數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)第四組合邏輯電路解析學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)第四組合邏輯電路數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)第四組合邏輯電路(lu j din l)解析解析第一頁，共70頁。2數(shù)字電路數(shù)字電路組合組合(zh)邏輯電路：邏輯電路：t時刻輸出僅與時刻輸出僅與t時刻時刻 輸入有關(guān)，與輸入有關(guān)，與t以前的以前的 狀態(tài)無關(guān)。狀態(tài)無關(guān)。時序邏輯電路時序邏輯電路(dinl)：t時刻輸出不僅與時刻輸出不僅與t時刻時刻 輸入有關(guān)，還與電路輸入有關(guān)，還與電路(dinl)過過 去的狀態(tài)有關(guān)。去的狀態(tài)有關(guān)。2第2頁/共70頁第二頁，共70頁。3組合電路組合電路(dinl)范疇范疇：時序電路范疇時序電路范疇(fnchu)：加法器、譯碼器、編碼器、數(shù)據(jù)加法器、譯碼器、編碼

2、器、數(shù)據(jù)(shj)選擇器、只讀存儲器選擇器、只讀存儲器計數(shù)器、寄存器、動態(tài)存儲器計數(shù)器、寄存器、動態(tài)存儲器組合電路是時序電路的一部分組合電路是時序電路的一部分3第3頁/共70頁第三頁，共70頁。4組合組合(zh)電路：電路：組合邏輯組合邏輯 電路電路1a2ana1y2ymy組合邏輯電路的框圖組合邏輯電路的框圖)(AFY ）aa(afy)aa(afy)aa(afynmmnn21212221114第4頁/共70頁第四頁，共70頁。5組合電路的特點：組合電路的特點：輸出僅由輸入決定輸出僅由輸入決定(judng)，與電路之前狀態(tài)無關(guān)，與電路之前狀態(tài)無關(guān)；電路結(jié)構(gòu)中無反饋環(huán)路（無記憶）；電路結(jié)構(gòu)中無反饋

3、環(huán)路（無記憶）；能用基本門構(gòu)成，即任何組合邏輯電路都能用三種能用基本門構(gòu)成，即任何組合邏輯電路都能用三種基本門實現(xiàn)?；鹃T實現(xiàn)。5第5頁/共70頁第五頁，共70頁。64.2 組合邏輯電路(lu j din l)的 分析和設(shè)計6第6頁/共70頁第六頁，共70頁。74.2.1 組合邏輯電路組合邏輯電路(lu j din l)的分析的分析7第7頁/共70頁第七頁，共70頁。8邏輯圖邏輯圖邏輯邏輯(lu j)表達式表達式 1 1 最簡與或最簡與或表達式表達式 2 2 1 23()()()()YYY YABBCACYABBCAC例例1：8第8頁/共70頁第八頁，共70頁。9A B CY0 0 00 0

4、10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 100010111最簡與或最簡與或表達式表達式 3 真值表真值表 3 4 電路電路(dinl)的的邏輯功能邏輯功能當輸入A、B、C中有2個或3個為1時，輸出(shch)Y為1，否則輸出(shch)Y為0。所以這個電路實際上是一種3人表決用的組合電路：只要有2票或3票同意，表決就通過。 4 YABBCAC9第9頁/共70頁第九頁，共70頁。10例例2：功能：輸入功能：輸入(shr)不一致鑒別不一致鑒別器器第10頁/共70頁第十頁，共70頁。11例例3：1ZAC2ZBC功能功能(gngnng)：可控的兩位二進制原可控的兩位二進制原碼至反碼

5、的變換電路。碼至反碼的變換電路。第11頁/共70頁第十一頁，共70頁。12例例4：12133()()()()ZABABZZZABZABA B函數(shù)函數(shù)(hnsh)表達式：表達式：真值表：真值表：電路功能：電路功能： 一位數(shù)字一位數(shù)字(shz)比比較器較器123111ABZABZABZ12第12頁/共70頁第十二頁，共70頁。13例例5 (P162)第13頁/共70頁第十三頁，共70頁。144.2.2 組合邏輯電路組合邏輯電路(lu j din l)的設(shè)計的設(shè)計二、設(shè)計二、設(shè)計(shj)步驟步驟一、設(shè)計一、設(shè)計(shj)任務(wù)任務(wù) 用基本邏輯門設(shè)計用基本邏輯門設(shè)計(shj)出能完成實際問題出能完成實

