第六章組合邏輯電路

1、電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能西安電子科技大學出版社西安電子科技大學出版社【知識目標知識目標】1.了解邏組合輯電路的特點及其分析方法和設(shè)計步驟；2.了解二進制數(shù)的概念及二進制數(shù)、十進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換；3.了解編碼器、二-十進制編碼器、譯碼器及二-十進制譯碼器的概念； 4.通過編碼器、譯碼器、二-十進制編碼器和譯碼器電路的設(shè)計，了解邏輯電路的基本特點及設(shè)計方法，了解編碼器、譯碼器、二-十進制編碼器、譯碼器電路的組成及電路工作原理。5.能識讀電路原理圖，分析電路的工作原理；6.認識組裝電路所需的元器件及檢測元器件；7.根據(jù)電路原理圖，能在萬用電路板上正確組裝電路；8.熟悉萬用電路板及裝配工藝。

2、 第六章第六章 組合邏輯電路組合邏輯電路電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能西安電子科技大學出版社西安電子科技大學出版社 6.1 6.1組合邏輯電路的基礎(chǔ)知識組合邏輯電路的基礎(chǔ)知識6.1.1組合邏輯電路的結(jié)構(gòu)和特點組合邏輯電路的結(jié)構(gòu)和特點 把邏輯門電路按一定的規(guī)律組合在一起構(gòu)成的具有各種功能的邏輯把邏輯門電路按一定的規(guī)律組合在一起構(gòu)成的具有各種功能的邏輯電路稱為組合邏輯電路。電路稱為組合邏輯電路。1.組合邏輯電路的結(jié)構(gòu)組合邏輯電路的結(jié)構(gòu) 組合邏輯電路由若干個門電路組成，輸出和輸入之間沒有反饋通組合邏輯電路由若干個門電路組成，輸出和輸入之間沒有反饋通路，電路中沒有記憶單元。其結(jié)構(gòu)圖如圖路，電路中

3、沒有記憶單元。其結(jié)構(gòu)圖如圖6.1.1所示。所示。6.1.1組合邏輯電路的結(jié)構(gòu)和特點組合邏輯電路的結(jié)構(gòu)和特點2.組合邏輯電路的特點組合邏輯電路的特點 在組合邏輯電路中任意時刻的輸出狀態(tài)只取決與該時刻的輸入狀態(tài)，在組合邏輯電路中任意時刻的輸出狀態(tài)只取決與該時刻的輸入狀態(tài)，與電路的原來的狀態(tài)無關(guān)，電路無記憶功能。與電路的原來的狀態(tài)無關(guān)，電路無記憶功能。6.1.2 組合邏輯電路的分析組合邏輯電路的分析 組合邏輯電路分析是指根據(jù)已知的組合邏輯電路，運用邏輯電路運組合邏輯電路分析是指根據(jù)已知的組合邏輯電路，運用邏輯電路運算法則，確定其邏輯功能的過程。其目的是試圖確定輸入和輸出之間的邏算法則，確定其邏輯功能

4、的過程。其目的是試圖確定輸入和輸出之間的邏輯關(guān)系。其分析步驟如下：輯關(guān)系。其分析步驟如下：（1）根據(jù)給的邏輯電路圖寫出表達式，由輸入到輸出逐級推出輸出表達）根據(jù)給的邏輯電路圖寫出表達式，由輸入到輸出逐級推出輸出表達式。式。（2）對寫出的邏輯函數(shù)式進行化簡。）對寫出的邏輯函數(shù)式進行化簡。（3）由化簡后的表達式寫出真值表。）由化簡后的表達式寫出真值表。（4）根據(jù)真值表，分析電路的邏輯功能并用文字進行描述。）根據(jù)真值表，分析電路的邏輯功能并用文字進行描述。【例6-1】 試分析圖6.1.2所示組合電路的邏輯功能。圖圖6.1.2ABY001010100111表表6.1.1 6.1.1 真值表真值表（4）

5、確定電路的邏輯功能。）確定電路的邏輯功能。從表中可以看出，當從表中可以看出，當A和和B狀態(tài)相同時，輸出為狀態(tài)相同時，輸出為1，當，當A和和B狀態(tài)不同時狀態(tài)不同時，輸出為，輸出為0。（3）列真值表，如表）列真值表，如表6.1.1所示。所示?！纠?-2】 試分析圖6.1.2所示組合電路的邏輯功能。圖圖6.1.2 （3）列真值表, 如表6.1.2所示。表6.1.2 真值表ABCY00010010010101101000101011011111（4）確定電路的邏輯功能。從表中可以看出，當A、B、C的狀態(tài)相同或A、B都為1或都A、C都為0的時候輸出高電平，其它狀態(tài)的時候輸出低電平。6.1.3 6.1.3

