邏輯門電路和組合邏輯器件

1、1. 邏輯門電路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及應(yīng)用電工電子教學(xué)部要解決的問題：要解決的問題：（3）邏輯門邏輯門輸出端能否直接相連？輸出端能否直接相連？（4）邏輯門邏輯門輸出能帶幾個(gè)輸出能帶幾個(gè)邏輯門邏輯門電路？電路？（5）邏輯門邏輯門輸出輸出0、1為幾伏？輸入為幾伏？輸入0、1為為幾伏？幾伏？ （6）邏輯門的邏輯門的電源電壓是幾伏？電源電壓是幾伏？（2）邏輯門輸入端能否懸空？）邏輯門輸入端能否懸空？邏輯門電路和組合邏輯器件邏輯門電路和組合邏輯器件（1）邏輯門有什么作用？）邏輯門有什么作用？1. 邏輯門電路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及應(yīng)用

2、電工電子教學(xué)部與門與門常用邏輯門常用邏輯門. 或門或門3. 非門非門4. 與非門與非門5. 或非門或非門6. 異或門異或門7. 同或門同或門LA BABLABLALA BABLABABABABAB1. 邏輯門電路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及應(yīng)用電工電子教學(xué)部1. 邏輯門：邏輯門：實(shí)現(xiàn)基本邏輯運(yùn)算和復(fù)合邏輯運(yùn)算的單元電路。實(shí)現(xiàn)基本邏輯運(yùn)算和復(fù)合邏輯運(yùn)算的單元電路。2. 邏輯門電路的分類：邏輯門電路的分類：邏輯門電路邏輯門電路MOS邏輯門邏輯門二極管門電路二極管門電路三極管門電路三極管門電路NMOS門門PMOS門門CMOS門門MOS門電路門電路(單極型單極型)TTL門

3、電路門電路(雙極型雙極型)分立門電路分立門電路集成門電路集成門電路缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：工作速度比工作速度比TTL低低 。3. MOS電路的特點(diǎn)：電路的特點(diǎn)：扇出系數(shù)大，抗噪聲容限大。扇出系數(shù)大，抗噪聲容限大。允許電源電壓范圍寬（允許電源電壓范圍寬（3 18V）。）。是電壓控制元件，靜態(tài)功耗小。是電壓控制元件，靜態(tài)功耗小。工藝簡單，集成度高。工藝簡單，集成度高。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)1. 邏輯門電路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及應(yīng)用電工電子教學(xué)部1.CMOS集成電路集成電路: :廣泛應(yīng)用于超大規(guī)模、甚大規(guī)模集成電路廣泛應(yīng)用于超大規(guī)模、甚大規(guī)模集成電路 4000 4000系列系列74HC 7

4、4HCT74VHC 74VHCT速度慢速度慢與與TTL不不兼容兼容抗干擾抗干擾功耗低功耗低74LVC 74VAUC速度加快速度加快與與TTL兼容兼容負(fù)載能力強(qiáng)負(fù)載能力強(qiáng)抗干擾抗干擾功耗低功耗低速度兩倍于速度兩倍于74HC與與TTL兼容兼容負(fù)載能力強(qiáng)負(fù)載能力強(qiáng)抗干擾抗干擾功耗低功耗低低低( (超低超低) )電壓電壓速度更加快速度更加快與與TTL兼容兼容負(fù)載能力強(qiáng)負(fù)載能力強(qiáng)抗干擾功耗低抗干擾功耗低 7474系列系列74LS系列系列74AS系列系列 74ALS2.TTL 集成電路集成電路: :廣泛應(yīng)用于中大規(guī)模集成電路廣泛應(yīng)用于中大規(guī)模集成電路數(shù)字集成電路簡介數(shù)字集成電路簡介降功耗降功耗提速度提速度

5、降功耗降功耗、提速度提速度1. 邏輯門電路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及應(yīng)用電工電子教學(xué)部 邏輯門電路的一般特性邏輯門電路的一般特性1. 1. 輸入和輸出的高、低電平輸入和輸出的高、低電平 輸出高電平的下限輸出高電平的下限值值 VOH(min) 輸入低電平的上限輸入低電平的上限值值 VI L(max) 輸入高電平的下限輸入高電平的下限值值 VI H(min) 輸出低電平的上限輸出低電平的上限值值 VOL(max)輸出輸出高電平高電平+VDD VOH(min)VOL(max) 0 G1門門vO范圍范圍 vO 輸出輸出低電平低電平 輸入輸入高電平高電平VIH(min)

6、VIL(max) +VDD 0 G2門門vI范圍范圍 輸入輸入低電平低電平 vI 74HC系列工作電壓為系列工作電壓為5V時(shí)：時(shí)：VI L=1.5V、 VI H=3.5V、VO L=0.1V、VOH=4.9V2. 噪聲容限噪聲容限 VNH =VOH(min)VIH(min) VNL =VIL(max)VOL(max)1. 邏輯門電路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及應(yīng)用電工電子教學(xué)部 類型參數(shù)74HCVDD=5V74HCTVDD=5V74LVCVDD=3.3V74AUCVDD=1.8VtPLH或tPHL(ns)782.10.9 tPHL 輸出輸出 50% 90% 50%

