第20章門電 路和組合邏輯電路

1、123 4 5 數(shù)制是計數(shù)進位制的簡稱。在數(shù)字電路中常用的數(shù)制是計數(shù)進位制的簡稱。在數(shù)字電路中常用的數(shù)制有十進制、二進制、八進制和十六進制。數(shù)制有十進制、二進制、八進制和十六進制。(1) 十進制十進制 各個數(shù)碼處于十進制數(shù)的不同數(shù)位時各個數(shù)碼處于十進制數(shù)的不同數(shù)位時, 所代表的數(shù)所代表的數(shù)值不同值不同, 即不同數(shù)位有不同數(shù)位的即不同數(shù)位有不同數(shù)位的“位權(quán)位權(quán)”值。整數(shù)部值。整數(shù)部分從低位至高位每位的權(quán)依次為：分從低位至高位每位的權(quán)依次為： 100、101 、102、;小數(shù)部分從高位至低位每位的權(quán)依次為：小數(shù)部分從高位至低位每位的權(quán)依次為： 10 1 、 102 、103 、。十進制的基數(shù)。十進

2、制的基數(shù)(底數(shù)底數(shù))是是 10 。 如：如：(123.45) 10=1 102+2 101+3 100+4 10 1+5 10 2 6(2) 二進制二進制 二進制有二進制有 0 和和 1 兩個數(shù)碼，基數(shù)是兩個數(shù)碼，基數(shù)是2，計數(shù)規(guī)則為，計數(shù)規(guī)則為 “逢二進一逢二進一” 。 二進制數(shù)可轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)，例如：二進制數(shù)可轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)，例如： (110101.01)2 = 1 25+1 24+0 23+1 22+0 21+1 20+ 0 2-1 +1 2-2 = (53.25)10(3) 八進制八進制 八進制有八進制有 0 8 八個數(shù)碼，基數(shù)是八個數(shù)碼，基數(shù)是8， 。 八進制數(shù)可轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)，例如

3、：八進制數(shù)可轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)，例如： (32.4)8 = 3 81 + 2 80 + 4 81 = (26.5)107(4) 十六進制十六進制 十六進制有十六進制有 0 9, A(10) , B(11) , C(12) ，D(13) ，E(14) ，F(xiàn)(15)十六個數(shù)碼，基數(shù)是十六個數(shù)碼，基數(shù)是16，計數(shù)規(guī)則為，計數(shù)規(guī)則為 “逢十六進一逢十六進一” 。 十六進制數(shù)可轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)，例如：十六進制數(shù)可轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)，例如： (3B.6E)16 = 3 161+ B 160 + 6 161 +14 162 (59.4)102. 十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為任意進制數(shù)十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為任意進制數(shù)(1) 十十 二進制轉(zhuǎn)換

4、二進制轉(zhuǎn)換 十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)分整數(shù)和凈小數(shù)兩部分進十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)分整數(shù)和凈小數(shù)兩部分進行。行。 整數(shù)部分的轉(zhuǎn)換采取除整數(shù)部分的轉(zhuǎn)換采取除2取余法，直到商為零取余法，直到商為零 為止。為止。例如將十進制數(shù)例如將十進制數(shù) (27.35)10 轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)。轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)。 8 余數(shù)余數(shù) 1 (d0) 余數(shù)余數(shù) 1 (d1) 余數(shù)余數(shù) 0 (d2) 余數(shù)余數(shù) 1 (d3) 余數(shù)余數(shù) 1 (d4)2 272 132 62 32 100.35 2 = 0.7 整數(shù)整數(shù)0 (d 1) 0.7 2 = 1.4 整數(shù)整數(shù)1 (d 2) 0.4 2 = 0.8 整數(shù)整數(shù)0 (d 3) 0.8 2

