數(shù)電總復(fù)習(xí)-課件chap

第四章

組合邏輯電路4.1概述一、組合邏輯電路的特點(diǎn)從功能上2.從電路結(jié)構(gòu)上任意時(shí)刻的輸出僅取決于該時(shí)刻的輸入不含記憶（存儲(chǔ)）元件二、邏輯功能的描述組合邏輯電路組合邏輯電路的框圖4.2組合邏輯電路的

分析方法和設(shè)計(jì)方法4.2.1組合邏輯電路的分析方法分析的一般步驟：從電路的輸入到輸出逐級(jí)寫(xiě)出邏輯函數(shù)式，最后得到表示輸出與輸入之間的邏輯函數(shù)式，將該函數(shù)式進(jìn)行化簡(jiǎn)，為了使電路的邏輯功能更加直觀，還應(yīng)將邏輯函數(shù)式轉(zhuǎn)換為真值表。例：分析該電路的邏輯功能：例4.2.1（判別輸入四位二進(jìn)制數(shù)數(shù)值的范圍）一、邏輯抽象分析因果關(guān)系，確定輸入/輸出變量定義邏輯狀態(tài)的含意（賦值）列出真值表二、寫(xiě)出函數(shù)式三、選定器件類(lèi)型四、根據(jù)所選器件：對(duì)邏輯式化簡(jiǎn)（用門(mén)） 變換（用MSI） 或進(jìn)行相應(yīng)的描述（PLD）五、畫(huà)出邏輯電路圖，或下載到PLD六、工藝設(shè)計(jì)（專(zhuān)門(mén)課程）4.2.2組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)舉例：例4.2.2設(shè)計(jì)一個(gè)監(jiān)視交通信號(hào)燈工作狀態(tài)的邏輯電路。每一組信號(hào)燈均由紅黃綠三盞燈組成，正常工作時(shí)，任何時(shí)刻必有一盞燈點(diǎn)亮，而且也只允許有一盞燈點(diǎn)亮。而當(dāng)出現(xiàn)其他五種點(diǎn)亮狀態(tài)時(shí)，表示電路發(fā)生了故障，這時(shí)就要求發(fā)出故障報(bào)警信號(hào)，以提醒維護(hù)人員前去修理。如果信號(hào)燈出現(xiàn)故障，Z為1RAGZ1.抽象輸入變量:

紅（R）、黃（A）、綠（G）輸出變量：故障信號(hào)（Z）狀態(tài)賦值：列真值表：2.寫(xiě)出邏輯表達(dá)式輸入變量輸出RAGZ000100100100011110001011110111113.選用門(mén)電路實(shí)現(xiàn)4.化簡(jiǎn)5.畫(huà)出邏輯圖補(bǔ)充例題：碼制轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)：試設(shè)計(jì)一個(gè)將8421BCD碼轉(zhuǎn)換成余3碼的電路，用與非門(mén)實(shí)現(xiàn)。補(bǔ)充例題：設(shè)計(jì)一個(gè)奇偶校驗(yàn)電路，輸入信號(hào)A,B,C中有奇數(shù)個(gè)1時(shí)，輸出為1；有偶數(shù)個(gè)1時(shí)，輸出為0.4.3若干常用組合邏輯電路4.3.1編碼器編碼：將輸入的每個(gè)高/低電平信號(hào)變成一個(gè)對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制代碼普通編碼器優(yōu)先編碼器一、普通編碼器特點(diǎn)：任何時(shí)刻只允許輸入一個(gè)編碼信號(hào)。例：3位二進(jìn)制普通編碼器輸入輸出I0I1I2I3I4I5I6I7Y2Y1Y01000000000001000000001001000000100001000001100001000100000001001010000001011000000001111利用無(wú)關(guān)項(xiàng)化簡(jiǎn)，得：輸入輸出I0I1I2I3I4I5I6I7Y

YY0100000000000100000000100100000010000100000110000100010000000100101000000101100000000111112二、優(yōu)先編碼器特點(diǎn)：允許同時(shí)輸入兩個(gè)以上的編碼信號(hào)，但只對(duì)其中優(yōu)先權(quán)最高的一個(gè)進(jìn)行編碼。例：8線(xiàn)-3線(xiàn)優(yōu)先編碼器（設(shè)I7優(yōu)先權(quán)最高…I0優(yōu)先權(quán)最低）輸入輸出I0I1I2I3I4I5I6I7Y2Y1Y0XXXXXXX1111XXXXXX10110XXXXX100101XXXX1000100XXX10000011XX100000010X100000000110000000000低電平實(shí)例：

