电子技术基础与技能第9单元 组合逻辑电路.ppt

1、电子技术基础与技能,人民邮电出版社,第9单元 组合逻辑电路,知识目标： 了解组合逻辑电路的种类，掌握组合逻辑电路的分析方法和步骤。 了解编码器的基本功能。 了解译码器的基本功能。 了解常用数码显示器件的基本结构和工作原理。 技能目标： 能识别典型集成编码电路的引脚功能，会正确使用集成编码器。 能识别典型集成译码电路的引脚功能，会正确使用集成译码器。 能搭接数码管显示电路，会应用译码显示器。 能根据功能要求设计逻辑电路，会安装电路，实现所要求的逻辑功能。,第1节 组合逻辑电路的基本知识,一、组合逻辑电路的分析 二、组合逻辑电路的设计,一、组合逻辑电路的分析,发光二极管发光情况,实验现象 通过观察

2、，可以发现：只有1 个开关接通时，发光二极管不亮；有2 个或3 个开关接通时，发光二极管变亮。,知识探究,组合逻辑电路的分析，是指已知逻辑电路，对其逻辑功能的判断过程。通常组合逻辑电路的分析，按下述4 个步骤进行。 （1）根据给定的逻辑电路，写出逻辑函数表达式。 （2）对得到的逻辑函数表达式进行化简。 （3）列真值表。 （4）判断逻辑电路的逻辑功能。,组合逻辑电路的分析步骤，可用图9.3 所示的框图来形象表示。,二、组合逻辑电路的设计,组合逻辑电路的设计，就是根据给定的逻辑功能要求，找出用最少的逻辑门来实现该逻辑功能的电路。通常组合逻辑电路的设计按下述4 个步骤进行。 （1）列真值表。 （2）

3、写逻辑函数表达式。根据真值表写出逻辑函数表达式。 （3）化简逻辑函数。 （4）画出逻辑图。 组合逻辑电路的分析步骤，可用图9.5 所示的框图来形象表示。,实际应用中，逻辑门是以集成块形式出现的，两种不同类型的逻辑门，至少需要两个集成块。由于一个集成块内通常有多个相同的逻辑门，因此借助摩根定律，将化简后的逻辑函数表达式转换为与非表达式，用同一种类型的逻辑门来实现相应的逻辑功能，制作电路时反而更容易实现。 例如，对Y = AB + AC 两次取非，可得 根据上式，只要用1 块集成与非逻辑门74LS00 就能实现举重裁判表决器的逻辑功能，其逻辑图和制作电路连接分别如图9.7、图9.8 所示。,第2节

4、 编码器,一、二进制编码器 二、二十进制编码器,一、二进制编码器,发光二极管VD1、VD0 发光情况,实验现象,每次操作观察到的结果如表9.3 所示。,知识探究,1编码器的基本功能 如果将演示过程中开关SR 闭合，红色发光二极管VDR 亮，看做有红色信号灯控制信号IR 输入；发光二极管VD1 不亮，看作是输出Y1=0；发光二极管VD0 亮，看作是输出Y0=1。则：闭合开关SR 操作，可实现对红色信号灯控制信号的编码，其二进制代码为“01”。同理，闭合开关SY 操作，可实现对黄色信号灯控制信号的编码，其二进制代码为“10”；闭合开关SG操作，可实现对绿色信号灯控制信号的编码，其二进制代码为“11

5、”。于是，表9.3 可转换为表9.4 所示的二进制编码真值表。表中，无输入指没有开关闭合，此时输出的代码为“00”。,一般而言，n 位编码器可以对2n 个输入信号进行编码，即编码器有2n 个输入、n 个输出。图9.10 所示是3 位二进制编码器示意图，可以对8 个输入信号进行编码。由于有8 个输入、3个输出，通常称其为8 线-3 线编码器，其编码真值表如表9.5所示。,2优先编码器,为了方便使用，通常给输入信号排定一个优先顺序，当同时有几个信号输入时，编码器只对优先级高的信号进行编码。例如，若排定I7 I0 的优先顺序是I7 最高I6 次之，依此类推，I0 最低，则表9.5 所示的8 线-3

