電工學(xué)第十二章組合邏輯電路

1、電子技術(shù)電子技術(shù) 下一章下一章 上一章上一章 返回主頁返回主頁 大連理工大學(xué)電氣工程系大連理工大學(xué)電氣工程系2一、一、或或門電路門電路UABF1 ABF0 01 11 11 10 0 0 00 0 1 11 01 01 1 1 1A B F 真值表真值表FAB A0 0 = AA1 1 = 1 1 AA = AAA = 1 1 或運算或運算（邏輯加）（邏輯加） 或邏輯和或門或邏輯和或門 大連理工大學(xué)電氣工程系大連理工大學(xué)電氣工程系3信號輸入端信號輸入端信號控制端信號控制端當當 B = 0 0 時，時，F(xiàn) = A 門打開門打開當當 B = 1 1 時，時，F(xiàn) = 1 1 門關(guān)閉門關(guān)閉 或或門還可

2、以起控制門的作用門還可以起控制門的作用 1 ABF大連理工大學(xué)電氣工程系大連理工大學(xué)電氣工程系4信號輸入端信號輸入端信號控制端信號控制端當當 B = 0 0 時，時，F(xiàn) = A 門打開門打開當當 B = 1 1 時，時，F(xiàn) = 1 1 門關(guān)閉門關(guān)閉 或或門還可以起控制門的作用門還可以起控制門的作用 1 ABF大連理工大學(xué)電氣工程系大連理工大學(xué)電氣工程系5 例例12.1.1 下圖所示為一保險柜的防盜報警電路。下圖所示為一保險柜的防盜報警電路。 保險柜的兩層門上各裝有一個開關(guān)保險柜的兩層門上各裝有一個開關(guān)S1和和S2。門關(guān)上時，。門關(guān)上時， 開關(guān)閉合。當任一層門打開時，報警燈亮，試說明該開關(guān)閉合。

3、當任一層門打開時，報警燈亮，試說明該 電路的工作原理。電路的工作原理。+5V1 S1S21k1k30 EL分析：開關(guān)分析：開關(guān) S1 和和 S2 任一個打開時，報警燈亮。任一個打開時，報警燈亮。 大連理工大學(xué)電氣工程系大連理工大學(xué)電氣工程系6二、二、 與與門電路門電路FABA 0 0 = 0 0 A 1 1 = A A A = A 0 00 00 01 10 0 0 00 10 11 01 01 11 1ABUFA B F 真值表真值表A A = 0 0 &ABF與運算與運算（邏輯乘）（邏輯乘） 與邏輯和與門與邏輯和與門 大連理工大學(xué)電氣工程系大連理工大學(xué)電氣工程系7當當 B = 1

4、1 時，時，F(xiàn) = A 門打開門打開當當 B = 0 0 時，時，F(xiàn) = 0 0 門關(guān)閉門關(guān)閉信號輸入端信號輸入端 與與門也可以起控制門的作用門也可以起控制門的作用 &ABF信號控制端信號控制端大連理工大學(xué)電氣工程系大連理工大學(xué)電氣工程系8三、三、 非非門電路門電路AUFR1AF0 01 11 10 0F = A 非運算非運算 （邏輯非）（邏輯非） A F 真值表真值表0 0 = 1 1 1 1 = 0 0 A = A 非邏輯和非門非邏輯和非門 大連理工大學(xué)電氣工程系大連理工大學(xué)電氣工程系9TTL 電路電路CMOS 電路電路CT1000 通用系列通用系列CC0000 CC4000CT2

5、000 高速系列高速系列 CT4000 低功耗系列低功耗系列CT3000大連理工大學(xué)電氣工程系大連理工大學(xué)電氣工程系10一、一、 或非門電路或非門電路F1 AB1 10 00 00 00 0 0 00 10 11 01 01 11 1A B F 真值表真值表F = AB 或非門或非門 大連理工大學(xué)電氣工程系大連理工大學(xué)電氣工程系11 CMOS 或或非門原理電路非門原理電路 A = 0 0，B = 0 0，F(xiàn) = 1 1 PMOS1 和和 PMOS2 導(dǎo)通導(dǎo)通 NMOS1 和和 NMOS2 截止截止 A = 0 0，B = 1 1，F(xiàn) = 0 0 PMOS1 和和 NMOS2 導(dǎo)通導(dǎo)通 NMOS