74HC148選通信號(hào)附

加

輸

出

信

號(hào)為0時(shí)，電路工作無(wú)編碼輸入為0時(shí)，電路工作有編碼輸入輸入輸出1XXXXXXXX11111011111111111010XXXXXXX0000100XXXXXX01001100XXXXX011010100XXXX0111011100XXX01111100100XX011111101100X01111111101000111111111110狀態(tài)11不工作01工作，但無(wú)輸入10工作，且有輸入00不可能出現(xiàn)附加輸出信號(hào)的狀態(tài)及含意習(xí)題4.9先用門(mén)電路，再用148?？刂贫藬U(kuò)展功能舉例：例： 用兩片8線(xiàn)-3線(xiàn)優(yōu)先編碼器

16線(xiàn)-4線(xiàn)優(yōu)先編碼器其中，的優(yōu)先權(quán)最高···列出功能表，板書(shū)習(xí)題4.8三、二-十進(jìn)制優(yōu)先編碼器74LS147將編成0110~1110

的優(yōu)先權(quán)最高，

最低輸入的低電平信號(hào)變成一個(gè)對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制的編碼功能表見(jiàn)書(shū)P173表4.4.34.3.2譯碼器譯碼：將每個(gè)輸入的二進(jìn)制代碼譯成對(duì)應(yīng)的輸出高、低電平信號(hào)。常用的有：二進(jìn)制譯碼器，二-十進(jìn)制譯碼器，顯示譯碼器等一、二進(jìn)制譯碼器例：3線(xiàn)—8線(xiàn)譯碼器輸入輸出A2A1A0Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y00000000000100100000010010000001000110000100010000010000101001000001100100000011110000000真值表邏輯表達(dá)式：用電路進(jìn)行實(shí)現(xiàn)用二極管與門(mén)陣列組成的3線(xiàn)－8線(xiàn)譯碼器

集成譯碼器實(shí)例：74HC138低電平輸出附加控制端74HC138的功能表：輸入輸出S1A2A1A00XXXX11111111X1XXX1111111110000111111101000111111101100101111101110011111101111010011101111101011101111110110101111111011101111111利用附加控制端進(jìn)行功能擴(kuò)展例：用74HC138（3線(xiàn)—8線(xiàn)譯碼器）

4線(xiàn)—16線(xiàn)譯碼器如果要擴(kuò)展成5線(xiàn)/32或6線(xiàn)/64線(xiàn)線(xiàn)譯碼器呢？二、二—十進(jìn)制譯碼器將輸入BCD碼的10個(gè)代碼譯成10個(gè)高、低電平的輸出信號(hào)

BCD碼以外的偽碼，輸出均無(wú)低電平信號(hào)產(chǎn)生例：74HC42功能表見(jiàn)書(shū)P178表4.3.6三、用譯碼器設(shè)計(jì)組合邏輯電路1.基本原理

3位二進(jìn)制譯碼器給出3變量的全部最小項(xiàng);

。。。

n位二進(jìn)制譯碼器給出n變量的全部最小項(xiàng);

任意函數(shù) 將n位二進(jìn)制譯碼輸出的最小項(xiàng)組合起來(lái)，可獲得任何形式的輸入變量不大于n的組合函數(shù)2.舉例例：利用74HC138設(shè)計(jì)一個(gè)多輸出的組合邏輯電路，輸出邏輯函數(shù)式為：四、1）譯碼器構(gòu)成數(shù)據(jù)分配器

2）譯碼器產(chǎn)生順序脈沖(見(jiàn)下頁(yè))

四、顯示譯碼器1.七段字符顯示器（七段數(shù)碼管：LED,LCD）

能將數(shù)字或符號(hào)的代碼譯出，并能驅(qū)動(dòng)顯示器件顯示出原來(lái)的數(shù)字或符號(hào)的電路。2.BCD七段字符顯示譯碼（代碼轉(zhuǎn)換器）7448輸入輸出數(shù)字A3A2A1A0YaYbYcYdYeYfYg字形000001111110100010110000200101101101300111111001401000110011501011011011601100011111701111110000810001111111910011110011101010000110111101100110011211000100011131101100101114111000011111511110000000真值表卡諾圖BCD－七段顯示譯碼器7448的邏輯圖7448的附加控制信號(hào)：燈測(cè)試輸入

滅零輸入時(shí)，所有燈亮，顯示數(shù)字8所有燈熄滅且時(shí)7448的附加控制信號(hào)：滅燈輸入/滅零輸出輸入信號(hào)，稱(chēng)滅燈輸入控制端：無(wú)論輸入狀態(tài)是什么，數(shù)碼管熄滅若是一個(gè)間歇脈沖信號(hào)，則顯示的數(shù)字將間歇閃亮輸出信號(hào)，稱(chēng)滅零輸出端：只有當(dāng)輸入，且滅零輸入信號(hào)時(shí)，才給出低電平因此表示譯碼器將本來(lái)應(yīng)該顯示的零熄滅了

