常用組合邏輯電路

會(huì)計(jì)學(xué)1常用組合邏輯電路1、半加器3.4.1半加器和全加器能對(duì)兩個(gè)1位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行相加而求得和及進(jìn)位的邏輯電路稱為半加器。加數(shù)本位的和向高位的進(jìn)位第1頁/共85頁2、全加器能對(duì)兩個(gè)1位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行相加并考慮低位來的進(jìn)位，即相當(dāng)于3個(gè)1位二進(jìn)制數(shù)相加，求得和及進(jìn)位的邏輯電路稱為全加器。Ai、Bi：加數(shù)，Ci-1：低位來的進(jìn)位，Si：本位的和，Ci：向高位的進(jìn)位。第2頁/共85頁全加器的邏輯圖和邏輯符號(hào)第3頁/共85頁實(shí)現(xiàn)多位二進(jìn)制數(shù)相加的電路稱為加法器。1、串行進(jìn)位加法器3.4.2加法器構(gòu)成：把n位全加器串聯(lián)起來，低位全加器的進(jìn)位輸出連接到相鄰的高位全加器的進(jìn)位輸入。特點(diǎn)：進(jìn)位信號(hào)是由低位向高位逐級(jí)傳遞的，速度不高。第4頁/共85頁2、并行進(jìn)位加法器（超前進(jìn)位加法器）進(jìn)位生成項(xiàng)進(jìn)位傳遞條件進(jìn)位表達(dá)式和表達(dá)式4位超前進(jìn)位加法器遞推公式第5頁/共85頁超前進(jìn)位發(fā)生器第6頁/共85頁加法器的級(jí)連集成二進(jìn)制4位超前進(jìn)位加法器第7頁/共85頁3.4.3加法器的應(yīng)用1、8421BCD碼轉(zhuǎn)換為余3碼BCD碼+0011=余3碼2、二進(jìn)制并行加法/減法器C0-1＝0時(shí)，B0=B，電路執(zhí)行A+B運(yùn)算；當(dāng)C0-1＝1時(shí)，B1=B，電路執(zhí)行A－B=A+B運(yùn)算。第8頁/共85頁本節(jié)小結(jié)能對(duì)兩個(gè)1位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行相加而求得和及進(jìn)位的邏輯電路稱為半加器。能對(duì)兩個(gè)1位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行相加并考慮低位來的進(jìn)位，即相當(dāng)于3個(gè)1位二進(jìn)制數(shù)的相加，求得和及進(jìn)位的邏輯電路稱為全加器。實(shí)現(xiàn)多位二進(jìn)制數(shù)相加的電路稱為加法器。按照進(jìn)位方式的不同，加法器分為串行進(jìn)位加法器和超前進(jìn)位加法器兩種。串行進(jìn)位加法器電路簡單、但速度較慢，超前進(jìn)位加法器速度較快、但電路復(fù)雜。加法器除用來實(shí)現(xiàn)兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)相加外，還可用來設(shè)計(jì)代碼轉(zhuǎn)換電路、二進(jìn)制減法器和十進(jìn)制加法器等。第9頁/共85頁3.5數(shù)值比較器3.5.11位數(shù)值比較器3.5.24位數(shù)值比較器3.5.3數(shù)值比較器的位數(shù)擴(kuò)展第10頁/共85頁用來完成兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)的大小比較的邏輯電路稱為數(shù)值比較器，簡稱比較器。3.5.11位數(shù)值比較器設(shè)A＞B時(shí)L1＝1；A＜B時(shí)L2＝1；A＝B時(shí)L3＝1。得1位數(shù)值比較器的真值表。第11頁/共85頁邏輯表達(dá)式邏輯圖第12頁/共85頁3.5.24位數(shù)值比較器第13頁/共85頁真值表中的輸入變量包括A3與B3、A2與B2、A1與B1