6、1 和和 PMOS2 截止截止 A = 1 1，B = 0 0，F(xiàn) = 0 0 NMOS1 和和 PMOS2 導(dǎo)通導(dǎo)通 PMOS1 和和 NMOS2 截止截止 A = 1 1，B = 1 1，F(xiàn) = 0 0 PMOS1 和和 PMOS2 導(dǎo)通導(dǎo)通 NMOS1 和和 NMOS2 截止截止 CMOS 或非門或非門 NMOS2PMOS1PMOS2FANMOS1DDDDSSSS+UB大連理工大學(xué)電氣工程系大連理工大學(xué)電氣工程系12二、二、 與非門電路與非門電路F&AB1 11 11 10 00 0 0 00 10 11 01 01 11 1A B F 真值表真值表F = A B 與非門與非門

7、大連理工大學(xué)電氣工程系大連理工大學(xué)電氣工程系13 TTL 與非門原理電路與非門原理電路 A = 0 0，B = 0 0， A = 0 0，B = 1 1， A = 1 1，B = 0 0， F = 1 1 T1 處于飽和狀態(tài)處于飽和狀態(tài) T3 導(dǎo)通導(dǎo)通T2 和和 T4 處于截止狀態(tài)處于截止狀態(tài) A = 1 1，B = 1 1， T1 和和 T3 處于截止狀態(tài)處于截止狀態(tài) T2 和和 T4 處于飽和導(dǎo)通處于飽和導(dǎo)通 F = 0 0 TTL 與非門與非門 1B1CD+ 5 VT4RB1RC2RC3ABF T1 T2 T3 RE23.6V 0V大連理工大學(xué)電氣工程系大連理工大學(xué)電氣工程系14三、三、

8、 三態(tài)與非門三態(tài)與非門邏輯符號邏輯符號邏輯功能邏輯功能:F&ABE ENE = 0 0 F = ZE = 1 1 F = A BE = 1 1 F = ZE = 0 0 F = A BF&ABE EN大連理工大學(xué)電氣工程系大連理工大學(xué)電氣工程系15例例12.2.1 試利用與非門來組成非門、與門和或門。試利用與非門來組成非門、與門和或門。 (b) 與門與門 (c) 或門或門 (a) 非門非門 F = A A = AF = A B =A BF = A B =A + B解：解：&AF&FAB&FAB大連理工大學(xué)電氣工程系大連理工大學(xué)電氣工程系16一、組合邏輯電

9、路一、組合邏輯電路(1)由輸入變量由輸入變量 (即即 A 和和 B ) 開始，逐級推導(dǎo)出開始，逐級推導(dǎo)出各個門電路的輸出，最好將結(jié)果標明在圖上。各個門電路的輸出，最好將結(jié)果標明在圖上。二、二、 分析步驟分析步驟(2) 利用邏輯代數(shù)對輸出結(jié)果進行變換或化簡。利用邏輯代數(shù)對輸出結(jié)果進行變換或化簡。三、邏輯代數(shù)簡介三、邏輯代數(shù)簡介 由門電路組成的邏輯電路叫由門電路組成的邏輯電路叫組合邏輯電路組合邏輯電路。 邏輯變量只取邏輯變量只取 0 0、1 1 兩個值。兩個值。大連理工大學(xué)電氣工程系大連理工大學(xué)電氣工程系17公式名稱公式名稱 公式內(nèi)容公式內(nèi)容自等律自等律A+ 0 0 = AA 1 1 = A0-1

