門電路與組合邏輯電路演示文稿

門電路與組合邏輯電路演示文稿目前一頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點（優(yōu)選）門電路與組合邏輯電路目前二頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點9.1數(shù)字電路概述9.1.1脈沖信號和數(shù)字信號電子電路中的信號模擬信號數(shù)字信號隨時間連續(xù)變化的信號時間和幅度都是離散的如：正弦波、鋸齒波信號等如：脈沖信號等目前三頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點1.脈沖信號的參數(shù)AtWtftr脈沖幅度：A脈沖寬度：tW脈沖前沿：tr脈沖后沿：tf脈沖周期：T脈沖頻率：f=1/TT0.9A0.5A0.1A目前四頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點正脈沖：躍變后的電位比躍變前高0V3V（-3V）（0V）負脈沖：躍變后的電位比躍變前低0V-3V（3V）（0V）正、負脈沖信號目前五頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點脈沖信號產(chǎn)品數(shù)量的統(tǒng)計。數(shù)字表盤的讀數(shù)。數(shù)字電路信號：tu脈沖信號2、數(shù)字信號目前六頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點研究數(shù)字電路時注重電路輸出、輸入間的邏輯關系，因此不能采用模擬電路的分析方法。主要的工具是邏輯代數(shù)，電路的功能用邏輯狀態(tài)表（真值表）、邏輯表達式及波形圖表示。在數(shù)字電路中，三極管工作在開關狀態(tài)，即工作在飽和和截止狀態(tài)。目前七頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點晶體管的開關作用晶體管工作的區(qū)域（1）截止區(qū)特點：（1）集電結、發(fā)射結反偏（2）基極電流IB=0（3）集電極電流Ic=0CEBUo+uccUi(4)輸出電壓Uo=UccUCE=Ucc

好象開關斷開一樣目前八頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點（2）放大區(qū)特點：（1）發(fā)射結正偏、集電結反偏（2）基極電流、集電極電流成線性關系

Ic=βIBCEBUo+uccUi(3)輸出電壓Uo=Ucc-IcRc目前九頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點（3）飽和區(qū)特點：（1）發(fā)射結正偏、集電結正偏（2）基極電流、集電極電流不成線性關系

Ic<βIB(4)輸出電壓Uo=0(3)集射極電壓（即飽和管壓降）UCE=0.3CEBUo+uccUiUCE=0好象開關閉和一樣目前十頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點R1R2AF+uccuAtuFt+ucc0.3V三極管的開關特性：截止飽和目前十一頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點

UiUoKUccRK開------Uo=1,輸出高電平K合------Uo=0,輸出低電平可用三極管代替目前十二頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點十進制：以十為基數(shù)的計數(shù)體制表示數(shù)的十個數(shù)碼：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9遵循逢十進一的規(guī)律157=常用數(shù)制位權：10n9.1.2二進制目前十三頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點二進制：以二為基數(shù)的計數(shù)體制表示數(shù)的兩個數(shù)碼：0、1遵循逢二進一的規(guī)律（1001）B==(9)D位權：2n目前十四頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點優(yōu)缺點用電路的兩個狀態(tài)---開、關來表示二進制數(shù)，數(shù)碼的存儲和傳輸簡單、可靠。位數(shù)較多，使用不便；不合人們的習慣，輸入時將二進制轉換成二進制，運算結果輸出時再轉換成十進制數(shù)。目前十五頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點二進制與十進制之間的轉換二進制轉換為十進制按權展開（1011）B==(11)D012321212021+++十進制轉換為二進制求商取余(25)D=(11001)B十進制與二進制之間的轉換，可以用二除十進制數(shù)，余數(shù)是二進制數(shù)的第0位（K0