7、 10% tPLH tf tr 輸入輸入 50% 50% 10% 90% 3.傳輸延遲時(shí)間傳輸延遲時(shí)間通常tpHL=tpLH也可用tpd=(tpHL+tpLH)/2CMOS電路傳輸時(shí)延1. 邏輯門電路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及應(yīng)用電工電子教學(xué)部4.4.功耗功耗 靜態(tài)功耗：靜態(tài)功耗：指當(dāng)電路沒有狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)的功耗，即門電路空指當(dāng)電路沒有狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)的功耗，即門電路空載時(shí)電源總電流載時(shí)電源總電流ID與電源電壓與電源電壓VDD的乘積。的乘積。5.5.延時(shí)延時(shí) 功耗積功耗積是速度功耗綜合性的指標(biāo)，是速度功耗綜合性的指標(biāo)，用符號用符號DP表示。表示。動(dòng)態(tài)功耗：動(dòng)態(tài)功耗：指電路

8、在輸出狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)的功耗。指電路在輸出狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)的功耗。 CMOS電路的靜態(tài)功耗非常低，電路的靜態(tài)功耗非常低，主要是主要是動(dòng)態(tài)功耗。動(dòng)態(tài)功耗。對于對于TTL門電路來說，靜態(tài)功耗是主要的。門電路來說，靜態(tài)功耗是主要的。DP= =t tpdpdP PD D ( (傳輸延遲時(shí)間傳輸延遲時(shí)間功耗功耗) ) 扇出數(shù)：扇出數(shù)：是指其在正常工作情況下，所能帶同類門電路的是指其在正常工作情況下，所能帶同類門電路的最大數(shù)目。最大數(shù)目。取決于驅(qū)動(dòng)門的取決于驅(qū)動(dòng)門的拉電流負(fù)載拉電流負(fù)載和和灌電流負(fù)載灌電流負(fù)載。扇入數(shù)：扇入數(shù)：取決于邏輯門的輸入端的個(gè)數(shù)。取決于邏輯門的輸入端的個(gè)數(shù)。6. 6. 扇入與扇出數(shù)扇入與扇出數(shù)

9、1. 邏輯門電路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及應(yīng)用電工電子教學(xué)部MOS管開關(guān)電路MOS開關(guān)及其等效電路開關(guān)及其等效電路MOS管工作管工作在可變阻區(qū)在可變阻區(qū)輸出低電平輸出低電平MOS管截止管截止輸出高電平輸出高電平I VTI VTN溝道增強(qiáng)溝道增強(qiáng)型型MOS管管 當(dāng)輸入為低電平時(shí)：當(dāng)輸入為低電平時(shí)： MOS管截止，相當(dāng)于開關(guān)管截止，相當(dāng)于開關(guān)“斷開斷開”，輸出為高電平。輸出為高電平。 當(dāng)輸入為高電平時(shí)：當(dāng)輸入為高電平時(shí)：MOS管工作在可變電阻區(qū)，相當(dāng)于管工作在可變電阻區(qū)，相當(dāng)于開關(guān)開關(guān)“閉合閉合”，輸出為低電平。，輸出為低電平。MOS管相當(dāng)于一個(gè)由管相當(dāng)于一個(gè)由I

10、(=vGS)控制的無觸點(diǎn)開關(guān)?？刂频臒o觸點(diǎn)開關(guān)。VT為開啟電壓為開啟電壓1. 邏輯門電路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及應(yīng)用電工電子教學(xué)部CMOS 反相器反相器+VDDDNSNvivOTNTPDPSP 由由N溝道和溝道和P溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型MOS管組成互補(bǔ)管組成互補(bǔ)MOS或或CMOS電電路作為反相器。路作為反相器。工作管工作管負(fù)載管負(fù)載管iDP iDN 0，功耗極低功耗極低。iDPiDN邏輯真值表邏輯真值表vi (A)vO(L)0110AL 邏輯表達(dá)式邏輯表達(dá)式AL1邏輯圖邏輯圖AL1. 邏輯門電路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及應(yīng)用電工電

11、子教學(xué)部CMOS 反相器的電壓反相器的電壓傳輸特性和電流傳輸特性傳輸特性和電流傳輸特性電壓傳輸特性電壓傳輸特性指輸出電壓指輸出電壓 vO 隨輸入電壓隨輸入電壓 vI 變化的曲線。變化的曲線。)v(fvIO 即即電流傳輸特性電流傳輸特性指漏極電流指漏極電流 iD 隨輸入電壓隨輸入電壓 vI 變化的曲線。變化的曲線。AB或或EF段有一管工作在截止區(qū)，段有一管工作在截止區(qū)，iD0BC或或DE段有一管工作在飽和區(qū)，一管段有一管工作在飽和區(qū)，一管工作在可變電阻區(qū)，傳輸特性變化快工作在可變電阻區(qū)，傳輸特性變化快CD段兩管工作在飽段兩管工作在飽和區(qū)，電流達(dá)最大和區(qū)，電流達(dá)最大（轉(zhuǎn)換狀態(tài)）（轉(zhuǎn)換狀態(tài)）1. 邏