10、律律A+ 1 1=1 1A 0 0= 0 0重疊律重疊律A+ A = AA A = A互補律互補律A+ A = 1A A = 0 復(fù)原律復(fù)原律A = A表表12.3.1 邏輯代數(shù)的基本公式（邏輯代數(shù)的基本公式（1） 大連理工大學(xué)電氣工程系大連理工大學(xué)電氣工程系18 公式名稱公式名稱 公式內(nèi)容公式內(nèi)容 交換律交換律 結(jié)合律結(jié)合律 分配律分配律 吸收律吸收律 反演律反演律 (摩根定律摩根定律)A+B = B+AA B = B AA+(B+C) = B+(C+A) = C+(A+B) A (B C) = B (C A)=C (A B)A+(B C) = (A+B) (A+C)A (B + C) =

11、(A B) + (A C)A+(A B) = AA (A + B) = A A B = A + B A + B = A B 表表12.3.1 邏輯代數(shù)的基本公式（邏輯代數(shù)的基本公式（2） 大連理工大學(xué)電氣工程系大連理工大學(xué)電氣工程系19B AB0 0 0 00 10 11 01 01 11 1A ABAB異或門異或門 F = A AB B AB= A BA B = A ( AB )B ( AB ) = A ABB AB = 例例12.1 分析圖示邏輯電路的功能。分析圖示邏輯電路的功能。 0 01 11 10 0A B F 真值表真值表A B F &A AB B AB 解：解：大連理工大

12、學(xué)電氣工程系大連理工大學(xué)電氣工程系20F = A B + A B= A B + A B = A B 異或門異或門 =1A BF1 =1AB F 1F=1AB F 同或門同或門 =大連理工大學(xué)電氣工程系大連理工大學(xué)電氣工程系21 名稱名稱 邏輯符號邏輯符號 邏輯表達式邏輯表達式或門或門與門與門非門非門或非門或非門 與非門與非門表表12.3.3 常用門電路的邏輯符號和邏輯表達式常用門電路的邏輯符號和邏輯表達式1 ABF&ABFF&ABF1 AB1AFF = ABF = AB F = A F = A B F = AB 大連理工大學(xué)電氣工程系大連理工大學(xué)電氣工程系22例例12.3.1

13、分析圖示密碼鎖電路的密碼。分析圖示密碼鎖電路的密碼。 S +5VA B C D E F1F211 1 ABCDE F1 = 1 1 A B C D E = 1 1 開鎖信號。開鎖信號。 1 1 0 01 10 01 1 = 1 1 報警信號。報警信號。1 11 11 11 11 1密碼為：密碼為：1 0 1 0 11 0 1 0 1。 ABCDE F2 = 1 1 A B C D E 解：解： 大連理工大學(xué)電氣工程系大連理工大學(xué)電氣工程系23(1) 根據(jù)邏輯功能列出真值表根據(jù)邏輯功能列出真值表0 00 01 1 0 01 1 0 00 0 1 1A BF C0 0 0 0 0 1 0 1 1

14、01 01 1 1 1 兩個一位兩個一位二進制數(shù)二進制數(shù) 本位和本位和 進位位進位位 大連理工大學(xué)電氣工程系大連理工大學(xué)電氣工程系24(3) 根據(jù)邏輯表達式畫出邏輯電路根據(jù)邏輯表達式畫出邏輯電路&C ABF =1ABF C CO 半加器半加器 (2) 根據(jù)真值表寫出邏輯表達式根據(jù)真值表寫出邏輯表達式 本位和本位和 進位位進位位 C = A BF = A B +A B = A B 大連理工大學(xué)電氣工程系大連理工大學(xué)電氣工程系25(1) 根據(jù)邏輯功能列出真值表根據(jù)邏輯功能列出真值表Ai Bi Ci-1 Fi Ci0 00 00 10 11 01 01 11 10 0 1 10 01 10