、A0與B0和A＇與B＇的比較結(jié)果，A＇>B＇、A＇<B＇和A＇=B＇。A＇與B＇是另外兩個(gè)低位數(shù)，設(shè)置低位數(shù)比較結(jié)果輸入端，是為了能與其它數(shù)值比較器連接，以便組成更多位數(shù)的數(shù)值比較器；3個(gè)輸出信號(hào)L1(A＞B)、L2(A＜B)、和L3(A＝B)分別表示本級(jí)的比較結(jié)果。第14頁/共85頁邏輯圖第15頁/共85頁3.5.3比較器的級(jí)聯(lián)集成數(shù)值比較器第16頁/共85頁串聯(lián)擴(kuò)展TTL電路：最低4位的級(jí)聯(lián)輸入端A＇>B＇、

A＇<B＇和A＇=B＇必須預(yù)先分別預(yù)置為0、0、1。CMOS電路：各級(jí)的級(jí)聯(lián)輸入端A＇>B＇必須預(yù)先預(yù)置為0

，最低4位的級(jí)聯(lián)輸入端A＇<B＇和A＇=B＇必須預(yù)先預(yù)置為0、1。第17頁/共85頁并聯(lián)擴(kuò)展第18頁/共85頁本節(jié)小結(jié)在各種數(shù)字系統(tǒng)尤其是在計(jì)算機(jī)中，經(jīng)常需要對(duì)兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行大小判別，然后根據(jù)判別結(jié)果轉(zhuǎn)向執(zhí)行某種操作。用來完成兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)的大小比較的邏輯電路稱為數(shù)值比較器，簡稱比較器。在數(shù)字電路中，數(shù)值比較器的輸入是要進(jìn)行比較的兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)，輸出是比較的結(jié)果。利用集成數(shù)值比較器的級(jí)聯(lián)輸入端，很容易構(gòu)成更多位數(shù)的數(shù)值比較器。數(shù)值比較器的擴(kuò)展方式有串聯(lián)和并聯(lián)兩種。擴(kuò)展時(shí)需注意TTL電路與CMOS電路在連接方式上的區(qū)別。第19頁/共85頁3.6編碼器3.6.1二進(jìn)制編碼器3.6.2二-十進(jìn)制編碼器第20頁/共85頁實(shí)現(xiàn)編碼操作的電路稱為編碼器。3.6.1二進(jìn)制編碼器1、3位二進(jìn)制編碼器輸入8個(gè)互斥的信號(hào)輸出3位二進(jìn)制代碼真值表第21頁/共85頁邏輯表達(dá)式邏輯圖第22頁/共85頁2、3位二進(jìn)制優(yōu)先編碼器在優(yōu)先編碼器中優(yōu)先級(jí)別高的信號(hào)排斥級(jí)別低的，即具有單方面排斥的特性。設(shè)I7的優(yōu)先級(jí)別最高，I6次之，依此類推，I0最低。真值表第23頁/共85頁邏輯表達(dá)式第24頁/共85頁邏輯圖8線-3線優(yōu)先編碼器如果要求輸出、輸入均為反變量，則只要在圖中的每一個(gè)輸出端和輸入端都加上反相器就可以了。第25頁/共85頁2、集成3位二進(jìn)制優(yōu)先編碼器ST為使能輸入端，低電平有效。YS為使能輸出端，通常接至低位芯片的端。YS和ST配合可以實(shí)現(xiàn)多級(jí)編碼器之間的優(yōu)先級(jí)別的控制。YEX為擴(kuò)展輸出端，是控制標(biāo)志。YEX

＝0表示是編碼輸出；YEX

＝1表示不是編碼輸出。集成3位二進(jìn)制優(yōu)先編碼器74LS148第26頁/共85頁集成3位二進(jìn)制優(yōu)先編碼器74LS148的真值表輸入：邏輯0(低電平）有效輸出：邏輯0(低電平）有效第27頁/共85頁集成3位二進(jìn)制優(yōu)先編碼器74LS148的級(jí)聯(lián)16線-4線優(yōu)先編碼器第28頁/共85頁3.6.2二-十進(jìn)制編碼器1、8421BCD碼編碼器輸入10個(gè)互斥的數(shù)碼輸出4位二進(jìn)制代碼真值表第29頁/共85頁邏輯表達(dá)式邏輯圖第30頁/共85頁2、8421BCD碼優(yōu)先編碼器真值表第31頁/共85頁邏輯表達(dá)式第32頁/共85頁邏輯圖第33頁/共85頁3、集成10線-4線優(yōu)先編碼器第34頁/共85頁本節(jié)小結(jié)