7448驅(qū)動(dòng)BS201A(共陰極)的連接方法電路圖見(jiàn)書(shū)P186圖4.3.187448可以直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，因其內(nèi)部電路中已包含上拉電阻；7447內(nèi)部電路沒(méi)有上拉電阻，需外接上拉電阻方能驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管。例：利用和的配合，實(shí)現(xiàn)多位顯示系統(tǒng)的滅零控制整數(shù)部分：最高位是0，而且滅掉以后，輸出作為次高位的輸入信號(hào)小數(shù)部分：最低位是0，而且滅掉以后，輸出作為次低位的輸入信號(hào)4.3.3數(shù)據(jù)選擇器一、工作原理多路選通先給一個(gè)最簡(jiǎn)單的電路說(shuō)明數(shù)據(jù)選擇器的基本功能見(jiàn)教案P62板書(shū)A1A0Y11XX0000D10001D11010D12011D13

例：“雙四選一”，74HC153

分析其中的一個(gè)“四選一”例：用兩個(gè)“四選一”接成“八選一”“四選一”只有2位地址輸入，從四個(gè)輸入中選中一個(gè)“八選一”的八個(gè)數(shù)據(jù)需要3位地址代碼指定其中任何一個(gè)例：用兩個(gè)153和適當(dāng)?shù)拈T(mén)電路構(gòu)成一個(gè)“16選1”數(shù)據(jù)選擇器二、用數(shù)據(jù)選擇器設(shè)計(jì)組合電路1.基本原理

具有n位地址輸入的數(shù)據(jù)選擇器，可產(chǎn)生任何形式的輸入變量不大于n+1的組合函數(shù)例如：例4.3.6試用八選一數(shù)據(jù)選擇器74HC151

產(chǎn)生三變量邏輯函數(shù)：

Z=A’B’C’+AC+A’BC74HC151電路見(jiàn)下頁(yè)請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明該電路的工作原理并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為串行數(shù)據(jù)：以151為例循環(huán)檢測(cè)1位數(shù)據(jù)選擇器擴(kuò)展為4位數(shù)據(jù)選擇器4.3.4加法器一、1位加法器1.半加器，不考慮來(lái)自低位的進(jìn)位，將兩個(gè)1位的二進(jìn)制數(shù)相加輸入輸出ABSCO00000110101011012.全加器：將兩個(gè)1位二進(jìn)制數(shù)及來(lái)自低位的進(jìn)位相加

輸入輸出ABCISCO0000000110010100110110010101011100111111二、多位加法器串行進(jìn)位加法器優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單缺點(diǎn)：慢2.超前進(jìn)位加法器基本原理：加到第i位的進(jìn)位輸入信號(hào)是兩個(gè)加數(shù)第i位以前各位（0~j-1）的函數(shù)，可在相加前由A,B兩數(shù)確定。優(yōu)點(diǎn)：快，每1位的和及最后的進(jìn)位基本同時(shí)產(chǎn)生。缺點(diǎn)：電路復(fù)雜。74LS283三、用加法器設(shè)計(jì)組合電路基本原理：若要產(chǎn)生的邏輯函數(shù)可變換成輸入變量與輸入變量相加;或者可變換成輸入變量與常量相加.例1:8421BCD碼轉(zhuǎn)換為余3碼輸入輸出DCBAY3Y2Y1Y000000011000101000010010100110110010001110101100001101001011110101000101110011100例2：將余三碼轉(zhuǎn)換成8421BCD碼例3：用兩片二進(jìn)制超前進(jìn)位加法器

74LS283構(gòu)成一個(gè)二—十進(jìn)制加法器：輸入是兩個(gè)四位8421BCD碼，輸出是8421BCD碼表示的這兩個(gè)輸入二進(jìn)制數(shù)的和。四，利用加法器實(shí)現(xiàn)減法運(yùn)算1)原碼,反碼,補(bǔ)碼N反=(2n-1)-N原定義:N補(bǔ)=2n-N原所以:N補(bǔ)=N反+1A-B=A+B補(bǔ)-2n=A+B反+1-2n用十進(jìn)制減法加以說(shuō)明A-B=A+B補(bǔ)-2n=A+B反+1-2n4位加法器借位信號(hào)四位加法器借位輸出例1:A=0101,B=0001,實(shí)現(xiàn)A-BA-B=A+B補(bǔ)-2n=A+