15、01 10 01 1兩個兩個 n 位二進位二進制數(shù)中的一位制數(shù)中的一位本位和本位和 進位位進位位 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 Fi = Ai BiCi1 AiBiCi1 AiBiCi1 AiBiCi1 Ci = AiBiCi1 AiBiCi1 AiBiCi1 AiBiCi1 (2) 根據(jù)真值表寫出邏輯表達式根據(jù)真值表寫出邏輯表達式 大連理工大學(xué)電氣工程系大連理工大學(xué)電氣工程系26(3) 化簡或變換邏輯式化簡或變換邏輯式 = (AiBiAiBi ) Ci1 = (Ai Bi ) Ci1 = （Ai

16、 Bi） Ci1= ( Ai Bi ) Ci1 + AiBi = Ai Bi Ci1 ( AiBiAiBi ) Ci1 ( Ai Bi ) Ci1 = ( Ai Bi AiBi ) Ci1 AiBi ( Ci1Ci1 ) Fi = Ai BiCi1 AiBiCi1 AiBiCi1 AiBiCi1 Ci = AiBiCi1 AiBiCi1 AiBiCi1 AiBiCi1 大連理工大學(xué)電氣工程系大連理工大學(xué)電氣工程系27(4) 根據(jù)邏輯表達式畫出邏輯電路根據(jù)邏輯表達式畫出邏輯電路AiBiAi Bi Fi Ci COAi Bi 1(Ai Bi ) Ci(Ai Bi ) Ci1 COCi1 Fi =

17、Ai Bi Ci1Ci = （Ai Bi）Ci1 + AiBi Ai Bi Ci1 Fi Ci CI CO全加器全加器 全加器全加器 大連理工大學(xué)電氣工程系大連理工大學(xué)電氣工程系28 4 位全加器邏輯圖：位全加器邏輯圖： CI COCI COCI COCI COF4F3F2F1C4C3C2C1C0A4 B4A3 B3A2 B2A1 B1 4 位全加器邏輯圖位全加器邏輯圖 大連理工大學(xué)電氣工程系大連理工大學(xué)電氣工程系29控制信息控制信息編碼器編碼器二進制代碼二進制代碼編碼器的分類編碼器的分類 可實現(xiàn)編碼功能的組合邏輯電路?？蓪崿F(xiàn)編碼功能的組合邏輯電路。 普通編碼器普通編碼器 優(yōu)先編碼器優(yōu)先編碼器

18、 二進制編碼器二進制編碼器 二二- -十進制編碼器十進制編碼器 大連理工大學(xué)電氣工程系大連理工大學(xué)電氣工程系30一、普通編碼器一、普通編碼器 每次只允許輸入一個控制信息的編碼器。每次只允許輸入一個控制信息的編碼器。 1. 二進制編碼器二進制編碼器 將輸入信號編成二進制代碼的電路。將輸入信號編成二進制代碼的電路。編碼器編碼器大連理工大學(xué)電氣工程系大連理工大學(xué)電氣工程系31當當 n = 2 時，即為時，即為 4 線線2 線編碼器：線編碼器： 四個需要四個需要編碼的信號編碼的信號 兩位二進制代碼兩位二進制代碼F1F2A0A1A2A3二進二進制編制編碼器碼器0 00 00 10 11 1 0 01 1

19、 1 1輸入輸入F1 F2A0A3A1A2 4 線線-2 線編碼器線編碼器 大連理工大學(xué)電氣工程系大連理工大學(xué)電氣工程系32 2. 二十進制編碼器（二十進制編碼器（BCD 碼）碼） 十進制數(shù)十進制數(shù) 0 9：0000 10010000 1001 （8421 BCD 碼碼）例如十進制數(shù)例如十進制數(shù) 357 用二進制數(shù)表示為：用二進制數(shù)表示為： 0011 0101 01110011 0101 0111鍵控二十進制編碼器鍵控二十進制編碼器:輸入端：十個按鍵輸入端：十個按鍵 A0 A9輸出端：輸出端：F1 F4357大連理工大學(xué)電氣工程系大連理工大學(xué)電氣工程系33表表12.5.2 編碼器真值表編碼器真

20、值表 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9F4 F3 F2 F1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 10 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 10 0 1 01 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 11 1 1 1 0 1 1 1 1 10 1 0 01 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 11 1 1 1 1 1 0 1 1 10 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 01 1 1 1 1 1 1