6、際問題 或命題要求的電路?；蛎}要求的電路。14第14頁/共70頁第十四頁，共70頁。15例例1： 設(shè)計一個監(jiān)視交通信號燈工作狀態(tài)的邏輯設(shè)計一個監(jiān)視交通信號燈工作狀態(tài)的邏輯電路。當信號燈發(fā)生故障時發(fā)出信號提醒電路。當信號燈發(fā)生故障時發(fā)出信號提醒(t xng)工作人員進行維修。工作人員進行維修。15第15頁/共70頁第十五頁，共70頁。161. 抽象抽象(chuxing)RAGRAGGRAAGRGARZ輸入變量輸入變量(binling):紅（紅（R）、黃（）、黃（A）、綠（）、綠（G） 規(guī)定燈亮?xí)r為規(guī)定燈亮?xí)r為“1”，不亮?xí)r為，不亮?xí)r為“0”輸出變量輸出變量(binling)：故障信號（：故障信

7、號（Z） 規(guī)定正常工作時規(guī)定正常工作時Z=0，故障時，故障時Z=12. 列出真值表列出真值表3. 寫出邏輯寫出邏輯(lu j)表達式表達式16第16頁/共70頁第十六頁，共70頁。174. 化簡化簡5. 最簡與或表達式最簡與或表達式AGRGRAGARZ6. 畫出電路圖畫出電路圖17第17頁/共70頁第十七頁，共70頁。1818例例2： 碼制轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計。碼制轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計。 要求要求(yoqi)：輸入為三位二進制碼，：輸入為三位二進制碼， 輸出為格雷碼。輸出為格雷碼。解：解：1）真值表）真值表第18頁/共70頁第十八頁，共70頁。19192）化簡）化簡3）邏輯圖）邏輯圖第19頁/共70頁第十

8、九頁，共70頁。204.3 若干常用的組合(zh)邏輯電路20第20頁/共70頁第二十頁，共70頁。214.3.1 編碼器編碼器編碼編碼(bin m)的任務(wù)：把原始數(shù)據(jù)、指的任務(wù)：把原始數(shù)據(jù)、指令或標志信令或標志信 號變換成該系統(tǒng)所采用的號變換成該系統(tǒng)所采用的數(shù)數(shù) 碼制。碼制。編碼編碼(bin m)器：把指令或狀態(tài)等轉(zhuǎn)換器：把指令或狀態(tài)等轉(zhuǎn)換為與其對應(yīng)為與其對應(yīng) 的二進制信息代碼的電路。的二進制信息代碼的電路。 普通編碼普通編碼(bin m)器器 優(yōu)先編碼優(yōu)先編碼(bin m)器器21第21頁/共70頁第二十一頁，共70頁。22第22頁/共70頁第二十二頁，共70頁。23一、二進制編碼器一、二

9、進制編碼器 設(shè)：編碼器有設(shè)：編碼器有M個輸入，在這個輸入，在這M個輸入中，個輸入中，只有一個只有一個(y )輸入為有效電平，其余輸入為有效電平，其余M-1個輸入均為無效電平。有個輸入均為無效電平。有N個輸出。則二個輸出。則二者之間滿足者之間滿足M2N的關(guān)系。的關(guān)系。例：設(shè)計一個例：設(shè)計一個(y )編碼器，要求把編碼器，要求把07這這8個個十進制數(shù)編成二進制代碼。用與非門實現(xiàn)。（十進制數(shù)編成二進制代碼。用與非門實現(xiàn)。（假設(shè)有效電平為低電平）假設(shè)有效電平為低電平）二進制編碼器二進制編碼器將一般信號將一般信號(xnho)編為二編為二進制代進制代 碼的電路。碼的電路。第23頁/共70頁第二十三頁，共7

10、0頁。24有效有效(yuxio)電平電平為為 0約束條件：約束條件：241ijII解：解：1）確定二進制代碼）確定二進制代碼(di m)的位數(shù)的位數(shù) M=8=23 N=3 2）列出編碼表）列出編碼表 第24頁/共70頁第二十四頁，共70頁。2525第25頁/共70頁第二十五頁，共70頁。263）寫出對應(yīng)）寫出對應(yīng)(duyng)的邏輯的邏輯表達式：表達式：26245674 5 67123672 3 67013571 3 5 7()()()YIIIII I I IYIIIII I I IYIIIII I I I4）畫邏輯圖）畫邏輯圖第26頁/共70頁第二十六頁，共70頁。27畫邏輯圖：畫邏輯圖：2