5、 = 1.6 整數(shù)整數(shù)1 (d 2) 0.6 2 = 1.2 整數(shù)整數(shù)1 (d 5) 0.2 2 = 0.4 整數(shù)整數(shù)0 (d 6) (27.35)10 =(d4d3 d2d1d0.d-1d-2d-3d-4d-5d-6 ) = (11011.010110)29例：將十進制數(shù)例：將十進制數(shù) 27.35 轉(zhuǎn)換成八進制數(shù)。轉(zhuǎn)換成八進制數(shù)。 (27.35)10 = (33.26)8(0 1 1 0 1 1 . 0 1 0 1 1 0 )2( 3 3 . 2 6 )8(0 0 0 1 1 0 1 1 . 0 1 0 1 1 0 0 0)2( 1 B . 5 8 )16(27.35)10 = (1B.58

6、)1610復習數(shù)制(27.35)10 轉(zhuǎn)換成二進制？轉(zhuǎn)換成二進制？ = (11011.01011)2 轉(zhuǎn)換成八進制？轉(zhuǎn)換成八進制？ = (33.26)8 轉(zhuǎn)換成十六進制？轉(zhuǎn)換成十六進制？ = (1B.58)16(1B.58)16轉(zhuǎn)換成十進制？轉(zhuǎn)換成十進制？ = (27.35)10 轉(zhuǎn)換成八進制？轉(zhuǎn)換成八進制？ = (33.26)8 轉(zhuǎn)換成二進制？轉(zhuǎn)換成二進制？ = (11011.01011)211 正脈沖：正脈沖：脈沖躍變后的值比初始值高。脈沖躍變后的值比初始值高。負脈沖：負脈沖：脈沖躍變后的值比初始值低。脈沖躍變后的值比初始值低。12 所謂門就是一種開關(guān)，它能按照一定的條件去所謂門就是一種開

7、關(guān)，它能按照一定的條件去控制信號通過或不通過?？刂菩盘柾ㄟ^或不通過。 門電路的輸入和輸出之間存在一定的邏輯關(guān)系門電路的輸入和輸出之間存在一定的邏輯關(guān)系(因果關(guān)系因果關(guān)系)，所以門電路又稱為，所以門電路又稱為邏輯門電路邏輯門電路。 基本邏輯關(guān)系為基本邏輯關(guān)系為三種。三種。 下面通過例子說明邏輯電路的概念及下面通過例子說明邏輯電路的概念及的意義。的意義。13 Y = A B0001011101 00ABYYBA14 Y = A + B000111110110ABY15101AY01617100VUCC高電平高電平低電平低電平18 (1) 電路電路(2) 工作原理工作原理輸入輸入A、B 全為高電平全

8、為高電平 1 ，輸出輸出 Y 為為 1 。輸入輸入A、B 不全為不全為 1 ，輸出輸出 Y 為為 0 。1 00019邏輯邏輯即：有即：有 0 出出 0 ， 全全 1 出出 1 。 Y = A B20輸入輸入A、B全為低電平全為低電平 0 ，輸出輸出 Y 為為 0 。輸入輸入A、B有一個為有一個為 1 ，輸出輸出 Y 為為 1 。111000011101或或門邏輯狀態(tài)表門邏輯狀態(tài)表ABY輸輸 入入輸出輸出21(3) 邏輯關(guān)系邏輯關(guān)系邏輯邏輯即：有即：有 1 出出 1 ， 全全 0 出出 0 。Y=A+B22(2) 邏輯表達式邏輯表達式 Y=A0101 1 010AY飽和飽和23有有 0 出出

9、1 ，全，全 1 出出 0 。Y = A B 與非與非邏輯狀態(tài)表邏輯狀態(tài)表24有有 1 出出 0 ，全，全 0 出出 1 。Y = A + B 或或非邏輯狀態(tài)表非邏輯狀態(tài)表25&AABY1有有 0 出出 0 ，全全 1 出出 1 。有有 1 出出 1 ，全全 0 出出 0 。Y226Y = AB +CD邏輯符號邏輯符號27(晶體管晶體管晶體管邏輯門電路晶體管邏輯門電路) TTL門電路是雙極型集成電路，與分立元件相門電路是雙極型集成電路，與分立元件相比比,具有速度快、可靠性高和微型化等優(yōu)點具有速度快、可靠性高和微型化等優(yōu)點, 目前分目前分立元件電路已被集成電路替代。下面介紹集成立元件電路