6、线编码真值表可转换为表9.6所示的8 线-3 线优先编码真值表。表中的“”号表示：当有优先级高的输入信号输入时，优先级低的输入信号有输入或无输入，都不会影响编码器的输出。,能够实现优先编码的编码器称为优先编码器。在实际应用中，为方便使用，优先编码器已制成了集成电路，以一个逻辑部件形式存在，如8 线-3 线优先编码器74LS148、74LS348 等。,3集成8 线-3 线优先编码器 集成8 线-3 线优先编码器74LS148、74LS348 的引脚排列完全相同。如图9.11 所示是752S148 的引脚排列和逻辑符号图。,74LS148、74LS348 的逻辑功能如表9.7 所示。两者的区别在

7、于：74LS348 在禁止状态、使能状态且输入全为高电平时输出为高阻状态。,注：星号“*”位置对74LS348 而言是：高阻态。,二、二十进制编码器,二十进制编码器的基本功能是将10 个十进制数码转换为8421BCD 码。因有10 个输入、4位输出，通常称为10 线-4 线8421BCD 编码器，其示意图如图9.13 所示。,常用的二十进制编码器是集成10 线-4 线8421BCD 优先编码器，如74LS147、CC40107 等。74LS147 的引脚排列如图9.14 所示，其功能如表9.8 所示。,第3节 译码器,一、二进制译码器 二、二十进制译码器 三、显示译码器,一、二进制译码器,发光

8、二极管发光情况,实验现象 每次操作观察到的结果如表9.9 所示。,知识探究,1译码器的基本功能 在演示过程中，开关闭合时输入的是低电平“0”，开关断开时输入的是高电平“1”。如果将发光二极管“亮”，看作有高电平“1”输出，则表9.9 可转换为表9.10 所示的二进制译码真值表。,这4 个表达式是图9.15 所示的二进制译码演示电路搭建的依据。,一般而言，译码器可以将n 位输入代码翻译成2n 个输出信号，即译码器有n 位输入、2n 个输出。图9.16所示是3 位二进制译码器示意图，可以将输入的3 位二进制代码，翻译成8 个输出信号。由于有3 位输入、8 个输出，通常称其为3 线-8 线译码器，其

9、译码真值表如表9.11 所示。,2集成译码器,（1）74LS139 集成2 线-4 线译码器74LS139 内含有2 个相同的译码器，实物图、引脚排列、逻辑符号如图9.17 所示。74LS139 中一个译码器的功能表如表9.12 所示。,（2）74LS138 集成3 线-8 线译码器74LS138 的实物图、引脚排列、逻辑符号如图9.18 所示，其功能表如表9.13 所示。,（3）74LS154 集成4 线-16 线译码器74LS154 的实物图、引脚排列如图9.19 所示，其功能表如表9.14所示。,二、二十进制译码器,二十进制译码器的功能是将BCD 码翻译成10 个输出信号，对应于原编码的

10、输入信号。由于有4 位输入、10 个输出，通常称为4 线-10 线译码器。在实际应用中，集成4 线-10 线译码器有74LS42、74LS43 等，其中74LS42 为8421BCD 码译码器。 74LS42 的实物图、引脚排列、逻辑符号如图9.20 所示，其功能表如表9.15 所示。,三、显示译码器,能够实现显示译码的组合逻辑电路称为显示译码器。通常，需要显示译码时，电路由两部分组成：一部分是显示器件；另一部分是译码器件。,观察数码管显示的数码,知识探究 1显示器件 显示器件用来显示所需的数字、符号、文字等。显示器件有多种，常用的有LED 数码管（显示数字）、LED 阵列（显示符号、文字）等