6、 組合邏輯電路的設(shè)計組合邏輯電路的設(shè)計組合邏輯電路的設(shè)計與組合邏輯電路的分析過程剛好相反，是根據(jù)給的的實際邏輯問題，求出實現(xiàn)其邏輯功能的電路。組合邏輯電路的設(shè)計步驟如下：（1）分析設(shè)計要求，根據(jù)實際問題分析理出哪些作為輸入、哪些作為輸出，從而確實輸入、輸出變量并賦值，并確實什么情況下為1，什么情況下為0，將實際問題轉(zhuǎn)化為邏輯問題。（2）根據(jù)邏輯功能的描述列出對應(yīng)的真值表。（3）由真值表寫出邏輯函數(shù)表達式。（4）化簡邏輯函數(shù)表達式。（5）根據(jù)化簡后的邏輯函數(shù)表達式畫出邏輯電路圖。【例6-3】中國好聲音比賽有三個裁判，一個主裁判，兩個副裁判。選手是否能晉級，由每個裁判按一下自己面前的指示燈來決定，

7、燈亮表示裁判允許選手晉級。只有兩個以上裁判（其中要求必須要有主裁判）允許選手晉級時，選手才能成功晉級?！窘馕觥浚?）分析設(shè)計要求，設(shè)輸入、輸出變量并邏輯賦值。輸入變量：主裁判A、副裁判B、副裁判C輸出變量：選手晉級Y邏輯賦值：1表示肯定，0表示否定（2）列真值表，如表6.1.3所示。 表6.1.3 真值表輸入變量輸出變量ABCY00000010010001101000101111011111電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能西安電子科技大學出版社西安電子科技大學出版社 6.2 6.2 二進制數(shù)二進制數(shù)6.2.1二進制數(shù)二進制數(shù)數(shù)碼：數(shù)碼：0和和1規(guī)則：規(guī)則：逢二進一逢二進一例如：例如：1+1

8、=10，10+1=11，11+1=100，101+1=110。根據(jù)所。根據(jù)所示，當相加為示，當相加為2時就向上位進一位，本位為時就向上位進一位，本位為0。以上式中。以上式中“10”讀作讀作“壹零壹零”；“110”讀作讀作“壹壹零壹壹零”電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能西安電子科技大學出版社西安電子科技大學出版社6.2.2二進制數(shù)和十進制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換二進制數(shù)和十進制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換1、二進制數(shù)化為十進制數(shù)規(guī)則：二進制數(shù)的每位數(shù)碼乘以它所在數(shù)位的“權(quán)”再相加，即為相應(yīng)的十進制數(shù)。這種方法稱為“乘權(quán)相加法”。例：把二進制數(shù)11010轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)。解：（11010）2=（124+123+02

9、2+121+020）10 =(16+8+0+2+0)10 =(26)10電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能西安電子科技大學出版社西安電子科技大學出版社2、十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)、十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)規(guī)則：把十進制數(shù)不斷地除以規(guī)則：把十進制數(shù)不斷地除以2，直到出現(xiàn)商，直到出現(xiàn)商等于等于0為止，把每次得到的余數(shù)倒著順序排列為止，把每次得到的余數(shù)倒著順序排列即為其對應(yīng)的二進制數(shù)。這種方法稱為即為其對應(yīng)的二進制數(shù)。這種方法稱為“除二除二取余倒記法取余倒記法”。例：把十進制數(shù)例：把十進制數(shù)37轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)。轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)。解：解：得：（得：（37）10=（100101）2電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)

10、基礎(chǔ)與技能西安電子科技大學出版社西安電子科技大學出版社6.3 編碼器編碼器6.3.1二進制編碼器二進制編碼器 一位二進制代碼有0和1兩種，可以用來表示2個信息；兩位二進制代碼有四種組合，可以用來表示4種信息；而n位二進制代碼有2的n次方種組合，可以用來表示2n個信息。這種二進制編碼在電路上較容易實現(xiàn)。【例6-1】 4線-2線二進制編碼器的設(shè)計。（1）邏輯功能圖根據(jù)題意可知，邏輯框圖如圖6.2.1所示，I0I3代表4個信息，設(shè)高電平有效；Y0、Y1代表2位二進制碼，其4種不同的變量組合即為4種代碼，分別代表輸入端的4個信息。電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能西安電子科技大學出版社西安電子科技大

