西南交大數(shù)字電子技術(shù)第3章

西南交通大學微電子研究所InstituteofMicroelectronicsSWJTUeCCC第3章組合邏輯電路數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)第3章組合邏輯電路數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)第3章組合邏輯電路3.1基本概念3.2組合電路分析3.3組合電路設計3.4組合邏輯模塊3.5競爭與冒險小結(jié)3.1基本概念數(shù)字組合邏輯電路是輸入、輸出之間無反饋延遲，電路中不含記憶單元，可以用邏輯代數(shù)來表示的門電路，對組合電路的分析和設計是使用此類電路的基礎(chǔ)。3.2組合電路分析分析步驟：由邏輯圖逐級寫出各輸出端的邏輯表達式化簡和變換各邏輯表達式列出真值表根據(jù)真值表和邏輯表達式對電路進行分析，并確定電路的功能，并盡可能對電路加以改進例1：Z1=ABZ3=ABZ2=AB+AB≥1ABABZ1：A<BZ3：A>BZ2：A=B功能：一位二進制數(shù)比較器例2：解：①邏輯表達式：②真值表：③功能：分類出4位二進制數(shù)中的素數(shù)(質(zhì)數(shù))2、3、5、7、11、13。3.3組合電路設計設計步驟：邏輯抽象分析問題的因果關(guān)系，確定輸入輸出變量定義輸入輸出邏輯狀態(tài)的含義列真值表從真值表表寫邏輯表達式化簡或變換表達式畫邏輯電路圖例1：用與非門設計一個舉重裁判表決電路。設舉重比賽有3個裁判，一個主裁判和兩個副裁判。只有當兩個或兩個以上裁判判明成功，并且其中有一個為主裁判時，表明舉重成功。解：輸入變量：主裁判為A，副裁判為B、C。判明成功為1，失敗為0；輸出變量：舉重成功與否用變量Y表示，成功為1，失敗為0；卡諾圖化簡

ABC0100011110Y

1

11邏輯電路圖例2：設計一個輸血-受血判別電路，當輸血者和受血者的血型符合下列規(guī)則時，配型成功，受血者可接受輸血者提供的血液。（1）A型血可以輸給A型或AB型血的人；（2）B型血可以輸給B或AB型血的人；（3）AB型血只能輸給AB型血的人；（4）O型血可以輸給A、B、AB或O型血的人。解：配型是否成功用Y表示，1—成功輸血者的血型用X1、X2表示；受血者的血型用X3、X4表示；四種血型的編碼如表：輸血者受血者O型A型B型AB型例3：有一大水箱由YS、YL兩臺水泵供水，水箱中設置了三個水位檢測元件A、B、C，如圖所示。水面低于檢測元件時，檢測元件輸出高電平，水面高于檢測元件時，檢測元件輸出低電平。現(xiàn)要求水位超過C點時，YS、YL停止工作；水位低于C點但高于B點時，YS單獨工作；水位低于B點但高于A點時，YL單獨工作；水位低于A點時，YS、YL同時工作。試設計此控制電路。YSYLBAC示意圖解：①邏輯抽象輸入變量：水位檢測元件以A、B、C表示，低于檢測元件為1，高于為0；輸出變量：水泵以YS、YL表示，水泵工作為1，不工作為0；②邏輯真值表③卡諾圖化簡

ABC0100011110YL

ABC0100011110YS×

1×

1××

1

×

1×

××④邏輯電路圖3.4組合邏輯模塊一、數(shù)據(jù)選擇器二、譯碼器三、編碼器四、加法器五、數(shù)值選擇器一、數(shù)據(jù)選擇器1.四選一選擇器原理及符號2.8-1MUX74151的功能表達式：3.8-1MUX74151符號與引腳排列例1：用8-1選擇器74151實現(xiàn)下面的函數(shù)解：令74151的通道選擇信號S2、S1、S0分別接A、B、C，數(shù)據(jù)輸入端D0、D1、D2、D4接低電平“0”，D3、D5、D6、D7接高電平“1”，即可實現(xiàn)電路。實現(xiàn)電路如下：例2：設計一個輸血-受血判別電路，當輸血者和受血者的血型符合下列規(guī)則時，配型成功，受血者可接受輸血者提供的血液。（1）A型血可以輸給A型或AB型血的人；（2）B型血可以輸給B或AB型血的人；（3）AB型血只能輸給AB型血的人；（4）O型血可以輸給A、B、AB或O型血的人。解：配型是否成功用Y表示，1—成功輸血者的血型用X1、X2表示；受血者的血型用X3、X4表示；四種血型的編碼如表：二、譯碼器1.譯碼器定義和功能譯碼：將具有特定含義的輸入代碼轉(zhuǎn)換成相應的輸出信號。譯碼器：實現(xiàn)譯碼功能的邏輯電路，譯碼器主要有二進制、二~十進制等。2.3-8譯碼器功能表LHHHHHHHHHHLLHHLHHHHHHLHHLLHHHLHHHHHHLHLLHHHHLHHHHLLHLLHHHHHLHHHHHLLLHHHHHHLHHLHLLLHHHHHHHLHHLLLLHHHHHHHHLLLLLLHHHHHHHHH×××××LHHHHHHHH×××HX×HHHHHHHH××××H×A2E3輸出輸入A1A03.8-1譯碼器74138符號與引腳排列例：用一片74HC138實現(xiàn)函數(shù)解：首先將函數(shù)式變換為最小項之和的形式在譯碼器的輸出端加一個與非門，即可實現(xiàn)給定的組合邏輯函數(shù).三、編碼器1.編碼器定義和功能

2.集成電路編碼器CD4532輸入輸出EII7I6I5I4I3I2I1I0Y2Y1Y0GSEOL××××××××LLLLLHLLLLLLLLLLLLHHH×××××××HHHHLHLH××××××HHLHLHLLH×××××HLHHLHLLLH××××HLLHLHLLLLH×××LHHHLHLLLLLH××LHLHLHLLLLLLH×LLHHLHLLLLLLLHLLLHL

3.集成電路編碼器CD4532功能表四、加法器

1.半加器2.全加器表達式：Si(Ai,Bi,Ci-1)=∑m(1,2,4,7)=Ai⊕Bi⊕Ci-1Ci(Ai,Bi,Ci-1)=∑m(3,5,6,7)=AiBi+(Ai+Bi)Ci-13.4位二進制加法器7483/742831.一位二進制比較五、數(shù)值比較器器2.4位二進制比較7485例1：4位數(shù)的比較----注意使能端的接法例2：8位數(shù)的比較3.5競爭與冒險1.概念2.判斷方