10、已被集成電路替代。下面介紹集成 與非與非門電路的工作原理、特性和參數(shù)。門電路的工作原理、特性和參數(shù)。28E2E3E1BC29Y = A B C30輸入為131輸入為03274LS20、74LS00引腳排列示意圖引腳排列示意圖3334352 2p pd d2 2p pd d1 1p pd dttt 36 37 DE 1 D控制端控制端38 0 1V1V控制端控制端39 邏輯符邏輯符號號 0 高阻高阻0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 11 1 1 0ABEY功能表功能表1E0EABY 40 1 0 0 A1 B141邏輯符號邏輯符號42 1 0 0 0 0 434445AAAA10001

11、1AAAAAAAAAA 01AAAAABBAABBA46CBABCAAA)()(CBACBA )()(CBACBACABACBA)()()()(CABACBA)()(CABABCBCAA)(BCBCA)(1BCAA+1=1 A A=A.47110011111100BABABABA列狀態(tài)表證明：列狀態(tài)表證明：AB0001101111100100ABBABABABA000048BAAABA)(A+AB = ABAABABAAABBAA)(BABAA （3）（4）ABABA)(ABAAB （5）（6）4950 (51取取 Y = 1 ( 或或Y = 0 ) 列邏輯式。列邏輯式。取取 Y = 1 一種

12、組合中，輸入一種組合中，輸入變量之間是變量之間是與與關(guān)系。關(guān)系。 0 0 0 0 C 0 0 1 10 1 0 10 1 1 01 0 0 11 0 1 01 1 0 01 1 1 1 對應(yīng)于對應(yīng)于Y = 1，52ABCCBACBACBAY 0 0 0 0 C 0 0 1 10 1 0 10 1 1 01 0 0 11 0 1 01 1 0 01 1 1 15311154 由邏輯狀態(tài)表直接寫出的邏輯式及由此畫出由邏輯狀態(tài)表直接寫出的邏輯式及由此畫出的邏輯圖，一般比較復雜；若的邏輯圖，一般比較復雜；若經(jīng)過簡化，則可使用經(jīng)過簡化，則可使用較少的邏輯門實現(xiàn)同樣的邏輯功能。較少的邏輯門實現(xiàn)同樣的邏輯功

13、能。從而從而可節(jié)省器可節(jié)省器件件,降低成本，提高電路工作的可靠性。降低成本，提高電路工作的可靠性。 利用邏輯代數(shù)變換，可用不同的門電路實現(xiàn)利用邏輯代數(shù)變換，可用不同的門電路實現(xiàn)相同的邏輯功能。相同的邏輯功能?；喎椒ɑ喎椒ü椒ü椒ㄖZ圖法卡諾圖法55(2)應(yīng)用應(yīng)用與非與非門構(gòu)成門構(gòu)成或或門電路門電路(1) 應(yīng)用應(yīng)用與非與非門構(gòu)成門構(gòu)成與與門電路門電路由邏輯代數(shù)運算法則由邏輯代數(shù)運算法則ABABY由邏輯代數(shù)運算法則由邏輯代數(shù)運算法則BABABAY56AY 由邏輯代數(shù)運算法則：由邏輯代數(shù)運算法則：BABABAY57CABCBACBAABCY)()(BBCABBACCAAC ACBCAABY)

14、(AACBCAABCBACACABABCAAB58BABAACBACBAABCYABCCBACBAABCACBC CBCBA)(CBCBACBABAABCBACBAY59化簡化簡DBCDCBADABABCYDBABCDCBAABCDBCDCBAABDBCDCBAB)(DCBCDABCDBCDAB)(DADBCDCBAABCBCDABCDBDBCDCAAB )(60616263ABCCBACBACBAY64解：解：ABCCABCBABCAY將將 用卡諾圖表示并化簡。用卡諾圖表示并化簡。1. 卡諾圖卡諾圖2. 合并最小項合并最小項3. 寫出最簡寫出最簡與或與或邏輯式邏輯式65解：解：三個圈最小項分