11、學出版社 圖6.2.1 邏輯框圖（2）邏輯功能真值表任意一個時刻，如果一個輸入端變?yōu)楦唠娖剑敵龆薡0、Y1將按照編碼規(guī)則，將所對應(yīng)的2位二進制碼輸出。編碼器邏輯功能真值表如表6.2.1所示表6.2.1 邏輯功能真值表輸入輸入輸出輸出I0I1I2I3Y1Y0100000010001001010000111電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能西安電子科技大學出版社西安電子科技大學出版社（3）邏輯表達式根據(jù)邏輯功能真值表，可得：（4）邏輯電路圖根據(jù)邏輯表達式，可畫出邏輯電路電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能西安電子科技大學出版社西安電子科技大學出版社6.3.2二-十進制編碼器二一十進制編碼是將十

12、進制的十個數(shù)碼0，1，2，3，4，5，6，7，8，9編成二進制代碼的電路。輸入的是09十個數(shù)碼，輸出的是對應(yīng)的二進制代碼。這二進制代碼又稱二十進制編碼器，簡稱BCD碼。二十進制編碼器的工作原理與二進制編碼器類同，以8421BCD碼編碼器為例。【例6-2】8421BCD碼編碼器邏輯電路如圖6.2.4所示，I0I9是一組互相排斥的變量，其邏輯表達式，即直接寫出每一個輸出信號的最簡與或表達式，為：電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能西安電子科技大學出版社西安電子科技大學出版社8421 BCD編碼器邏輯電路編碼器邏輯電路Y3=I8+I9Y2=I4+I5+I6+I7Y1=I2+I3+I6+I7Y0=I1

13、+I3+I5+I7+I9其真值表如下表所示：電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能西安電子科技大學出版社西安電子科技大學出版社8421BCD編碼器真值表輸入輸入輸出輸出I0I1I2I3I4I5I6I7I8I9Y3Y2Y1Y010000000000000010000000000010010000000001000010000000011000010000001000000010000010100000010000110000000010001110000000010100000000000011001電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能西安電子科技大學出版社西安電子科技大學出版社6.4 譯碼器譯碼

14、器6.3.1二進制譯碼器 把代碼的特定含義翻譯出來的過程叫做譯碼，而實現(xiàn)譯碼操作的電路稱為譯碼器。 把二進制代碼的各種轉(zhuǎn)態(tài)，按照其原意翻譯成對應(yīng)輸出信號的電路，叫做二進制譯碼器。【例6-3】設(shè)計一個三位二進制代碼的譯碼器。1.邏輯功能圖 輸入三位二進制代碼，3位二進制代碼共有8種組合，故輸出是與代碼相應(yīng)的8個信號。因此這種譯碼器也稱為3-8線譯碼器。如圖6.2.5所示。電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能西安電子科技大學出版社西安電子科技大學出版社3-8線譯碼器框圖2.3-8線譯碼器的邏輯真值表輸入輸入輸出輸出A2A1A0Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y000000000001001000000

15、10010000001000110000100010000010000101001000001100100000011110000000電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能西安電子科技大學出版社西安電子科技大學出版社3.邏輯表達式根據(jù)真值表可寫出邏輯表達式為4.譯碼器的邏輯電路 根據(jù)邏輯表達式畫出3-8譯碼器的邏輯電路圖，如圖6.2.6所示。電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能西安電子科技大學出版社西安電子科技大學出版社電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能西安電子科技大學出版社西安電子科技大學出版社6.4.2二-十進制譯碼器 將二-十進制代碼翻譯成10個十進制數(shù)字信號的電路，稱為二-十進制譯碼

16、器。這種譯碼器的輸入是十進制數(shù)的4位二進制代碼，輸出的10個信號，是與十進制數(shù)的10個數(shù)字相對應(yīng)。二-十進制譯碼器框圖如圖6.3.1所示。電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能西安電子科技大學出版社西安電子科技大學出版社二-十進制譯碼器真值表輸入輸入輸出輸出DCBAY9Y8Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0000000000000010001000000001000100000000100001100000010000100000001000001010000100000011000010000000111001000000010000100000000100110000000001010不用10

17、111100110111101111電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能西安電子科技大學出版社西安電子科技大學出版社 表中左邊是輸入的8421BCD碼，右邊是譯碼輸出。10101111六種狀態(tài)沒有使用，是無效的，正常工作情況下不會出現(xiàn)。 由二-十進制譯碼器真值表，可得邏輯表達式。電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能西安電子科技大學出版社西安電子科技大學出版社由邏輯表達式畫出二-十進制邏輯電路圖6.5顯示器顯示器 在數(shù)字計算系統(tǒng)及數(shù)字式測量儀表中，常需要把二進制在數(shù)字計算系統(tǒng)及數(shù)字式測量儀表中，常需要把二進制數(shù)或二數(shù)或二-十進制數(shù)用人們習慣的十進制數(shù)碼的字形直觀的顯十進制數(shù)用人們習慣的十進制數(shù)碼