21、 1 1 0 1 0 0 1編碼器表達式編碼器表達式F1 = A1 A3 A5 A7 A9F2 = A2 A3 A6 A7 F3 = A4 A5 A 6 A7 F4 = A8 A9大連理工大學(xué)電氣工程系大連理工大學(xué)電氣工程系34 編碼器電路編碼器電路 A0& 1&G4&G1&G3&G21k10F4F3F1F2+5VSELA4A5A6A7A8A9A3A2A1 G5G6大連理工大學(xué)電氣工程系大連理工大學(xué)電氣工程系35當有鍵按下時，當有鍵按下時， S = 1 1 燈亮燈亮當所有鍵未按下時，當所有鍵未按下時，S = 0 0 燈不亮燈不亮區(qū)分：區(qū)分：當所有鍵都未按

22、下時，輸出當所有鍵都未按下時，輸出 00000000當當 A0 鍵按下時，輸出鍵按下時，輸出 00000000S = A0 F1+F2+F3+F4 = A0 + F1+F2+F3+F4大連理工大學(xué)電氣工程系大連理工大學(xué)電氣工程系36表表12.5.2 優(yōu)先權(quán)編碼器真值表優(yōu)先權(quán)編碼器真值表 如果同時有多如果同時有多 個信號輸入，個信號輸入， 輸出的是數(shù)碼輸出的是數(shù)碼 大的輸入信號大的輸入信號 對應(yīng)的代碼。對應(yīng)的代碼。 二、二、優(yōu)先權(quán)編碼器優(yōu)先權(quán)編碼器 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9F4 F3 F2 F1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 1 1 1 1 1

23、 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 11 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 11 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 11 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0大連理工大學(xué)電氣工程系大連理工大學(xué)電氣工程系37 將具有特定含義的二進制代碼變換成一定將具有特定含義的二進制代碼變換成一定n 位二進制位二進制代碼輸入代碼輸入2n 種狀態(tài)種狀態(tài)2n 種輸出種輸出譯碼器譯碼器二進制數(shù)代碼二進制數(shù)代碼 按其編碼時的原意翻譯成按其編碼時的原意翻譯成 對應(yīng)的信號輸出對應(yīng)的信號輸出

24、一、一、 二進制譯碼器二進制譯碼器的輸出信號，以表示二進制代碼的原意，這一的輸出信號，以表示二進制代碼的原意，這一實現(xiàn)譯碼功能的組合電路為譯碼器。實現(xiàn)譯碼功能的組合電路為譯碼器。過程稱為譯碼。過程稱為譯碼。大連理工大學(xué)電氣工程系大連理工大學(xué)電氣工程系38n = 2 時即為時即為 2 線線4 線譯碼器：線譯碼器： F1 E A21 A2A1F1 F2F3F4E 111F3 E A21 F2 E A21 F4 E A21 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 低電平譯碼低電平譯碼 E A1 A2 F1 F2 F3 F41 1 0 0功功 能能 表表1 1 1 11 1 1

25、 10 0 1 1 1 1 1 11 1 0 0 1 1 1 11 1 1 1 0 0 1 11 1 1 1 1 1 0 0=E+A1+A2=E+A1+A2 譯碼器電路譯碼器電路 =E+A1+A2=E+A1+A2大連理工大學(xué)電氣工程系大連理工大學(xué)電氣工程系39共共陽陽極極共共陰陰極極a b c d e f gUCCa b c d e f g LED 顯示器的兩種接法顯示器的兩種接法 a b d e f gc f g a be d c h大連理工大學(xué)電氣工程系大連理工大學(xué)電氣工程系40輸輸 入入 輸輸 出出 A4 A3 A2 A1 a b c d e f g 顯顯 示示 0 0 0 00 0 0

26、 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 表表12.6.2 顯示譯碼器功能表顯示譯碼器功能表 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 00 1 1 0 0 0 01 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1