用二進(jìn)制代碼表示特定對(duì)象的過程稱為編碼；實(shí)現(xiàn)編碼操作的電路稱為編碼器。編碼器分二進(jìn)制編碼器和十進(jìn)制編碼器，各種譯碼器的工作原理類似，設(shè)計(jì)方法也相同。集成二進(jìn)制編碼器和集成十進(jìn)制編碼器均采用優(yōu)先編碼方案。第35頁/共85頁3.7譯碼器3.7.1二進(jìn)制譯碼器3.7.2二-十進(jìn)制譯碼器3.7.3顯示譯碼器3.7.4譯碼器的應(yīng)用第36頁/共85頁把代碼狀態(tài)的特定含義翻譯出來的過程稱為譯碼，實(shí)現(xiàn)譯碼操作的電路稱為譯碼器。3.7.1二進(jìn)制譯碼器設(shè)二進(jìn)制譯碼器的輸入端為n個(gè)，則輸出端為2n個(gè)，且對(duì)應(yīng)于輸入代碼的每一種狀態(tài)，2n個(gè)輸出中只有一個(gè)為1（或?yàn)?），其余全為0（或?yàn)?）。二進(jìn)制譯碼器可以譯出輸入變量的全部狀態(tài)，故又稱為變量譯碼器。第37頁/共85頁1、3位二進(jìn)制譯碼器真值表輸入：3位二進(jìn)制代碼輸出：8個(gè)互斥的信號(hào)第38頁/共85頁邏輯表達(dá)式邏輯圖電路特點(diǎn)：與門組成的陣列第39頁/共85頁2、集成二進(jìn)制譯碼器74LS138A2、A1、A0為二進(jìn)制譯碼輸入端，為譯碼輸出端（低電平有效），G1、、為選通控制端。當(dāng)G1＝1、時(shí)，譯碼器處于工作狀態(tài)；當(dāng)G1＝0、時(shí)，譯碼器處于禁止?fàn)顟B(tài)。第40頁/共85頁真值表輸入：自然二進(jìn)制碼輸出：低電平有效第41頁/共85頁3、74LS138的級(jí)聯(lián)第42頁/共85頁第43頁/共85頁二-十進(jìn)制譯碼器的輸入是十進(jìn)制數(shù)的4位二進(jìn)制編碼（BCD碼），分別用A3、A2、A1、A0表示；輸出的是與10個(gè)十進(jìn)制數(shù)字相對(duì)應(yīng)的10個(gè)信號(hào)，用Y9～Y0表示。由于二-十進(jìn)制譯碼器有4根輸入線，10根輸出線，所以又稱為4線-10線譯碼器。3.7.2二-十進(jìn)制譯碼器1、8421BCD碼譯碼器

把二-十進(jìn)制代碼翻譯成10個(gè)十進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的電路，稱為二-十進(jìn)制譯碼器。第44頁/共85頁真值表第45頁/共85頁邏輯表達(dá)式邏輯圖第46頁/共85頁將與門換成與非門，則輸出為反變量，即為低電平有效。第47頁/共85頁２、集成8421BCD碼譯碼器74LS42第48頁/共85頁3.7.3顯示譯碼器1、數(shù)碼顯示器