12、輯門電路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及應(yīng)用電工電子教學(xué)部1.CMOS 與非門與非門vA+VDDTP1TN1TP2TN2ABLvBvLAB&CMOS 邏輯門邏輯門LA B邏輯表達(dá)式邏輯表達(dá)式 n輸入的與非門必須有輸入的與非門必須有n個(gè)個(gè)NMOS管串聯(lián)和管串聯(lián)和n個(gè)個(gè)PMOS管并聯(lián)。管并聯(lián)。2.2.CMOS 或非門或非門+VDDTP1TN1TN2TP2ABLAB1LA B邏輯表達(dá)式邏輯表達(dá)式 n輸入的或非門必須有輸入的或非門必須有n個(gè)個(gè)NMOS管并聯(lián)和管并聯(lián)和n個(gè)個(gè)PMOS管串聯(lián)。管串聯(lián)。1. 邏輯門電路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及

13、應(yīng)用電工電子教學(xué)部3. 異或門電路異或門電路BA BABAXBAL BABA 或非門或非門與或非門與或非門AB1. 邏輯門電路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及應(yīng)用電工電子教學(xué)部1 1. CMOS漏極開路門漏極開路門(OD門門) 兩門輸出端并聯(lián)兩門輸出端并聯(lián)( (短短接接) )，在一定情況下會(huì)產(chǎn)生，在一定情況下會(huì)產(chǎn)生低阻通路，大電流有可能低阻通路，大電流有可能導(dǎo)致器件的損毀，并且無導(dǎo)致器件的損毀，并且無法確定輸出是高電平還是法確定輸出是高電平還是低電平。低電平。 CMOS漏極開路門和三態(tài)輸出門電路漏極開路門和三態(tài)輸出門電路 01 解決：采用漏極開路解決：采用漏極開路門門

14、(OD(OD門門) )。AB&CD&L1. 邏輯門電路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及應(yīng)用電工電子教學(xué)部C D RP VDD L A B & & (c)(c)輸出連接可以實(shí)現(xiàn)線與功能。輸出連接可以實(shí)現(xiàn)線與功能。CDAB CDAB +VDDVSSTP1TN1TP2TN2ABLA B L (b)(b)與非邏輯不變；與非邏輯不變；RP VDD L A B 漏極開路門輸出連接：漏極開路門輸出連接：21PPL RP VDD L A B C D (a)(a)工作時(shí)必須外接電源和電阻；工作時(shí)必須外接電源和電阻；與非邏輯門與非邏輯門去掉去掉A B L

15、& 邏輯符號邏輯符號漏極開路門漏極開路門1. 邏輯門電路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及應(yīng)用電工電子教學(xué)部2.三態(tài)三態(tài)(TSL)輸出門電路輸出門電路1TP TN VDD L A EN & 1 1 EN A L 1 0011截止截止導(dǎo)通導(dǎo)通111高阻高阻 0 輸出輸出L輸入輸入A使能使能EN0011 10 00截止截止導(dǎo)通導(dǎo)通010截止截止截止截止X1邏輯功能：高電平有效的同相邏輯門。稱邏輯功能：高電平有效的同相邏輯門。稱三態(tài)緩沖門三態(tài)緩沖門。0 1輸出有高、低電平兩種狀態(tài)，還有第三狀態(tài)輸出有高、低電平兩種狀態(tài)，還有第三狀態(tài)高阻態(tài)。高阻態(tài)。1. 邏輯門電

16、路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及應(yīng)用電工電子教學(xué)部常用不同形式的常用不同形式的三態(tài)三態(tài)(TSL)門門1. 邏輯門電路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及應(yīng)用電工電子教學(xué)部 總線功能：總線功能：掛接總線的掛接總線的三態(tài)門任何時(shí)刻只能有一個(gè)三態(tài)門任何時(shí)刻只能有一個(gè)控制端有效，即一個(gè)門傳輸控制端有效，即一個(gè)門傳輸數(shù)據(jù)，因此特別適用于將不數(shù)據(jù)，因此特別適用于將不同的輸入數(shù)據(jù)分時(shí)傳送給總同的輸入數(shù)據(jù)分時(shí)傳送給總線的情況。線的情況。 雙向傳輸功能雙向傳輸功能：當(dāng)當(dāng)控制端控制端G=0時(shí)，時(shí)，1門工作，門工作，2門門禁止，數(shù)據(jù)從禁止，數(shù)據(jù)從A傳送到傳送到B；當(dāng)

