器74LS147集成二-十进制优先编码器74LS147（8421BCD 码优先编码器）（a）引脚排列图

（b）逻辑功能示意图

图2-21

74LS147引脚排列和逻辑功能示意图

子任务2-1-3编码器谢谢观看！1

组合逻辑电路的分析与设计3加法器和数值比较器

2

项目二声光控楼道灯电路的制作

任务2-1学习八路数显抢答器电路知识

编码器子任务2-1-4

译码器45译码器数据选择器和数据分配器

子任务2-1-4译码器

译码就是编码的逆过程。是将表示特定意义信息的二进制代码“翻译”称为一个特定的输出信号。实现译码功能的电路称为译码器。译码器输入二进制代码，输出为与输入代码对应的特定信息。译码器分变量译码器和显示译码器。常用的译码器有二进制译码器、二-十进制译码器和显示译码器三种。

子任务2-1-4译码器一、二进制译码器

将二进制代码翻译成对应的输出信号的电路叫二进制译码器。其输入的是二进制代码、输出是一系列与输入代码对应的信息。常用集成二进制译码器74LS138：（a）引脚排列图

（b）逻辑功能示意图图2-22

74LS138引脚排列和逻辑功能示意图

子任务2-1-4译码器

子任务2-1-4译码器采用多片74LS138来实现二进制译码器的扩展。图2-23所示：图2-23两片74LS138构成的4线-16线译码器

子任务2-1-4译码器

例题2-6试用译码器和门电路实现逻辑函数图2-24例题2-6

连线图

子任务2-1-4译码器二、二-十进制译码器将四位二-十进制代码翻译成0~9十个对应输出信号的电路，称为二-十进制译码器。由于它有4个输入端、10个输出端，所以又称为4线-10线译码器。常用4线-10线译码器74LS42（a）引脚排列图

（b）逻辑功能示意图图2-25

74LS42引脚排列和逻辑功能示意图

子任务2-1-4译码器

子任务2-1-4译码器三、

显示译码器显示译码器的输入一般为二-十进制代码，其输出信号用以驱动显示器件，显示出十进制数。1.数码显示器件（1）半导体数码显示器（b）共阴接法（c）共阳接法

子任务2-1-4译码器（2）

液晶显示器液晶显示器是一种平板座型显示器件。其内部是液晶材料，它既具有液体的流动性、又有固态晶体的某些光学特性。液晶显示器的字形和半导体显示器相近。如果将液晶的7个电极做成8字形，则只要在7个电极上按7段字形的不同组合加上电压，便可显示出相应的数字。

液晶显示器在没有外加电场时，液晶分子排列整齐，入射的光线绝大部分被反射回来，液晶呈现透明状态，不显示数字。当在相应字段的电极加上电压时，液晶中的导电正离子作定向运动，在运动过程中不断撞击液晶分子，从而破坏了液晶分子的整齐排列，使入射光产生了散射而变得混浊，使原来透明的液晶变成了暗灰色，从而显示出相应的数字。当外加电压断开时，液晶分子又恢复到整齐排列的状态，显示的数字也随之消失。液晶显示器的主要优点工作电压低（1.5V~5V）、功耗极小。可以直接用CMOS集成电路来驱动。它的优点是制造工艺简单、体积小，广泛应用在各种便携式仪器仪表中。但它的主要缺点是显示不够清晰，响应速度慢。

子任务2-1-4译码器2.显示译码器用七段显示译码器把BCD（用4位二进制数表示1位十进制数）代码翻译成驱动数码管的信号，显示出相应的十进制数。表2.17

二一十进制显示译码器的真值表A1A2A3A4abcdefg显示数码000011111100000101100001001011011012001111110013010001100114010110110115011000111116011111100007100011111118100111100119

子任务2-1-4译码器显示译码器74LS248（a）引脚排列图

（b）逻辑功能示意图图2-27

74LS248

引脚排列和逻辑功能示意图

子任务2-1-4译码器74LS248译码器的功能表：谢谢观看！1

组合逻辑电路的分析与设计3加法器和数值比较器

2

项目二声光控楼道灯电路的制作

任务2-1学习八路数显抢答器电路知识

编码器子任务2-1-5

数据选择器和数据分配器45译码器数据选择器和数据分配器

子任务2-1-5数据选择器和数据分配器

数据选择器实质上是一个受控的多路开关，具有多个输入端和一个输出缩，由数据选择控制端信号决定选择哪一路输入与输出相连。数据分配器的功能与多路选择器相反，具有一个输入端和多个输出端，由数据分配控制端信号决定输人分配给哪一路接收端。

子任务2-1-5数据选择器和数据分配器一、数据选择器

根据地址码的要求，从多路数据输入中选出其中需要的一路数据输出的电路，称为数据选择器。如图2-29所示是4选一的数据选择器功能示意图。图2-29数据选择器功能示意图

子任务2-1-5数据选择器和数据分配器1.4选1数据选择器

根据4选1数据选择器功能，并设使能信号低电平有效，可得4选1数据选择器功能表，如表2.20所示，再由功能表可写出输出逻辑函数表达式，即逻辑函数表达式

图2-30

4选1数据选择器逻辑图

子任务2-1-5数据选择器和数据分配器2.集成8选1数据选择器图2-31所示是74LS151是具有8选1逻辑功能的TTL集成数据选择器（a）引脚排列图

（b）逻辑功能示意图图2-31

8选1数据选择器74LS151逻辑图

子任务2-1-5数据选择器和数据分配器逻辑函数表达式：

子任务2-1-5数据选择器和数据分配器3.16选1数据选择器74LS151是8选1逻辑功能的TTL集成数据选择器，如果要实现16选1功能的数据选择器，就需要使用两片74LS151来进行通道扩展。图2-32所示是由两片74LS151和门电路构成的16选1数据选择器的逻辑电路图。

图2-32

16选1数据选择器

子任务2-1-5数据选择器和数据分配器4.用数据选择器实现组合逻辑函数由于数据选择器在输入数据全部为1时，输出Y就是为地址输入变量全体最小项的和，因此，它是一个组合逻辑函数的最小项输出器。因为任何一个逻辑函数都可写成最小项之和的形式，所以，用数据选择器可很方便地实现逻辑函数。具体方法是：如数据选择器输出表达式中包含逻辑函数的最小项时，则相应的数据取1，而对于没有包含的逻辑函数的最小项，则相应的数据取0。这时，数据选择器输出的就是要实现的逻辑函数。

子任务2-1-5数据选择器和数据分配器图2-33例题2-7

连线图

子任务2-1-5数据选择器和数据分配器二、数据分配器

数据分配是数据选择的逆过程。根据发出地址码的要求，将一路数据分配到指定输出通道上的电路，称为数据分配器。如图2-34所示是1分4数据分配器的示意图。M(+2N)个输出通道需要N位二进制信号来选择输出通道，称为N位地址（信号）。图2-34

1分4数据分配器的示意图

子任务2-1-5数据选择器和数据分配器数据分配器可以通用译码器实现:图2-35

74LS138用作数据1分8分配器谢谢观看！子任务2-2-1熟悉八路抢答器电路一.八路抢答器实物展示子任务2-2-1熟悉八路抢答器电路二.八路抢答器功能介绍

电路有9个按键，8个抢答编号，1个抢答复位，上电后，数码管显示0，开始进行抢答，8个按键中哪一个按键最先被按下，数码