第14章《电工电子技术》课件.ppt

1、第14章组合逻辑电路，本章的学习要点，组合逻辑电路分析和设计公用组合逻辑单元本章摘要，14.1组合逻辑电路分析和设计，14.1.1组合逻辑电路分析方法，组合逻辑电路是数字电路中最简单类型的逻辑电路。其特点是，任何时刻的输出都只与那一刻的输入状态相关，与之前的输入状态无关。也就是说，组合逻辑电路没有内存功能，没有结构反馈。1组合逻辑电路的特征，所谓组合逻辑电路的分析，是通过对给定组合逻辑电路的逻辑分析，求出相应的输入和输出逻辑关系表达式，并确定相应的逻辑功能。常用的分析方法是逐步编写从电路的输入到输出的逻辑函数表达式，以获得表示输出和输入关系的逻辑函数表达式。然后使用公式简化或卡诺图简化方法简化

2、或转换生成的函数格式，以创建最简略的或表达式。分析电路的逻辑功能需要将函数表达式转换为真值表，然后根据真值表分析电路的逻辑功能。下面和实例一起进行具体分析。2组合逻辑电路分析方法，示例14-1分析组合逻辑电路的逻辑功能，如图14-1所示。解析 (1)从输入到输出逐步写入逻辑函数表达式。将p设定为中间变数。简化、(2)简化和转换逻辑函数，并创建最简单的和或表达式。(3)按表达式列出真理表。(4)分析逻辑功能，如真理表所示，如果A、B、C三个变量不匹配，则输出为1，因此该电路称为“不一致电路”。14.1.2组合逻辑电路分析方法，例14-2设计3人投票电路，投票结果根据“少数服从多数”的原则决定。解

3、释 (1)分析具体问题，确定输入量和输出量。把三个人的意见设为变量A，B，C，投票结果设为函数Y，将同意设为逻辑1，不同意设为逻辑0，事情通过逻辑1，逻辑0未通过。(2)根据逻辑要求列出真值表。(3)在真值表中写入逻辑表达式。(4)简化逻辑函数。绘制这个逻辑函数的卡诺度，合并最小的项，得到最简洁的或表达式，如左图所示。Y=AB BC AC。(5)绘制逻辑图，如右图所示。14.2公用组合逻辑设备、14.2.1编码器、编码是以二进制代码表示具有特定含义的信息(例如数字、字符、符号等)的过程。能够实现编码功能的电路称为编码器，编码器的输入作为编码信号输出为二进制代码。根据编码，编码器可分为普通编码器

4、和优先级编码器。根据编码格式，可以分为二进制编码器和BCD编码器。输出比特数可分为4线2线编码器、8线3线编码器、16线4线编码器等。1二进制编码器，将信号编译为二进制代码的电路称为二进制编码电路。可以使用n位二进制代码对2n个信号进行编码。3位二进制编码器具有8个输入端I0、I1、I2、I3、I4、I5、I6、I7和3个输出端A2、A1、A0，因此称为8线三线编码器。其功能真值表见下表，输入对古典面有效。使用门电路实现逻辑功能，如下图所示。2优先编码器，优先编码器，优先编码器优先于所有输入信号，当多个输入信号同时出现时，仅编码优先级最高的那些。常用优先级编码器为74LS148、74LS147

5、等。74LS148是常用的8线3线优先编码器，如下表所示，I0I7是编码输入，低电平是有效的。A0A2是编码输出国，低电平也有效，即反码输出。其他功能终端的功能包括：EI为创建输入部，底限有效。优先级为I7I0。也就是说，I7的优先级最高。GS编码器操作标记，低级有效。高水平有效地创建EO输出端子。74LS148的逻辑图如下图所示。14.2.2解码器，编码时使用的每个二进制代码状态被赋予特定含义，即表示特定信号或对象的特定含义。二进制代码的特定意义称为“翻译”的过程称为翻译，实现解码操作的电路称为翻译器。或者，解码器可以通过将输入代码的状态转换为相应的输出信号来表示原始意图。根据需要，输出信号

6、可以是脉冲或高、低电平信号。假设翻译器有N个输入信号和N个输出信号。如果N=2n，则称为完整翻译器。典型的完整翻译器包括2线4线翻译器、3线8线翻译器、4线16线翻译器等。在N2n中，称为部分翻译器，例如20进制转换器(也称为4线10线翻译器)。将二进制代码的各种状态按照原意翻译为相应输出信号的电路称为二进制解码器。二进制解码器的逻辑特征是，如果有N个输入，则输出信号为2n，对应于每个输入组合，只有1个输出为1，其他全部为0。以下以双线4线解码器和解码器芯片74LS138为例，说明了二进制解码器的工作原理和电路结构。1二进制解码器，(1) 2线4线解码器，使用门电路实现2线4线解码器的逻辑电路

7、如下图所示。双线4线解码器的功能如下表所示。您可以在上表中编写每个输出函数表达式。、(2)解码器芯片74LS 138、74LS 138是典型的二进制解码器，显示逻辑图和插针图。它有三个输入部A2，A1，A0，8个输出部Y0Y7，所以经常被称为三线8线翻译器，属于全翻译器。输出对低电平有效，G1、G2A和G2B允许输入端。可以在解码器的逻辑图中构建每个输入的逻辑表达式。74LS138解码器的真值表如下表所示。，如果这三个控制团之一无效，芯片禁止解码，输出全部为1。示例14-3组合逻辑电路的真值表如下表所示，使用翻译器和门电路设计逻辑电路。、解释 (1)为每个输出编写最小项目表达式，然后将其转换为