17、；當(dāng)G=1時(shí)，時(shí)，1門禁止，門禁止，2門工作，數(shù)據(jù)可以從門工作，數(shù)據(jù)可以從B傳送到傳送到A。三態(tài)三態(tài)(TSL)門的應(yīng)用門的應(yīng)用總線傳輸總線傳輸雙向傳輸雙向傳輸1. 邏輯門電路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及應(yīng)用電工電子教學(xué)部CMOS傳輸門傳輸門( (雙向模擬開關(guān)雙向模擬開關(guān)) ) 電路電路vI /vO vO /vI C C T G 邏輯符號邏輯符號TN、TP結(jié)構(gòu)對稱結(jié)構(gòu)對稱漏、源極可互換漏、源極可互換等效電路等效電路Co/II /O重要用途：重要用途：作模擬開關(guān)作模擬開關(guān)特點(diǎn)：特點(diǎn)：即可傳輸模擬信號又可傳輸數(shù)字信號。即可傳輸模擬信號又可傳輸數(shù)字信號。注意：注意：（1）

18、與機(jī)械開關(guān)不同，導(dǎo)通電阻約幾百歐；與機(jī)械開關(guān)不同，導(dǎo)通電阻約幾百歐； （2）當(dāng)）當(dāng)傳輸門斷開時(shí)，輸出為高阻態(tài)。傳輸門斷開時(shí)，輸出為高阻態(tài)。1. 邏輯門電路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及應(yīng)用電工電子教學(xué)部TTL邏輯門邏輯門1. 邏輯門電路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及應(yīng)用電工電子教學(xué)部輸入級：輸入級：T1和和Rb1組成。用于提高電組成。用于提高電路的開關(guān)速度；路的開關(guān)速度；中間級：中間級：T2和電阻和電阻Rc2、Re2組成，從組成，從T2的集電結(jié)和發(fā)射的集電結(jié)和發(fā)射極同時(shí)輸出兩個(gè)相極同時(shí)輸出兩個(gè)相位相反的信號，作位相反的信號，作為為T T3

19、 3和和T T4 4輸出級的輸出級的驅(qū)動(dòng)信號；驅(qū)動(dòng)信號； Rb1 4k W Rc2 1.6k W Rc4 130 W T4 D T2 T1 + vI T3 + vO 負(fù)載 Re2 1K W VCC(5V) 輸入級輸入級中間級中間級輸出級輸出級TTL反相器的基本反相器的基本電路電路輸出級：輸出級：T3、D、T4和和Rc4構(gòu)成推拉構(gòu)成推拉式的輸出級。用于式的輸出級。用于提高開關(guān)速度和帶提高開關(guān)速度和帶負(fù)載能力。負(fù)載能力。輸入A輸出L0110邏輯真值表邏輯真值表 邏輯表達(dá)式邏輯表達(dá)式 L = A 1. 邏輯門電路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及應(yīng)用電工電子教學(xué)部1. TTL

20、與非門電路與非門電路多發(fā)射極多發(fā)射極BJTA& BALBTTL邏輯門電路邏輯門電路2. TTL或非門或非門 BAL 邏輯表達(dá)式邏輯表達(dá)式L1. 邏輯門電路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及應(yīng)用電工電子教學(xué)部正負(fù)邏輯問題正負(fù)邏輯問題1.1.正負(fù)邏輯的規(guī)定正負(fù)邏輯的規(guī)定正邏輯：正邏輯： 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 00 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0負(fù)邏輯：負(fù)邏輯： 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 11 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 正邏輯體制：正邏輯體制：高電平用邏輯高電平用邏輯1 1表示，低電

21、平用邏輯表示，低電平用邏輯0 0表示。表示。負(fù)邏輯體制：負(fù)邏輯體制：高電平用邏輯高電平用邏輯0 0表示，低電平用邏輯表示，低電平用邏輯1 1表示。表示。例：例：信號信號1. 邏輯門電路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及應(yīng)用電工電子教學(xué)部與非門與非門采用正邏輯采用正邏輯或非門或非門采用負(fù)邏輯采用負(fù)邏輯與非與非 或非或非負(fù)邏輯負(fù)邏輯 正邏輯正邏輯2. 正負(fù)邏輯等效正負(fù)邏輯等效變換變換 與與 或或非非 非非某電路輸入與輸出電平表某電路輸入與輸出電平表1. 邏輯門電路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及應(yīng)用電工電子教學(xué)部 RE & 1 Y0 Y1

22、Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 IC L EN AL G1 G2 控制電路控制電路LAL RE0L AL RE3.邏輯門等效符號強(qiáng)調(diào)低電平有效邏輯門等效符號強(qiáng)調(diào)低電平有效例：例：某某IC的使能控制端的使能控制端 為低電平有效為低電平有效ENAL 控制電路要求：控制電路要求：請求信號請求信號RE高電平有高電平有效和效和允許信號允許信號 低電平有效時(shí)使能端有效。低電平有效時(shí)使能端有效。即即 、 時(shí)時(shí)0 AL1 RE1. 邏輯門電路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及應(yīng)用電工電子教學(xué)部 1) 驅(qū)動(dòng)器件的輸出電壓必須處在負(fù)載器件

