电子技术基础9组合逻辑电路课件

教材：教材：电子技术基础电子技术基础(模拟部分模拟部分)电子技术基础电子技术基础(数字部分数字部分)主编：康华光主编：康华光电子技术基础9组合逻辑电路课件第九章第九章 组合逻辑电路组合逻辑电路(combinition logic circuit)9.19.1组合逻辑电路的特点组合逻辑电路的特点9.29.2、组合逻辑电路的分析方法、组合逻辑电路的分析方法9.3 9.3 组合逻辑电路的设计方法组合逻辑电路的设计方法9.4 组合逻辑模块及其应用组合逻辑模块及其应用电子技术基础9组合逻辑电路课件9.19.1组合逻辑电路的特点组合逻辑电路的特点 电电路路任任一一时时刻刻的的输输出出状状态态只只决决定定于于该该时时刻刻各各输输入入状态的组合，而与电路的原状态无关状态的组合，而与电路的原状态无关。组组合合电电路路就就是是由由门门电电路路组组合合而而成成，电电路路中中没没有有记记忆忆单单元元，没没有有反馈通路。反馈通路。每一个输出变量是全部或部分每一个输出变量是全部或部分输入变量的函数：输入变量的函数：L1 1=f1 1（A1 1、A2 2、Ai）L2 2=f2 2（A1 1、A2 2、Ai）Lj=fj（A1 1、A2 2、Ai）电子技术基础9组合逻辑电路课件9.2、组合逻辑电路的分析方法一、基本分析方法一、基本分析方法分析：给定逻辑电路分析：给定逻辑电路-逻辑功能逻辑功能步骤：步骤：1、给出逻辑电路、给出逻辑电路-输出逻辑函数式输出逻辑函数式 一般从输入端逐级写出各个门输出对其输入的逻辑表达式，从而写出整个逻一般从输入端逐级写出各个门输出对其输入的逻辑表达式，从而写出整个逻辑电路的输出对输入变量的逻辑函数式。必要时可进行化简，求出最简输出逻辑电路的输出对输入变量的逻辑函数式。必要时可进行化简，求出最简输出逻辑函数式。辑函数式。2、列出真值表、列出真值表 将输入变量的状态以自然二进制数顺序的各种取值组合代入输出函数式，求将输入变量的状态以自然二进制数顺序的各种取值组合代入输出函数式，求出相应的输出状态，并填入表中，得到真值表。出相应的输出状态，并填入表中，得到真值表。3、分析逻辑功能、分析逻辑功能 通常通过分析真值表的特点来说明电路的逻辑功能通常通过分析真值表的特点来说明电路的逻辑功能电子技术基础9组合逻辑电路课件二、分析举例二、分析举例分析图分析图9.2.1逻辑电路功能逻辑电路功能电子技术基础9组合逻辑电路课件（2）列列真真值值表表，将将A B C各各种种取取值值组组合合代代入入式式中，可列出真值表。中，可列出真值表。（3）逻辑功能分析。）逻辑功能分析。由由真真值值表表可可看看出出：在在输输入入A、B、C三三个个变变量量中中，有有奇奇数数个个1时时，输输出出Y为为1，否否则则Y为为0，因因此电路为三位判奇电路，称为奇校验电路此电路为三位判奇电路，称为奇校验电路电子技术基础9组合逻辑电路课件例例9.2.29.2.2：组合电路如图所示，分析该电路的逻辑功能。组合电路如图所示，分析该电路的逻辑功能。电子技术基础9组合逻辑电路课件（2）化简与变换：（3）由表达式列出真值表。（4）分析逻辑功能：当A、B、C三个变量不一致时，电路输出为“1”，所以这个电路 称为“不一致电路”。解：（1）由逻辑图逐级写出逻辑表达式。为了写表达式方便，借助中间变量P。电子技术基础9组合逻辑电路课件电子技术基础9组合逻辑电路课件（2 2）真值表）真值表）真值表）真值表（3 3）逻辑功能分析：有真值表可看出，图电路所示电路）逻辑功能分析：有真值表可看出，图电路所示电路）逻辑功能分析：有真值表可看出，图电路所示电路）逻辑功能分析：有真值表可看出，图电路所示电路A A、B B、C C三个输入中有偶数个三个输入中有偶数个三个输入中有偶数个三个输入中有偶数个1 1时，输出时，输出时，输出时，输出Y Y为为为为1 1，否则为，否则为，否则为，否则为0 0。