用來驅(qū)動(dòng)各種顯示器件，從而將用二進(jìn)制代碼表示的數(shù)字、文字、符號(hào)翻譯成人們習(xí)慣的形式直觀地顯示出來的電路，稱為顯示譯碼器。第49頁/共85頁第50頁/共85頁b=c=f=g=1，a=d=e=0時(shí)c=d=e=f=g=1，a=b=0時(shí)共陰極第51頁/共85頁2、顯示譯碼器真值表僅適用于共陰極LED真值表第52頁/共85頁a的卡諾圖第53頁/共85頁b的卡諾圖c的卡諾圖第54頁/共85頁d的卡諾圖e的卡諾圖第55頁/共85頁f的卡諾圖g的卡諾圖第56頁/共85頁邏輯表達(dá)式第57頁/共85頁邏輯圖第58頁/共85頁2、集成顯示譯碼器74LS48引腳排列圖第59頁/共85頁功能表第60頁/共85頁輔助端功能第61頁/共85頁3.7.4譯碼器的應(yīng)用1、用二進(jìn)制譯碼器實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)②畫出用二進(jìn)制譯碼器和與非門實(shí)現(xiàn)這些函數(shù)的接線圖。①寫出函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)與或表達(dá)式，并變換為與非-與非形式。第62頁/共85頁3、數(shù)碼顯示電路的動(dòng)態(tài)滅零第63頁/共85頁本節(jié)小結(jié)把代碼狀態(tài)的特定含義翻譯出來的過程稱為譯碼，實(shí)現(xiàn)譯碼操作的電路稱為譯碼器。實(shí)際上譯碼器就是把一種代碼轉(zhuǎn)換為另一種代碼的電路。譯碼器分二進(jìn)制譯碼器、十進(jìn)制譯碼器及字符顯示譯碼器，各種譯碼器的工作原理類似，設(shè)計(jì)方法也相同。二進(jìn)制譯碼器能產(chǎn)生輸入變量的全部最小項(xiàng)，而任一組合邏輯函數(shù)總能表示成最小項(xiàng)之和的形式，所以，由二進(jìn)制譯碼器加上或門即可實(shí)現(xiàn)任何組合邏輯函數(shù)。此外，用4線-16線譯碼器還可實(shí)現(xiàn)BCD碼到十進(jìn)制碼的變換。第64頁/共85頁3.8數(shù)據(jù)選擇器3.8.14選1數(shù)據(jù)選擇器3.8.2集成數(shù)據(jù)選擇器3.8.3用數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)第65頁/共85頁3.8.14選1數(shù)據(jù)選擇器真值表邏輯表達(dá)式地址變量輸入數(shù)據(jù)由地址碼決定從４路輸入中選擇哪１路輸出。第66頁/共85頁邏輯圖第67頁/共85頁3.8.2集成數(shù)據(jù)選擇器集成雙4選1數(shù)據(jù)選擇器74LS153選通控制端S為低電平有效，即S=0時(shí)芯片被選中，處于工作狀態(tài)；S=1時(shí)芯片被禁止，Y≡0。第68頁/共85頁集成8選1數(shù)據(jù)選擇器74LS151第69頁/共85頁74LS151的真值表第70頁/共85頁數(shù)據(jù)選擇器的擴(kuò)展第71頁/共85頁3.8.3用數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)基本原理數(shù)據(jù)選擇器的主要特點(diǎn)：（1）具有標(biāo)準(zhǔn)與或表達(dá)式的形式。即：（2）提供了地址變量的全部最小項(xiàng)。（3）一般情況下，Di可以當(dāng)作一個(gè)變量處理。因?yàn)槿魏谓M合邏輯函數(shù)總可以用最小項(xiàng)之和的標(biāo)準(zhǔn)形式構(gòu)成。所以，利用數(shù)據(jù)選擇器的輸入Di來選擇地址變量組成的最小項(xiàng)mi，可以實(shí)現(xiàn)任何所需的組合邏輯函數(shù)。第72頁/共85頁基本步驟確定數(shù)據(jù)選擇器確定地址變量21n個(gè)地址變量的數(shù)據(jù)選擇器，不需要增加門電路，最多可實(shí)現(xiàn)n＋1個(gè)變量的函數(shù)。3個(gè)變量，選用4選1數(shù)據(jù)選擇器。A1=A、A0=B邏輯函數(shù)1選用74LS153274LS153有兩個(gè)地址變量。第73頁/共85頁求Di3（1）公式法函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)與或表達(dá)式：4選1數(shù)據(jù)選擇器輸出信號(hào)的表達(dá)式：比較L和Y，得：3第74頁/共85頁畫連線圖44第75頁/共85頁求Di的方法（2）真值表法C=1時(shí)L=1，故D0=CL=0，故D2=0L=1，故D3=1C=0時(shí)L=1，故D1=C第76頁/共85頁求Di的方法（3）圖形法D0D1D3D2第77頁/共85頁用數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)函數(shù)：例①選用8選1數(shù)據(jù)選擇器74LS151②設(shè)A2=A、A1=B、A0=C③求DiD0=DD2=1D6=1D4=DD1=DD