23、所要求的輸入電驅(qū)動(dòng)器件的輸出電壓必須處在負(fù)載器件所要求的輸入電壓范圍，包括高、低電壓值壓范圍，包括高、低電壓值( (屬于電壓兼容性的問題屬于電壓兼容性的問題) )。 將將TTL和和CMOS器件混合使用時(shí)，要滿足以下兩個(gè)條件：器件混合使用時(shí)，要滿足以下兩個(gè)條件： 2) 驅(qū)動(dòng)器件必須對負(fù)載器件提供足夠大的拉電流和驅(qū)動(dòng)器件必須對負(fù)載器件提供足夠大的拉電流和灌電流灌電流( (屬于門電路的扇出數(shù)問題屬于門電路的扇出數(shù)問題) )。1.各種門電路之間的接口問題各種門電路之間的接口問題邏輯門電路使用中的幾個(gè)實(shí)際問題邏輯門電路使用中的幾個(gè)實(shí)際問題即：即：(min)(min)OHIHVV(max)(max)OLI

24、LVV即：即：灌電流情況下應(yīng)滿足灌電流情況下應(yīng)滿足(max)()OLIL totalII拉電流情況下應(yīng)滿足拉電流情況下應(yīng)滿足(max)()OHIH totalII1. 邏輯門電路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及應(yīng)用電工電子教學(xué)部1. 用門電路直接驅(qū)動(dòng)顯示器件用門電路直接驅(qū)動(dòng)顯示器件2. 門電路帶負(fù)載時(shí)的接口電路門電路帶負(fù)載時(shí)的接口電路LED R vI 1 VCC LED R vI 1 限流電阻限流電阻2. 2. 機(jī)電性負(fù)載接口機(jī)電性負(fù)載接口繼電器繼電器 限流電阻限流電阻 vI 1 1 1. 邏輯門電路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及應(yīng)用電工電

25、子教學(xué)部抗干擾措施抗干擾措施1.多余輸入端的處理多余輸入端的處理2. 去耦濾波電容去耦濾波電容3. 接地與安裝工藝接地與安裝工藝用用10100F 的電容接在直流電源與地間，消除干擾。的電容接在直流電源與地間，消除干擾。用用0.1F 的電容接在芯片的電源與地間，濾除開關(guān)噪聲。的電容接在芯片的電源與地間，濾除開關(guān)噪聲。1AA 0AA+0.1F1. 邏輯門電路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及應(yīng)用電工電子教學(xué)部組合邏輯電路的分析步驟：組合邏輯電路的分析步驟：組合邏輯電路組合邏輯電路的分析的分析1. 由邏輯圖寫出各輸出端的邏輯表達(dá)式；由邏輯圖寫出各輸出端的邏輯表達(dá)式；2. 化簡

26、和變換邏輯表達(dá)式；化簡和變換邏輯表達(dá)式；3. 列出真值表；列出真值表；4. 根據(jù)真值表或邏輯表達(dá)式，分析確定其邏輯功能。根據(jù)真值表或邏輯表達(dá)式，分析確定其邏輯功能。分析確定電路的的邏輯功能。分析確定電路的的邏輯功能。例例:ABA ABB ABLA AB B AB()()AAB BAB()()AB BAABABABA BL0 000 111 011 10真值表真值表完成異或邏輯功能。完成異或邏輯功能。1. 邏輯門電路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及應(yīng)用電工電子教學(xué)部 1. 1.邏輯抽象：根據(jù)實(shí)際邏輯問題的因果關(guān)系確定輸入、輸邏輯抽象：根據(jù)實(shí)際邏輯問題的因果關(guān)系確定輸入、

27、輸出變量，并定義邏輯狀態(tài)的含義；出變量，并定義邏輯狀態(tài)的含義；2. 根據(jù)邏輯描述列出真值表；根據(jù)邏輯描述列出真值表；3. 由真值表寫出邏輯表達(dá)式由真值表寫出邏輯表達(dá)式；5. 畫出邏輯圖。畫出邏輯圖。4. 根據(jù)器件的類型根據(jù)器件的類型，簡化和變換邏輯表達(dá)式簡化和變換邏輯表達(dá)式；組合邏輯電路的設(shè)計(jì)步驟組合邏輯電路的設(shè)計(jì)步驟： 根據(jù)實(shí)際邏輯問題，根據(jù)實(shí)際邏輯問題，設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)出邏輯功能的最簡單邏輯電路。出邏輯功能的最簡單邏輯電路。組合邏輯電路的設(shè)計(jì)組合邏輯電路的設(shè)計(jì)1. 邏輯門電路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及應(yīng)用電工電子教學(xué)部 例例1 1 試用兩輸入與非門和反相器設(shè)計(jì)一個(gè)指