11、7第27頁/共70頁第二十七頁，共70頁。28二、二、8421BCD碼編碼器（二碼編碼器（二十進制編碼器）十進制編碼器）輸出：四位二進制代碼輸出：四位二進制代碼輸入：輸入：09共十種狀態(tài)共十種狀態(tài)解：解：1）確定）確定(qudng)二進制代碼的位數(shù)。二進制代碼的位數(shù)。 M=10 由由M2N 得得N=4 2）列編碼表）列編碼表第28頁/共70頁第二十八頁，共70頁。29第29頁/共70頁第二十九頁，共70頁。303）寫出邏輯）寫出邏輯(lu j)表達式：表達式：3898 9245674 5 67123672 3 67013571 3 5 7()()()()YIII IYIIIII I I IYI

12、IIII I I IYIIIII I I I4）畫邏輯圖（略）畫邏輯圖（略）第30頁/共70頁第三十頁，共70頁。3131三、優(yōu)先三、優(yōu)先(yuxin)(yuxin)編碼器編碼器8線-3線優(yōu)先(yuxin)編碼器 74HC1481、功能表、功能表 輸入：輸入： ,共共8個輸入端個輸入端 （腳注（腳注(jiozh)號碼越大，號碼越大，優(yōu)先優(yōu)先 權(quán)越高），低電平有效。權(quán)越高），低電平有效。輸出輸出：選通輸入端選通輸入端(片選端片選端):選通輸出端選通輸出端:擴展輸出端擴展輸出端:07II 210YYY 、 、S SYEXY第31頁/共70頁第三十一頁，共70頁。3232第32頁/共70頁第三十二頁

13、，共70頁。3374HC148內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)低電平33第33頁/共70頁第三十三頁，共70頁。34例：用兩片例：用兩片74HC148優(yōu)先優(yōu)先(yuxin)編碼器組成一個編碼器組成一個16線線-4線優(yōu)先線優(yōu)先(yuxin)編碼器，將編碼器，將 16個低電平輸入信號個低電平輸入信號編為編為00001111共共16個個4位二進制代碼。其中位二進制代碼。其中 的優(yōu)先的優(yōu)先(yuxin)權(quán)最高，權(quán)最高， 的優(yōu)先的優(yōu)先(yuxin)權(quán)最低。權(quán)最低。15A34015AA0A第34頁/共70頁第三十四頁，共70頁。3535第35頁/共70頁第三十五頁，共70頁。36364.3.2 4.3.2 譯碼器譯碼器譯

14、碼：把二進制數(shù)碼譯碼：把二進制數(shù)碼“翻譯翻譯”成十進制數(shù)碼或成十進制數(shù)碼或“翻譯翻譯”成其他形式成其他形式(xngsh)的代碼或控制電平。的代碼或控制電平。對于譯碼器輸入端的某一種組合對于譯碼器輸入端的某一種組合(zh)，只有一個輸出端為，只有一個輸出端為有效電平，其余輸出端均為相反電平。有效電平，其余輸出端均為相反電平。第36頁/共70頁第三十六頁，共70頁。3737一、二進制譯碼器一、二進制譯碼器第37頁/共70頁第三十七頁，共70頁。38382）真值表）真值表第38頁/共70頁第三十八頁，共70頁。39393）邏輯）邏輯(lu j)表表達式：達式：70127201221012100120

15、mAAAYmAAAYmAAAYmAAAY.4）畫邏輯電路）畫邏輯電路(lu j din l)圖圖 1、二極管譯碼矩陣、二極管譯碼矩陣 2、用與非門構(gòu)成的譯碼器、用與非門構(gòu)成的譯碼器第39頁/共70頁第三十九頁，共70頁。4040二極管譯碼矩陣二極管譯碼矩陣(j zhn)第40頁/共70頁第四十頁，共70頁。4141低電平輸出(shch)附加(fji)控制端用與非門構(gòu)成用與非門構(gòu)成(guchng)的譯碼器的譯碼器第41頁/共70頁第四十一頁，共70頁。4242二、中規(guī)模二、中規(guī)模(gum)集成譯碼器集成譯碼器74HC1381、邏輯、邏輯(lu j)符號符號譯碼輸入譯碼輸入(shr)使能輸入使能輸