因此。因此。因此。因此电路为三位判偶电路，也称偶校验电路。电路为三位判偶电路，也称偶校验电路。电路为三位判偶电路，也称偶校验电路。电路为三位判偶电路，也称偶校验电路。电子技术基础9组合逻辑电路课件电子技术基础9组合逻辑电路课件例例9.3.19.3.1：设设计计一一个个三三人人表表决决电电路路，结结果果按按“少少数数服服从从多多数数”的的原原则则决决定。定。解：解：（1 1）列真值表：）列真值表：（3）化简。）化简。（2 2）由真值表写出逻辑表达式：）由真值表写出逻辑表达式：9.3 组合逻辑电路的设计方法小规模（SSI）中规模（MSI）大规模（LSI）超大规模（VLSI）设计过程的基本步骤：电子技术基础9组合逻辑电路课件 如果，要求用与非门实现该逻辑电路，就应将表达式转换成与非与非表达式：画出逻辑图如图所示。得最简与或表达式：（4 4）画出逻辑图。）画出逻辑图。电子技术基础9组合逻辑电路课件解：（1）列真值表：例9.3.2：设计一个电话机信号控制电路。电路有I0（火警）、I1（盗警）和I2（日常业务）三种输入信号，通过排队电路分别从L0、L1、L2输出，在同一时间只能有一个信号通过。如果同时有两个以上信号出现时，应首先接通火警信号，其次为盗警信号，最后是日常业务信号。试按照上述轻重缓急设计该信号控制电路。要求用集成门电路7400（每片含4个2输入端与非门）实现。电子技术基础9组合逻辑电路课件（2）由真值表写出各输出的逻辑表达式：（3）根据要求，将上式转换为与非表达式：电子技术基础9组合逻辑电路课件（4）画出逻辑图。电子技术基础9组合逻辑电路课件例9.3.3：设计一个将余3码变换成8421BCD码的组合逻辑电路。解：解：（1）根据题目要求，列出真值表：）根据题目要求，列出真值表：电子技术基础9组合逻辑电路课件（2）用卡诺图进行化简。（注意利用无关项）电子技术基础9组合逻辑电路课件（3）由逻辑表达式 画出逻辑图。电子技术基础9组合逻辑电路课件9.4 组合逻辑模块及其应用组合逻辑模块及其应用 9.4.1 9.4.1 编码器编码器 一.编码器的基本概念及工作原理 电子技术基础9组合逻辑电路课件电子技术基础9组合逻辑电路课件电子技术基础9组合逻辑电路课件电子技术基础9组合逻辑电路课件电子技术基础9组合逻辑电路课件电子技术基础9组合逻辑电路课件 五、分析：五、分析：当编码器某一个输入信号为当编码器某一个输入信号为1 1而其他输入信号都为而其他输入信号都为0 0时，则由一组对应的数码输出，如时，则由一组对应的数码输出，如I I7 7=1=1时，时，Y Y3 3Y Y2 2Y Y1 1Y Y0 0=0111=0111。输出数码各位的权从最高位到。输出数码各位的权从最高位到最低位分别为最低位分别为8 8、4 4、2 2、1 1。因此图所示的电路。因此图所示的电路为为8421BCD8421BCD码编码器，该编码器的输入码编码器，该编码器的输入I I0 0-I-I9 9这这1010个编码信号也是互相排斥的。个编码信号也是互相排斥的。电子技术基础9组合逻辑电路课件例：例：设计一个键控设计一个键控8421BCD8421BCD码编码器。码编码器。电子技术基础9组合逻辑电路课件（2）由真值表写出各输出的逻辑表达式为：解：解：（1 1）列出真值表：）列出真值表：电子技术基础9组合逻辑电路课件重新整理得：重新整理得：（3 3）由表达式画）由表达式画 出逻辑图：出逻辑图：电子技术基础9组合逻辑电路课件（4 4）增加）增加控制使能标志控制使能标志GS：当按下当按下S0S9任意一个键时，任意一个键时，GS=1，表示有，表示有信号输入；信号输入；当当S0S9均没均没按下时，按下时，GS=0，表示没有信号表示没有信号输入。输入。