11、，如图9.22 所示。,LED 数码管的内部相当于有7 段发光二极管，排列成“日”字形，通过点亮不同段的发光二极管，显示出相应的数字，如图9.23 所示。,LED 数码管有共阳极、共阴极两种。共阳极数码管内7 段发光二极管的正极连接在一起后，引出一个引脚，7 段发光二极管的负极分别引出一个引脚，各引脚的排列和内部连接示意图如图9.24 所示。,共阴极数码管内7 段发光二极管的负极连接在一起后，引出一个引脚，7 段发光二极管的正极分别引出一个引脚，各引脚的排列和内部连接示意图如图9.25 所示。,2显示译码器 显示译码器需要与显示器件配合才能实现显示译码功能。与LED 数码管配合，实现显示译码功

12、能的常用显示译码器有74LS47、74LS247、74LS48 等。由于有4 位输入、7 个输出，通常称为4 线-7 线译码器。,（1）74LS47 74LS47、74LS247 的引脚排列如图9.26 所示，它们的区别只是显示“6”、“9”的字形不同，74LS47 显示的字形是“ ”、“ ”，而74LS247 显示的字形是“ ”、“ ”。74LS47 的功能表如表9.16所示。,注：星号“*”处，对74LS247 而言，将“断”替换为“通”。,（2）74LS48 74LS48 的实物图引脚排列和逻辑符号图如图9.27 所示，其功能表如表9.17 所示。,技能实训,实训1用与非门制作3 人表决

13、器,1实训目的 （1）掌握集成与非门74LS00、74LS10 的引脚识别与使用。 （2）掌握组合逻辑电路的安装技巧与功能测试。 2器材准备,4内容与步骤 （1）根据图9.29 所示的电路，列出元器件清单，备好元器件，检查各元器件的好坏。 （2）根据图9.29 所示的电路，画出装配图。在确定集成块引脚的连线时，应注意所选的引脚必须属于同一个与非门。 （3）根据装配图完成电路安装。 （4）检查电路安装是否正确。主要检查三极管、发光二极管的引脚是否装错，集成块引脚之间是否搭焊等。 （5）检查无误后，接通电源。 （6）根据表9.20 所示，完成3 人表决器的逻辑功能测试。 （7）实训结束后，整理好本

14、次实训所用的器材、仪表，清扫工作台，打扫实训室。,实训2 搭接数码管显示电路,1实训目的 （1）掌握显示译码器74LS47 的引脚识别与使用。 （2）掌握数码管引脚的识别与选用。 （3）学会搭接数码管显示电路。 2器材准备,4内容与步骤 （1）根据图9.30 所示的电路，列出元件清单，备好元件，检查各元件的好坏。 （2）根据图9.30 所示的电路，画出装配图。在确定集成块引脚的连线时，应注意所选的显示译码器的引脚必须与数码管的引脚配对。 （3）根据装配图完成电路安装。 （4）检查电路安装是否正确。主要检查显示译码器与数码管配对的引脚是否装错，集成块引脚之间是否搭焊等。 （5）检查无误后，接通电

15、源。 （6）根据8421BCD 码编码规则，依次波动DIP 开关，观察数码管显示的数码是否与输入的8421BCD 码一致。 （7）实训结束后，整理好本次实训所用的器材、仪表，清扫工作台，打扫实训室。,单元小结,（1）本章重点介绍了组合逻辑电路的基础知识，典型组合逻辑部件编码器、译码器的识别与使用，常用数码显示器件的识别与使用。 （2）组合逻辑电路的输出只与当时的输入有关，而与电路的以前状态无关。输出与输入的关系具有即时性，不具备记忆功能。 （3）组合逻辑电路分析的步骤是：根据给定的逻辑电路，写出逻辑函数表达式；化简逻辑函数表达式；列真值表；判断逻辑电路的逻辑功能。 （4）组合逻辑电路分析的步骤是：根据给定的实际逻辑问题，列出真值表；写出逻辑函数表达式；化简逻辑函数；画出逻辑图。 （5）能够实现编码功能的组合逻