15、別為三個圈最小項分別為合并最小項合并最小項ABCCBAABCBCACABABC BCACABABACBCY6600ABC1001 11 101111解：解：CACBYAB0001 11 10CD000111101111DBY CBABCACBACBAY(1)(2)DCBADCBADCBADCBAY67解：解：DBAYAB0001 11 10CD000111101DBDBCBAAY11111111168CABCBACBAABCYCBCAABYCBACBAABCYDBCDCBADABABCYCBACBAYCDBCBAACAABACBC 6970確定確定71BAA BAB BA BABBAAYYY

16、21BABBAAY BABBAA )()(BABBAA BABA 72=A B 輸入輸入相同相同輸出為輸出為 0 ，輸入輸入相異相異輸出為輸出為 1 ，稱為稱為異或異或邏輯邏輯關(guān)系。這種電路稱異或門。關(guān)系。這種電路稱異或門。BABAY 73 例例 2：某一組合邏輯電路如圖所示，試某一組合邏輯電路如圖所示，試分析其邏分析其邏輯功能。輯功能。 解：解：(1) 由邏輯圖寫邏輯表達式，并化簡由邏輯圖寫邏輯表達式，并化簡 CABCBABCAABCY )(CBAABC )(CBAABC ABCABC 74ABCABCY 75 (1) 由邏輯要求，列出邏輯狀態(tài)表由邏輯要求，列出邏輯狀態(tài)表 (2) 由邏輯狀態(tài)

17、表寫出邏輯表達由邏輯狀態(tài)表寫出邏輯表達式式 (3) 簡化和變換邏輯表達式簡化和變換邏輯表達式(4) 畫出邏輯圖畫出邏輯圖76 例例1：設(shè)計一個三人設(shè)計一個三人 (A、B、C )表決電路。每表決電路。每人有一按鍵，如果贊同，按鍵，表示人有一按鍵，如果贊同，按鍵，表示 1 ；如不贊同，；如不贊同，不按鍵，表示不按鍵，表示 0 。表決結(jié)果用指示燈表示，多數(shù)。表決結(jié)果用指示燈表示，多數(shù)贊同贊同,燈亮為燈亮為 1 ，反之燈不亮為，反之燈不亮為 0 。解解: (1) 列邏輯狀態(tài)表列邏輯狀態(tài)表 (2) 寫出邏輯表達式寫出邏輯表達式取取 Y = 1 (或或Y = 0 ) 列邏輯列邏輯式。式。 對應(yīng)于對應(yīng)于Y

18、= 1，若輸入變?nèi)糨斎胱兞繛榱繛?1，則取輸入變量本身則取輸入變量本身 ( 如如 A ) ；若輸入變量為若輸入變量為 0 則取其反則取其反變量變量(如如 A )。77CBACBABABCAYC(3) 用用與非與非門構(gòu)成邏輯電路門構(gòu)成邏輯電路在一種組合中，各輸入變量之間是在一種組合中，各輸入變量之間是與與關(guān)系。關(guān)系。各組合之間是各組合之間是或或關(guān)系。關(guān)系。ACBCBAY ACBCBAY CABCBA )(BACBA CBACBACBACBACBABCA ）（CBACBAC)BACBACBABCA ()(ABC001001 11 10111178CABCBAY. )(BACBAY 1179開工為開

19、工為 1 ，不開工為，不開工為 0 ；G1和和 G2運行為運行為 1，不運行為，不運行為 0 。800111 0 0 1 0 100011 0 181ABCCABCBABCAG 1ABCCBACBACBAG 2ABC001001 11 101111ACBCABG 182ACBCABG 1ACBCAB ABCCBACBACBAG 2ABCCBACBACBAG 2 838420.7 加法器加法器8586BABABASABSCABC 87 全加：實現(xiàn)兩個全加：實現(xiàn)兩個 1 位二進制數(shù)相加，且考慮來位二進制數(shù)相加，且考慮來自低位的進位。自低位的進位。輸入輸入-1 表示低位來的進位表示低位來的進位 88

20、1111 iiiiiiiiiiiiiCBACBACBACBAS1111 iiiiiiiiiiiiiCBACBACBACBAC11 iiiiiiCACBBA1 iiiCBA8911 iiiiiiiCACBBAC1i CBASiii半加器構(gòu)成的全加器半加器構(gòu)成的全加器90 n 位二進制代碼有位二進制代碼有 2n 種組合種組合, 可以表示可以表示 2n 個信息。個信息。 91 編碼編碼器器92解：解： 9394Y2 = I4 + I5 + I6 +I7 = I4 I5 I6 I7. . . . . .= I4+ I5+ I6+ I7Y1 = I2+I3+I6+I7 = I2 I3 I6 I7. .