电子技术基础9组合逻辑电路课件三优先编码器允许同时输入两个以上信号，并按优先级输出。集成优先编码器举例74148（8线-3线）(0优先)注意：该电路为反码输出。EI为使能输入端(低电平有效)，EO为使能输出端(高电平有效)，GS为优先编码工作标志(低电平有效)。电子技术基础9组合逻辑电路课件三优先编码器三优先编码器三优先编码器三优先编码器允许同时输入两个以上信号，允许同时输入两个以上信号，允许同时输入两个以上信号，允许同时输入两个以上信号，并按优先级输出。并按优先级输出。并按优先级输出。并按优先级输出。集成优先编码器举例74148（8线-3线）注意：该电路为反码输出。EI为使能输入端(低电平有效)，EO为使能输出端(高电平有效)，GS为优先编码工作标志(低电平有效)。电子技术基础9组合逻辑电路课件电子技术基础9组合逻辑电路课件9.4.2 译码器一译码器的基本概念及工作原理一译码器的基本概念及工作原理译码器将输入代码转换成特定的输出信号例：例：2 2线线44线译码器线译码器电子技术基础9组合逻辑电路课件写出各输出函数表达式：写出各输出函数表达式：画出逻辑电路图：电子技术基础9组合逻辑电路课件二、集成译码器二、集成译码器1.1.二进制译码器二进制译码器741383741383线线88线译码器线译码器电子技术基础9组合逻辑电路课件电子技术基础9组合逻辑电路课件2.84212.8421BCD译码器译码器74427442电子技术基础9组合逻辑电路课件电子技术基础9组合逻辑电路课件3 3构成数据分配器构成数据分配器构成数据分配器构成数据分配器 数据分配器将一路输入数据根据地址选择码分配给多路数据输出中的某一路输出。电子技术基础9组合逻辑电路课件用译码器设计一个用译码器设计一个“1线线-8线线”数据分配器数据分配器电子技术基础9组合逻辑电路课件四、数字显示译码器四、数字显示译码器四、数字显示译码器四、数字显示译码器常用的数字显示器有多种类型，按显示方式分，有字型重叠式、点阵式、分段式等。按发光物质分，有半导体显示器，又称发光二极管(LED)显示器、荧光显示器、液晶显示器、气体放电管显示器等。1 1七段数字显示器原理七段数字显示器原理电子技术基础9组合逻辑电路课件按内部连接方式不同，七段数字显示器分为按内部连接方式不同，七段数字显示器分为共阴极共阴极和和共阳极共阳极两种。两种。2 2七段显示译码器7448七段显示译码器7448是一种与共阴极数字显示器配合使用的集成译码器。电子技术基础9组合逻辑电路课件电子技术基础9组合逻辑电路课件74487448的逻辑功能：的逻辑功能：的逻辑功能：的逻辑功能：（1）正常译码显示。LT=1，BI/RBO=1时，对输入为十进制数l15的二进制码（00011111）进行译码，产生对应的七段显示码。（2）灭零。当LT=1，而输入为0的二进制码0000时，只有当RBI=1时，才产生0的七段显示码,如果此时输入RBI=0，则译码器的ag输出全0，使显示器全灭；所以RBI称为灭零输入端。（3）试灯。当LT=0时，无论输入怎样，ag输出全1，数码管七段全亮。由此可以检测显示器七个发光段的好坏。LT称为试灯输入端。电子技术基础9组合逻辑电路课件（4）特殊控制端BI/RBO。BI/RBO可以作输入端，也可以作输出端。作输入使用时，如果BI=0时，不管其他输入端为何值，ag均输出0，显示器全灭。因此BI称为灭灯输入端。作输出端使用时，受控于RBI。当RBI=0，输入为0的二进制码0000时，RBO=0，用以指示该片正处于灭零状态。所以，RBO 又称为灭零输出端。电子技术基础9组合逻辑电路课件将BI/RBO和RBI配合使用，可以实现多位数显示时的“无效0消隐”功能。具有无效0消隐功能的多位数码显示系统电子技术基础9组合逻辑电路课件 9.4.3 9.4.3 数据选择器数据选择器一、一、数据选择器的基本概念及工作原理数据选择器的基本概念及工作原理 数据选择器根据地址选择码从多路输入数据中选择一路，送到输出。