8、非格式和非格式。选择、(2)三线8线解码器74LS138。设定A=A2、B=A1、C=A0。将l，F，G的逻辑表达式与74LS138的输出表达式进行比较，结果为：、2显示解码器、数字电路中的数字数量都显示为一定的代码，因此这些数字必须先解码，然后才能发送到数字显示器上显示。(威廉莎士比亚、数字电路、数字电路、数字电路、数字电路、数字电路、数字电路、数字电路、数字电路、数字电路)将数字数量翻译成数字显示器可以识别的信号的翻译器称为数字显示翻译器。常用的数字显示器有多种类型。如图所示，可以分为字体重叠、光栅、线段等。根据发光材料，可分为半导体显示器(也称为LED显示器)、荧光显示器、液晶显示器、气

9、体放电管显示器等。目前使用最广泛的是由发光二极管组成的7段数字显示器。(1) LED数码管、LED数码管由广泛使用的发光二极管发光二极管发光二极管发光二极管发光二极管(LED)段组成，具有低工作电压、小尺寸、高可靠性、长寿命、快速响应等优点。7段数字显示器是以一定的方式排列7个发光二极管(增加8个小数点)。7段A、B、C、D、E、F、G(包括小数点DP)分别对应于一个发光二极管，使用不同发光段的组合显示不同的阿拉伯数字。下图展示了LED数位管的外观和接脚图。、LED数码管可以根据内部连接分为总阴极和总阳极两种类型，总阴极和总阳极两种类型的数码管的内部连接方式分别如下图所示。(2)第7段显示解码

10、器，第7段显示解码器品种多，功能不同，现在以74LS47为例说明了此显示器解码器的功能。7段显示解码74LS47是与同时阳极数字显示器一起使用的通用解码器，其功能是将输入的4位二进制代码转换为7段显示器的段代码。接脚图如下图所示。和下表是74LS47解码器的逻辑菜单。74LS47的解码驱动电路如下图所示。二进制代码在输入部A0、A1、A2、A3中输入，然后通过74LS47解码生成7个低级输出，限制流电阻分别连接到显示器上相应的ag 7段，其中至少7段在低工作日时对应于低级别的段亮。DP是小数点控制端，低级别时亮。LT是测试灯输入端，可以检测显示器7个发光段的好坏。RBI是隐藏的输入，用于控制发

11、光显示的亮度或禁止解码器输出。BI/RBO具有多位显示器的“删除无效零”功能(在显示多位小数时，整数前后的零没有意义)。称为“无效0”)。测试灯光时，BI/RBO必须是经典的。14.2.3加法器，1半加法器，半加法器的真值表见下表。表中的A和B分别表示加法和加法输入，S是求和输出，C是舍入到相邻高位的输出。您可以使用真值表直接编写输出逻辑函数表达式，如下图所示。下图显示了半加拿大逻辑图形符号。2全加法器，多位数加法运算时，除了最低的位置外，其他人都要考虑从较低的地方发送的四舍五入。整个加法器可以实现这一功能。整个加法器的真值表如下表所示。表格中的Ai和Bi分别表示相加数和相加输入，Ci1表示相

12、邻低排名中的舍入输入。Si是和输出，Ci是舍入到相邻高位置的输出。、添加多个位数的最简单方法是级联多个完整加法器，构成串行舍入加法器。下图显示了4位串行舍入加法器。如图所示，两个4位加法器A3A2A1A0和B3B2B1B0都作为该全加器的输入发送，以进行数字串行传输。整个加法器的个数等于加法器的位数。最低位全加法器的Ci-1端必须得到0。串行进位加法器的电路比较简单，但速度较慢。为了提供速度，人们还设计了多位数高速四舍五入(又称前进)的加法器。快速舍入是指在加法计算过程中，所有级别的舍入信号同时传输到所有加法器的舍入输入。目前，综合加法器大部分采用了这种方法。74LS283是典型快速舍入的集成

13、加法器，显示了逻辑接脚图，如下图所示。、数据选择器是选择多个输入数字信号之一并将其发送到输出端。该原理类似于下图所示的单极多次投掷开关，通过开关切换将其中一个输入信号传递到输出。14.2.4数据选择器、2n个输入和1个输出的多个选择器，通常N个选择控制端(也称为控制器和地址)用于信号选择。向输出端发送选定的输入信号。常用的数据选择器有多种类型，例如4线1、8线1、16线1等。14选择1数据选择器，下图显示了由或语句组成的4选择1多路转换器数据选择器。4选择1多路复用器数据选择器的功能如下表所示。18选择1数据选择器，74LS151具有8个数据输入部D0D7具有的典型集成8选择1数据选择器。3个

14、地址输入部A2、A1、A0；两个互补的输出端Y和分别输出为源代码和半代码。一个门控输入端g，g仍然对行级有效。下图显示了74LS151的端号图。74LS151的菜单如下表所示。可以根据菜单创建输出逻辑表达式。示例14-4 8选择1使用数据选择器74LS151实现逻辑函数，解释 (1)逻辑函数L的真值表如下表所示。(2)将输入变量连接到数据选择器的地址输入(例如A=A2，B=A1，C=A0)。输出变量附加到数据选择器的输出末尾(例如L=Y)。在真理表中，输入对应于L值为1的最小项目的数据，输入对应于结束1、L值为0的最小项目的数据输入结束0。也就是说，D3=D5=D6=D7=1；D0=D1=D2=D4=0。(3)绘制连接图，如下图所示。14.2.5数字比较器，用于比较两组二进制数据大小的数字电路称为数字比较器。11位数字比较器、A、B是输入变量，输出变量FAB、FAB、FA=B分别表示AB、AB和AB的比较结果。其价值表见下表。可以从