28、示列車等待試用兩輸入與非門和反相器設(shè)計(jì)一個(gè)指示列車等待進(jìn)站的邏輯電路，進(jìn)站的邏輯電路，3 3個(gè)指示燈一、二、三號分別對應(yīng)特快、直個(gè)指示燈一、二、三號分別對應(yīng)特快、直快和慢車。列車的優(yōu)先級別依次為特快、直快和慢車，要求當(dāng)快和慢車。列車的優(yōu)先級別依次為特快、直快和慢車，要求當(dāng)特快列車請求進(jìn)站時(shí)，無論其它兩種列車是否請求進(jìn)站，一號特快列車請求進(jìn)站時(shí)，無論其它兩種列車是否請求進(jìn)站，一號燈亮燈亮；當(dāng)特快沒有請求，直快請求進(jìn)站時(shí)，無論慢車是否請求，當(dāng)特快沒有請求，直快請求進(jìn)站時(shí)，無論慢車是否請求，二號燈亮二號燈亮；當(dāng)當(dāng)只只有慢車有請求時(shí)，三號燈亮。有慢車有請求時(shí)，三號燈亮。解解：1. 邏輯抽象邏輯抽象 輸

29、入信號：輸入信號：I0、I1、I2 分別為特分別為特快、直快和慢車的進(jìn)站請求信號，有快、直快和慢車的進(jìn)站請求信號，有請求為請求為1，沒有請求為，沒有請求為0。 輸出信號：輸出信號：L0、L1、L2分別為分別為3個(gè)個(gè)指示燈的狀態(tài)，燈亮為指示燈的狀態(tài)，燈亮為1，燈滅為，燈滅為0。2. 根據(jù)題意列出真值表根據(jù)題意列出真值表輸輸 入入輸輸 出出I0I1I2L0L1L20000001100010100010011. 邏輯門電路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及應(yīng)用電工電子教學(xué)部3. 根據(jù)真值表寫出各輸出邏輯表達(dá)式根據(jù)真值表寫出各輸出邏輯表達(dá)式101IIL 2102IIIL L0

30、= I000IL 101IIL 2102IIIL 4. 根據(jù)要求將邏輯表達(dá)式變換為與非形式根據(jù)要求將邏輯表達(dá)式變換為與非形式輸輸 入入輸輸 出出I0I1I2L0L1L20000001100010100010015. 根據(jù)輸出邏輯表達(dá)式畫出邏輯圖根據(jù)輸出邏輯表達(dá)式畫出邏輯圖 I0 L0 L1 I1 I2 L2 & 1 1 1 & & 1 1 1. 邏輯門電路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及應(yīng)用電工電子教學(xué)部1. 編碼器編碼器若干典型的組合邏輯集成電路若干典型的組合邏輯集成電路 將含有特定意義的信息用二進(jìn)制代碼表示的過程稱為將含有特定意義的信息用二

31、進(jìn)制代碼表示的過程稱為編碼編碼。實(shí)現(xiàn)編碼功能的電路稱為實(shí)現(xiàn)編碼功能的電路稱為編碼器編碼器。 編碼器的分類：普通編編碼器的分類：普通編碼器和優(yōu)先編碼器。碼器和優(yōu)先編碼器。I0 I1 Yn-1 Y0 Y1 1n2 I二進(jìn)制二進(jìn)制 編碼器編碼器 2n個(gè)個(gè) 輸入輸入 n位二進(jìn)位二進(jìn)制碼輸出制碼輸出 (1) 4線2線普通二進(jìn)制編碼器I0I1I2I3Y1Y010000100001000010 00 11 01 1 Y1 Y0 I0 I1 I2 I3 4輸輸入入二進(jìn)制碼輸出二進(jìn)制碼輸出1. 邏輯門電路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及應(yīng)用電工電子教學(xué)部(2) 4線線2線優(yōu)先二進(jìn)制編碼

32、器線優(yōu)先二進(jìn)制編碼器 輸入輸入I0I3中可能有一個(gè)或幾個(gè)取值為中可能有一個(gè)或幾個(gè)取值為1(高電平有效高電平有效)，只對，只對優(yōu)先級別高優(yōu)先級別高的輸入編碼，并有一組對應(yīng)二進(jìn)制碼輸出。的輸入編碼，并有一組對應(yīng)二進(jìn)制碼輸出。12 332301 2 331 23YI IIIIYI I III III0I1I2I3Y1Y01000X100XX10XXX10 00 11 01 1 例：例：輸入優(yōu)先級別高到低依次為輸入優(yōu)先級別高到低依次為I3 、 I2 、 I1 、 I0。0123GSIIII 輸入輸入I0為為1時(shí)輸出為時(shí)輸出為00，但，但I(xiàn)0I3都為都為0時(shí)輸出時(shí)輸出也為也為00。不能區(qū)分。不能區(qū)分。設(shè)

33、優(yōu)先編碼狀態(tài)標(biāo)志設(shè)優(yōu)先編碼狀態(tài)標(biāo)志1. 邏輯門電路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及應(yīng)用電工電子教學(xué)部2. 集成電路編碼器集成電路編碼器例：例：4000系列系列CMOS集成集成8線線-3線優(yōu)先編碼器線優(yōu)先編碼器CD4532電路圖電路圖 8線輸入線輸入I0 I7 (高電平有效高電平有效)；輸；輸入使能端入使能端EI 。 3線編碼輸出線編碼輸出Y0Y3；狀態(tài)指示；狀態(tài)指示GS；輸出使能端；輸出使能端 (擴(kuò)展端擴(kuò)展端)EO。 優(yōu)先級：優(yōu)先級：I7(高高) I0(低低)。EI =1,編碼器工作編碼器工作EI =0,編碼器禁止編碼器禁止EI=1, I0 I7 全為全為0時(shí)時(shí), E