16、入譯碼輸出譯碼輸出低位高位第42頁/共70頁第四十二頁，共70頁。434332SS 01234567YYYYYYYY2、74HC138的功能表：的功能表：第43頁/共70頁第四十三頁，共70頁。4402100121012210272107()()().()YA A AmYA A AmYA A AmYA A Am3. 邏輯邏輯(lu j)表達式：表達式：第44頁/共70頁第四十四頁，共70頁。45第45頁/共70頁第四十五頁，共70頁。46第46頁/共70頁第四十六頁，共70頁。47例例1：三、用譯碼器構(gòu)成三、用譯碼器構(gòu)成(guchng)函數(shù)發(fā)函數(shù)發(fā)生器生器P186請寫出請寫出Y的邏輯的邏輯(l

17、u j)函數(shù)式函數(shù)式345()YY Y Y345YYY345(3,4,5)mmmmYA BCAB CAB C第47頁/共70頁第四十七頁，共70頁。48例例2：用：用74138構(gòu)成構(gòu)成(guchng)下下 列函數(shù)發(fā)生器：列函數(shù)發(fā)生器：12()YAB CA BCYABBC解：解：12(1,2,3,5)(3,6,7)YmYm第48頁/共70頁第四十八頁，共70頁。494.3.3 4.3.3 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)(shj)(shj)選擇器選擇器數(shù)據(jù)選擇器是一個多輸入、單輸出的組合電路數(shù)據(jù)選擇器是一個多輸入、單輸出的組合電路(dinl)，它的功能類似于一個多檔開關(guān)。，它的功能類似于一個多檔開關(guān)。第49頁/共70頁

18、第四十九頁，共70頁。50一、雙四選一數(shù)據(jù)一、雙四選一數(shù)據(jù)(shj)選擇器選擇器741531、邏輯圖、邏輯圖第50頁/共70頁第五十頁，共70頁。512、邏輯、邏輯(lu j)符號（半片）符號（半片）S=1無論無論D3D0為何為何(wih)值，選擇器不工作。值，選擇器不工作。0可以傳送數(shù)據(jù)?？梢詡魉蛿?shù)據(jù)。2）A1A0 數(shù)據(jù)選擇數(shù)據(jù)選擇(xunz)端，相當于地址。端，相當于地址。1）S使能輸入使能輸入注意：注意：3）D3D0 數(shù)據(jù)輸入端。數(shù)據(jù)輸入端。第51頁/共70頁第五十一頁，共70頁。523、功能表、功能表4、邏輯、邏輯(lu j)函數(shù)式函數(shù)式3001122330iiiYm Dm Dm Dm

19、 Dm D第52頁/共70頁第五十二頁，共70頁。5370126012501240123012201210120012DAAADAAADAAADAAADAAADAAADAAADAAAY)()()()()()()()(第53頁/共70頁第五十三頁，共70頁。54 第54頁/共70頁第五十四頁，共70頁。55( , ,)(1,3,5,6)F A B Cm FA B CA BCAB CABC012301mmA mA m 00112233DmD mDmDm0 ()B CAA B CABCA BC第55頁/共70頁第五十五頁，共70頁。56 0123Fm CmCm Cm C第56頁/共70頁第五十六頁，

20、共70頁。574.3.4 4.3.4 加法器加法器一、一位加法器一、一位加法器1. 半加器半加器定義：定義：半加半加兩個一位二進制數(shù)相加，不考慮兩個一位二進制數(shù)相加，不考慮(kol)進位輸入。進位輸入。半加器半加器實現(xiàn)半加邏輯的電路實現(xiàn)半加邏輯的電路設(shè)計步驟：設(shè)計步驟：1）輸入變量）輸入變量A,B表示兩個一位二進制數(shù)。表示兩個一位二進制數(shù)。 輸出輸出(shch)變量變量S相加后的和數(shù)。相加后的和數(shù)。 輸出輸出(shch)變量變量CO 向高位的進位向高位的進位數(shù)。數(shù)。第57頁/共70頁第五十七頁，共70頁。582）真值表）真值表3）邏輯）邏輯(lu j)函函數(shù)式數(shù)式SA BABABCOAB4）邏輯圖）邏輯圖第58頁/共70頁第五十八頁，共70頁。592. 全加器全加器定義：定義：全加全加兩個同位兩個同位(tn wi)的加數(shù)和來自低位的進位數(shù)三者的加數(shù)和來自低位的進位數(shù)三者相加。相加。全加器全加器實現(xiàn)全加邏輯的電路。實現(xiàn)全加邏輯的電路。第59頁/共70頁第五十九頁，共70頁。60設(shè)計步驟：設(shè)計步驟：1