18、的字形直觀的顯示出來，這一工作常用顯示器來完成。數(shù)字顯示器一般和示出來，這一工作常用顯示器來完成。數(shù)字顯示器一般和計數(shù)器、譯碼器、驅(qū)動器等配合使用，如方框圖計數(shù)器、譯碼器、驅(qū)動器等配合使用，如方框圖6.5.1所示所示。 圖圖6.5.1 顯示電路方框圖顯示電路方框圖 當前廣泛使用的電子鐘表及數(shù)字萬用表等儀器設(shè)備上當前廣泛使用的電子鐘表及數(shù)字萬用表等儀器設(shè)備上的顯示器常采用分段式數(shù)碼顯示器。它是由多段各自獨立的顯示器常采用分段式數(shù)碼顯示器。它是由多段各自獨立發(fā)光的線段，按一定的方式組合構(gòu)成的。如：半導(dǎo)體數(shù)碼發(fā)光的線段，按一定的方式組合構(gòu)成的。如：半導(dǎo)體數(shù)碼管、液晶顯示器等，現(xiàn)在已半導(dǎo)體數(shù)碼管為例介

19、紹顯示器管、液晶顯示器等，現(xiàn)在已半導(dǎo)體數(shù)碼管為例介紹顯示器的工作原理。的工作原理。6.5.1 半導(dǎo)體數(shù)碼管半導(dǎo)體數(shù)碼管圖圖6.5.2 半導(dǎo)體數(shù)碼管實物圖半導(dǎo)體數(shù)碼管實物圖 圖圖6.5.3 七段數(shù)碼管線段排列圖七段數(shù)碼管線段排列圖 半導(dǎo)體數(shù)碼管實物如圖半導(dǎo)體數(shù)碼管實物如圖6.5.2所示。半導(dǎo)體數(shù)碼管是將發(fā)光二極所示。半導(dǎo)體數(shù)碼管是將發(fā)光二極管排列成管排列成“日日”字形狀制成的，如圖字形狀制成的，如圖6.5.3所示是七段數(shù)碼管線段排所示是七段數(shù)碼管線段排列圖。發(fā)光線段按一定的組合發(fā)光，可顯示從列圖。發(fā)光線段按一定的組合發(fā)光，可顯示從09相應(yīng)的十進制數(shù)相應(yīng)的十進制數(shù)。例如當。例如當a、b、c、d、g

20、線段發(fā)光時，能顯示數(shù)字線段發(fā)光時，能顯示數(shù)字“3”。 數(shù)碼管有七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管多一個小數(shù)點數(shù)碼管有七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管多一個小數(shù)點。數(shù)碼管按發(fā)光二極管引腳連接方式有共陽極型和共陰極型兩種。數(shù)碼管按發(fā)光二極管引腳連接方式有共陽極型和共陰極型兩種。圖圖6.5.4所示是共陽極型示意圖，各發(fā)光二極管陽極相連是公共端，所示是共陽極型示意圖，各發(fā)光二極管陽極相連是公共端，接高電平（共陽極），接高電平（共陽極），ah各引腳中任一腳接低電平，該發(fā)光二極各引腳中任一腳接低電平，該發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)光。圖管導(dǎo)通發(fā)光。圖6.5.5 共陰極型示意圖。共陰極型示意圖。圖圖6.5.4 共陽極

21、型數(shù)碼管共陽極型數(shù)碼管圖圖6.5.4 共陰極型數(shù)碼管共陰極型數(shù)碼管 半導(dǎo)體數(shù)碼管有亮度高，字形清晰，工作電壓低（半導(dǎo)體數(shù)碼管有亮度高，字形清晰，工作電壓低（1.5V3V），），體積小，壽命長，響應(yīng)速度快等優(yōu)點，因此在數(shù)字化儀器設(shè)備中應(yīng)體積小，壽命長，響應(yīng)速度快等優(yōu)點，因此在數(shù)字化儀器設(shè)備中應(yīng)用廣泛。用廣泛。6.5.2 分段數(shù)碼管的譯碼原理分段數(shù)碼管的譯碼原理數(shù)字數(shù)字輸入輸入輸出輸出D C B Aa b c d e f g01234567890 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 1 1 1 1 1 00 1 1 0 0 0 01 1 0 1 1 0 11 1 1 1 0 0 10 1 1 0 0 1 11 0 1 1 0 1 11 0