），然后依次用二除所得的商，余數(shù)依次是第一位（K1

）、第二位（K2

）、……。目前十六頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點225余1K0122余0K162余0K232余1K312余1K40轉換過程：(25)D=(11001)B高位低位目前十七頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點二—十進制（BCD碼）：用二進制碼表示的十進制數(shù)：0~9十個狀態(tài)，用四位二進制碼表示一位十進制數(shù)：0000000110001001010011010011001001011100BCD碼十進制數(shù)2103765894目前十八頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點9.2邏輯代數(shù)和邏輯函數(shù)邏輯代數(shù)在數(shù)字電路中，我們要研究的是電路的輸入輸出之間的邏輯關系，所以數(shù)字電路又稱邏輯電路，相應的研究工具是邏輯代數(shù)（布爾代數(shù)）。在邏輯代數(shù)中，邏輯函數(shù)的變量只能取兩個值（二值變量），即0和1，中間值沒有意義，這里的0和1只表示兩個對立的邏輯狀態(tài)，如電位的低高（0表示低電位，1表示高電位）、開關的開合等。目前十九頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點（1）“與”邏輯運算和與門A、B、C都具備時，事件F才發(fā)生。EFABC設開關閉為“1”開關開為“0”燈亮為“1”不亮為“0”則A、B、C與燈F的關系為“與”邏輯與邏輯1.基本邏輯運算及其表示方法目前二十頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點&ABCF邏輯符號二極管與門電路BAFVD1VD2R+5V輸入：A、B：3V邏輯“1”輸入：A、B：0V邏輯“0”輸出：F：3V邏輯“1”；0V邏輯“0”目前二十一頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點F=A?B?C邏輯式邏輯與（邏輯乘）AFBC00001000010011000010101001101111邏輯狀態(tài)表全1出1有0出0目前二十二頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點（2）“或”邏輯運算和或門A、B、C只有一個具備時，事件F就發(fā)生。AEFBC開關閉為“1”開關開為“0”燈亮為“1”不亮為“0”則A、B、C與燈F的關系為“或”邏輯或邏輯目前二十三頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點1ABCF邏輯符號BAFVD1VD2R-5V二極管或門電路輸入：A、B：3V邏輯“1”0V邏輯“0”輸出：F3V邏輯“1”0V邏輯“0”目前二十四頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點F=A+B+C或邏輯式邏輯或(邏輯加)AFBC00001001010111010011101101111111邏輯狀態(tài)表全0出0有1出1目前二十五頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點（3）“非”邏輯運算和非門A具備時，事件F不發(fā)生；A不具備時，事件F發(fā)生。AEFR非邏輯開關閉為“1”開關開為“0”燈亮為“1”燈不亮為“0”則開關A與燈F的關系為“非”邏輯目前二十六頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點邏輯符號三極管非門電路輸入：A：3V邏輯“1”0V邏輯“0”輸出：F3V邏輯“1”0V邏輯“0”AF1AFRB+UCCRC+3V限幅二極管目前二十七頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點邏輯式邏輯非邏輯反邏輯狀態(tài)表AF0110有1出0有0出1目前二十八頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點與或非條件A、B都具備，則事件F發(fā)生條件A、B有一個或一個以上具備，則事件F發(fā)生條件A不具備，則事件F發(fā)生條件A具備，則事件F不發(fā)生F=ABF=A+BF=A有0出0全1出1有1出1全0出0有0出1有1出0邏輯關系含義邏輯表達式記憶口訣邏輯符號&ABCF1ABCFAF1目前二十九頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點A+0=AA+1=1A?0=0?A=0A?1=A所以，可以得到以下邏輯運算：0?0=0?1=1?0=01?1=10+0=00+1=1+0=1+1=12.基本邏輯運算法則目前三十頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點邏輯代數(shù)的基本定律交換律結合律分配律A+B=B+AA?B=B?AA+(B+C)=(A+B)+C=(A+C)+BA?(B?C)=(A?B)?CA(B+C)=A?B+A?CA+B?C=(A+B)(A+C)普通代數(shù)不適用!3.邏輯代數(shù)的基本定律目前三十一頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點A+AB=A證明：A+AB=A(1+B)=A?1=A利用運算規(guī)則可以對邏輯式進行化簡。例如：被吸收吸收律目前三十二頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點可以用列真值表的方法證明：反演律目前三十三頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點