34、O =1。 EI=1, I0 I7 有為有為1時(shí)時(shí), GS =1。 1. 邏輯門電路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及應(yīng)用電工電子教學(xué)部CD4532的邏輯符號和引腳圖的邏輯符號和引腳圖 CD4532 I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 Y0 Y1 Y2 EI EO GS 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 I4 I5 I6 I7 EI Y2 Y1 GND VCC EO GS I3 I2 I1 I0 Y0 1. 邏輯門電路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及應(yīng)用電工電子教學(xué)部 譯碼譯碼：是編碼的逆

35、過程，將二進(jìn)制碼翻譯成代表某一特定是編碼的逆過程，將二進(jìn)制碼翻譯成代表某一特定含義的信號含義的信號( (即電路的某種狀態(tài)即電路的某種狀態(tài)) )。譯碼器譯碼器：具有譯碼功能的邏輯電路具有譯碼功能的邏輯電路。二進(jìn)制譯碼器二進(jìn)制譯碼器 二二十進(jìn)制譯碼器十進(jìn)制譯碼器顯示譯碼器顯示譯碼器常見的常見的2. 譯碼器譯碼器 2 2n n個(gè)個(gè)輸輸出出n n 位二進(jìn)位二進(jìn)制碼輸制碼輸入入74HC139集成譯碼器集成譯碼器 Y0 Y1 Y2 Y3 E A0 A1 A0 A1 0Y 1Y 2Y 3Y E 1/2 74x139 LHHHHHLHLHHLHLHHLHHLLHHHLLLLHHHHHY3Y2Y1Y0A0A1E

36、輸出輸 入功能表功能表1. 邏輯門電路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及應(yīng)用電工電子教學(xué)部74HC138(74LS138)集成譯碼器集成譯碼器 A0 A1 A2 1E 2E E3 7Y GND VCC 1Y 2Y 3Y 4Y 5Y 6Y 0Y 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 引腳圖引腳圖邏輯符號邏輯符號 74HC138 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 E3 E2 E1 A0 A1 A2 E3 A0 A1 A2 1 1 0Y 1Y 1 2Y 3Y 1 1 1 1 & & & &

37、& & & & 1 1 1 4Y 5Y 6Y 7Y 2E 1E & & & & & & & & & 邏輯圖邏輯圖1. 邏輯門電路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及應(yīng)用電工電子教學(xué)部 74H C138 Y0 Y1 +5V Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 E3 E2 E1 A0 A1 A2 1/274H C139 B0 B1 B2 B3 B4 (0) Y0 Y1 Y2 Y3 E A0 A1 24L 0L 7L 8L 15L 16L 23L 31L 74H C138 Y

38、0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 E3 E2 E1 A0 A1 A2 (I) 74H C138 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 E3 E2 E1 A0 A1 A2 74H C138 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 E3 E2 E1 A0 A1 A2 (II) (III) 例：例： 譯碼器的擴(kuò)展譯碼器的擴(kuò)展用用74X139和和74X138構(gòu)成構(gòu)成5線線-32線譯碼器線譯碼器輸入輸入5線線輸出輸出32(25)線線1. 邏輯門電路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及應(yīng)用電工電子教學(xué)部12345678910111213141516Y1Y

39、2Y3Y4Y5Y6Y0GNDY7Y8Y9A3A2A1A0VCC A0 A1 A2 A3 1 1 1 1 1 1 1 1 & & & & & & & & & & Y9 Y8 Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0 功能：將功能：將8421BCD碼譯成為碼譯成為10個(gè)狀態(tài)輸出。個(gè)狀態(tài)輸出。 1. 邏輯門電路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及應(yīng)用電工電子教學(xué)部功能表十進(jìn)十進(jìn)制數(shù)制數(shù)BCD輸入輸入輸輸 出出A3A2A1A0Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y8Y90LLLLLHHHHHHHHH

40、1LLLHHLHHHHHHHH2LLHLHHLHHHHHHH3LLHHHHHLHHHHHH4LHLLHHHHLHHHHH5LHLHHHHHHLHHHH6LHHLHHHHHHLHHH7LHHHHHHHHHHLHH8HLLLHHHHHHHHLH9HLLHHHHHHHHHHL10HLHLHHHHHHHHHH11HLHHHHHHHHHHHH12HHLLHHHHHHHHHH13HHLHHHHHHHHHHH14HHHLHHHHHHHHHH15HHHHHHHHHHHHHH1. 邏輯門電路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及應(yīng)用電工電子教學(xué)部(3)(3) 七段顯示譯碼器七段顯示譯碼器最常