电子技术基础9组合逻辑电路课件例：四选一数据选择器根据功能表，可写出输出逻辑表达式：电子技术基础9组合逻辑电路课件由逻辑表达式画出逻辑图：由逻辑表达式画出逻辑图：电子技术基础9组合逻辑电路课件二、集成数据选择器二、集成数据选择器二、集成数据选择器二、集成数据选择器集成数据选择器集成数据选择器74151（8选选1数据选择器）数据选择器）电子技术基础9组合逻辑电路课件电子技术基础9组合逻辑电路课件三、数据选择器的应用三、数据选择器的应用1数据选择器的通道扩展数据选择器的通道扩展用两片用两片74151组成组成“16选选1”数据选择器数据选择器电子技术基础9组合逻辑电路课件2 2实现组合逻辑函数实现组合逻辑函数实现组合逻辑函数实现组合逻辑函数（1）当逻辑函数的变量个数和数据选择器的地址输入变量个数相同时，可直接用数据选择器来实现逻辑函数。例9.3.1 试用8选1数据选择器74151实现逻辑函数：L=AB+BC+AC解：将逻辑函数转换成 最小项表达式：=m3+m5+m6+m7 画出连线图。电子技术基础9组合逻辑电路课件（2 2）当逻辑函数的变量个数大于数据选择器的地）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。址输入变量个数时。例例9.3.29.3.2 试用试用4 4选选1 1数据选择器实现逻辑函数：数据选择器实现逻辑函数：解：将A、B接到地址输入端，C加到适当的数据输入端。作出逻辑函数L的真值表，根据真值表画出连线图。电子技术基础9组合逻辑电路课件9.4.4 9.4.4 加法器加法器一、加法器的基本概念及工作原理一、加法器的基本概念及工作原理加法器实现两个二进制数的加法运算 1半加器只能进行本位加数、被加数的加法运算而不考虑低位进位。列出半加器的真值表：画出逻辑电路图。由真值表直接写出表达式:电子技术基础9组合逻辑电路课件如果想用与非门组成半加器，则将上式用代数如果想用与非门组成半加器，则将上式用代数法变换成与非形式：法变换成与非形式：由此画出用与非门组成的半加由此画出用与非门组成的半加器。器。电子技术基础9组合逻辑电路课件2 2全加器全加器能能同时进行本位数和相邻低同时进行本位数和相邻低位的进位信号的加法运算。位的进位信号的加法运算。由真值表直接写出逻辑表达式，再经代数法化简和转换得：由真值表直接写出逻辑表达式，再经代数法化简和转换得：电子技术基础9组合逻辑电路课件根据逻辑表达式画出全加器的逻辑电路图：根据逻辑表达式画出全加器的逻辑电路图：电子技术基础9组合逻辑电路课件 二、多位数加法器二、多位数加法器4位串行进位加法器电子技术基础9组合逻辑电路课件本章小结本章小结1组合逻辑电路的特点是，电路任一时刻的输出状态只决定于该时刻各输入状态的组合，而与电路的原状态无关。组合电路就是由门电路组合而成，电路中没有记忆单元，没有反馈通路。2组合逻辑电路的分析步骤为：写出各输出端的逻辑表达式化简和变换逻辑表达式列出真值表确定功能。3组合逻辑电路的设计步骤为：根据设计求列出真值表写出逻辑表达式(或填写卡诺图)逻辑化简和变换画出逻辑图电子技术基础9组合逻辑电路课件4常用的中规模组合逻辑器件包括编码器、译码器、数据选择器、加法器等。5上述组合逻辑器件除了具有其基本功能外，还可用来设计组合逻辑电路。应用中规模组合逻辑器件进行组合逻辑电路设计的一般原则是：使用MSI芯片的个数和品种型号最少，芯片之间的连线最少6用MSI芯片设计组合逻辑电路最简单和最常用的方法是，用数据选择器设计多输入、单输出的逻辑函数；用二进制译码器设计多输入、多输出的逻辑函数。电子技术基础9组合逻辑电路课件作业作业nP192 4.1.1 4.1.3电子技术基础9组合逻辑电路课件