21、. . . .= I2 + I3 + I6+ I7Y0 = I1+ I3+ I5+ I7. . . . . . = I1 I3 I5 I7= I1 + I3+ I5 + I7951000 0 0 0011 196表示十進制數(shù)表示十進制數(shù)10個個編碼器編碼器970001110100001111000110110000000011198Y3 = I8+I999100000000111011010010098983.IIIIY 765476542IIIIIIIIY 763276321IIIIIIIIY 97531975310IIIIIIIIIIY 101十鍵十鍵8421碼編碼器的邏輯圖碼編碼器的邏輯

22、圖102103104例例: : 74LS147集成優(yōu)先編碼器集成優(yōu)先編碼器(10線線4線線)74LS147引腳圖引腳圖105106 107Y0=A B CY1=A B CY2=A B CY3=A B CY7=A B CY4=A BCY6=A B CY5=A B C108 0 1 1 1 0 001000000109時時，當當 0 S11000脫離總線脫離總線數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)11111274LS譯碼器譯碼器 74LS139型譯碼器型譯碼器輸出低電平有效。輸出低電平有效。S = 0時譯碼器工作。時譯碼器工作。113114 由七段發(fā)光二極管構(gòu)成由七段發(fā)光二極管構(gòu)成gfedcba低低電電平平時時發(fā)發(fā)光光高高電

23、電平平時時發(fā)發(fā)光光共陽極接法共陽極接法共陰極接法共陰極接法11510010111111116gfedcba117七段譯碼器和數(shù)碼管的連接圖七段譯碼器和數(shù)碼管的連接圖 74LS247型譯碼器型譯碼器 引腳排列圖引腳排列圖118 在數(shù)字電路中，當需要進行遠距離多路數(shù)字在數(shù)字電路中，當需要進行遠距離多路數(shù)字傳輸時，為了減少傳輸線的數(shù)目，發(fā)送端常通過一傳輸時，為了減少傳輸線的數(shù)目，發(fā)送端常通過一條公共傳輸線，用多路選擇器分時發(fā)送數(shù)據(jù)到接收條公共傳輸線，用多路選擇器分時發(fā)送數(shù)據(jù)到接收端端,接收端利用多路分配器分時將數(shù)據(jù)分配給各路接接收端利用多路分配器分時將數(shù)據(jù)分配給各路接收端，其原理如圖所示。收端，其原

24、理如圖所示。119120121從從多路多路數(shù)據(jù)中選擇所需要的數(shù)據(jù)中選擇所需要的一路一路數(shù)據(jù)輸出。數(shù)據(jù)輸出。例：例：四選一數(shù)據(jù)選擇器。四選一數(shù)據(jù)選擇器。輸輸入入數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)使能端使能端控制信號控制信號D0D1D2D3YSA1A0122100000074LS153型型4選選1數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器12301D0000由控制端決定選擇由控制端決定選擇哪一路數(shù)據(jù)輸出。哪一路數(shù)據(jù)輸出。D000110074LS153型型4選選1數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器選中選中124由邏輯圖寫出邏輯表達式由邏輯圖寫出邏輯表達式SAADSAADSAADSAADY013012011010 74LS153功能功能表表正常工作。正常工作。時時禁止選擇；禁止選擇；時時,0, 0,1 SYS 多路選擇器廣泛應(yīng)用于多路模擬量的采集及多路選擇器廣泛應(yīng)用于多路模擬量的采集及 A/D 轉(zhuǎn)換器中。轉(zhuǎn)換器中。125 用用2片片74LS151型型8選選1數(shù)據(jù)選擇器構(gòu)成具有數(shù)據(jù)選擇器構(gòu)成具有16選選1功能的數(shù)據(jù)選擇器。功能的數(shù)據(jù)選擇器。16選選1數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器第第二二片片工工作作。時時第第一一片片工工作作時時