41、用的顯示器有：半導(dǎo)體發(fā)光二極管和液晶顯示器。最常用的顯示器有：半導(dǎo)體發(fā)光二極管和液晶顯示器。 a b c d e f g 共陽極顯示器共陽極顯示器 a b c d e f g 共陰極顯示器共陰極顯示器abcdfge顯示器分段布局圖顯示器分段布局圖 脈脈沖沖信信號號 計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)器器 譯譯碼碼器器 驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)器器 顯顯示示器器 KHz +5Vabcdefgabcdefg 由由七段顯示譯碼七段顯示譯碼器器提供段信號。提供段信號。 譯譯 碼碼 器器D D3 3D D2 2D D1 1D D0 0a ab bc cd de ef fg gYaYaYbYbYcYcYdYdYeYeYfYfYgYg1. 邏輯門電

42、路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及應(yīng)用電工電子教學(xué)部74HC4511七段顯示譯碼器七段顯示譯碼器 （1）試燈輸入試燈輸入LT：用于檢查譯碼器本：用于檢查譯碼器本身及顯示器的好壞，開機(jī)自檢。身及顯示器的好壞，開機(jī)自檢。 （2）滅燈輸入滅燈輸入BL：將不必亮的燈熄滅。：將不必亮的燈熄滅。（3）鎖存功能鎖存功能：輸入：輸入LE 當(dāng)當(dāng)LT=0 時(shí)，與其它輸入無關(guān)，輸出時(shí)，與其它輸入無關(guān)，輸出a,b,g均為均為1，顯示字形，顯示字形8。 當(dāng)當(dāng)LT=1，BL=0時(shí)，與其它輸入無關(guān)，時(shí)，與其它輸入無關(guān)，輸出輸出a,b,g均為均為0。當(dāng)當(dāng)BL=LT=1時(shí)，時(shí)，LE由由0變變1，輸入碼

43、被鎖存。，輸入碼被鎖存。輸入六組禁用碼時(shí)，輸出全為低電平輸入六組禁用碼時(shí)，輸出全為低電平(顯示器熄滅顯示器熄滅)。 （4）顯示數(shù)碼顯示數(shù)碼：當(dāng)：當(dāng)LE=0，BL=LT=1時(shí)，輸入時(shí)，輸入8421BCD碼，碼，輸出高電平有效。輸出高電平有效。1. 邏輯門電路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及應(yīng)用電工電子教學(xué)部LTHHLHHHHHLLHHHL9HHHHHHHLLLHHHL8LLLLHHHHHHLHHL7HHHHHLLLHHLHHL6HHLHHLHHLHLHHL5HHLLHHLLLHLHHL4HLLHHHHHHLLHHL3HLHHLHHLHLLHHL2LLLLHHLHLLLH

44、HL1LHHHHHHLLLLHHL0gfedcba字形字形輸輸 出出輸輸 入入十進(jìn)制十進(jìn)制或功能或功能D3D2D1D0BLLECMOS七段顯示譯碼器七段顯示譯碼器74HC4511功能表功能表鎖存使能鎖存使能滅燈滅燈燈測試燈測試1. 邏輯門電路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及應(yīng)用電工電子教學(xué)部*輸出取決于鎖存前輸出取決于鎖存前BCD碼的輸入碼的輸入HHH鎖鎖 存存熄滅熄滅LLLLLLLHL滅滅 燈燈HHHHHHHL燈測試燈測試熄滅熄滅LLLLLLLHHHHHHL15熄滅熄滅LLLLLLLLHHHHHL14熄滅熄滅LLLLLLLHLHHHHL13熄滅熄滅LLLLLLLLL

45、HHHHL12熄滅熄滅LLLLLLLHHLHHHL11熄滅熄滅 LLLLLLLLHLHHHL10LTgfedcba字形字形輸輸 出出輸輸 入入十進(jìn)制十進(jìn)制或功能或功能BLLED3D2D1D0CMOS七段顯示譯碼器七段顯示譯碼器74HC4511功能表功能表(續(xù)續(xù))鎖存使能鎖存使能滅燈滅燈燈測試燈測試1. 邏輯門電路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電子教學(xué)部qwLin單片機(jī)原理及應(yīng)用電工電子教學(xué)部3. 數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器 數(shù)據(jù)選擇的功能：在通道選擇信號的作用下，選擇數(shù)據(jù)選擇的功能：在通道選擇信號的作用下，選擇一一個(gè)個(gè)通道的數(shù)據(jù)傳送到通道的數(shù)據(jù)傳送到輸出輸出。 數(shù)據(jù)選擇器：能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)選擇功能的邏輯電路。數(shù)據(jù)選擇器：能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)選擇功能的邏輯電路。 通通道道選選擇擇數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)輸輸出出 I0 I1 12 nI 例：例：4選選1數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器 1 00 0 0 I00 0 1 I10 1 0 I20 1 1 I3 S1 S0 E 1 1 1 I 0 I 1 I 2 I 3 & 1 Y 301201101001ISSISSISSISSY 使能信號使能信號2 位地址碼位地址碼4路路數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)輸輸入入1路路數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)輸輸出出1. 邏輯門電路和組合邏輯器件華僑大學(xué)電工電