1+1=？思考1+1=？十進制運算：1+1=2邏輯運算：1+1=1二進制運算1+1=10目前三十四頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點4.幾種常用的邏輯運算“與”、“或”、“非”是三種基本的邏輯關系，任何其它的邏輯關系都可以以它們?yōu)榛A表示。與非：條件A、B、C都具備，則F不發(fā)生。&ABCF或非：條件A、B、C任一具備，則F不發(fā)生。1ABCF目前三十五頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點異或：輸入不同時，輸出為“1”，輸入相同時，輸出為“0”=1AB同或：輸入不同時，輸出為“0”，輸入相同時，輸出為“1”=1ABF目前三十六頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點9.2.2邏輯函數(shù)及其表示法1、邏輯函數(shù)任何一個具體的邏輯因果關系都可以用一個確定的邏輯函數(shù)來描述。2、邏輯函數(shù)的表示法邏輯函數(shù)式把邏輯函數(shù)的輸入、輸出關系寫成與、或、非等邏輯運算的組合式，即邏輯代數(shù)式，稱為邏輯函數(shù)式，我們通常采用“與或”的形式。比如：ABCCBACBACBACBAF++++=目前三十七頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點邏輯圖把相應的邏輯關系用邏輯符號和連線表示出來。&AB&CD1FF=AB+CD目前三十八頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點邏輯狀態(tài)表將輸入、輸出的所有可能狀態(tài)一一對應地列出目前三十九頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點n個變量可以有2n個組合，一般按二進制的順序，輸出與輸入狀態(tài)一一對應，列出所有可能的狀態(tài)。注意！目前四十頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點ACBF00001000101110011010111100001111ABCBACCBABCAF=+++3.邏輯函數(shù)表示形式的轉換（1）由真值表轉換到與或表達式第一步：取真值表中函數(shù)值為“1”的各項，將變量寫成“與”的形式；（變量為1，取其本身，變量為0，取其反）第二步：將各項寫成“或”的形式目前四十一頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點（2）由邏輯表達式轉換到真值表第一步：把邏輯表達式中變量的各種取值組合有序地添入真值表中；（有n個變量時，變量的取值組合有2n個）ABF001001110110第二步：計算出變量的各種取值組合對應的函數(shù)值，并添入表中。（3）邏輯表達式與邏輯圖的轉換前面已經(jīng)提到，在此不再重復目前四十二頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點9.2.3邏輯函數(shù)的化簡

在實現(xiàn)同一邏輯功能的前提下，邏輯式越簡單，則需要門的數(shù)量越少，電路越簡單。所以邏輯式的化簡是分析和設計邏輯電路必不可少的步驟?；啠海?）根據(jù)邏輯代數(shù)的運算法則將邏輯式的項數(shù)減少，將每一項中的變量減少。（2）根據(jù)要求將邏輯式轉換為需要的邏輯運算形式。如：“與非與非表達式”。目前四十三頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點用與非門實現(xiàn)=目前四十四頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點例1：反演配項被吸收被吸收1．應用邏輯代數(shù)運算法則化簡目前四十五頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點例2：反變量吸收提出AB=1提出A目前四十六頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點？AB=ACB=C?A+B=A+CB=C?請注意與普通代數(shù)的區(qū)別！目前四十七頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點用與非門實現(xiàn)下列邏輯關系，畫出邏輯圖F=AB+AC=AB+AC=AB·AC&B&CF例3&A&&目前四十八頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點把邏輯函數(shù)的輸入、輸出關系寫成與、或、非等邏輯運算的組合式，即邏輯代數(shù)式，稱為邏輯函數(shù)式，我們通常采用“與或”的形式。比如：若表達式中的乘積包含了所有變量的原變量或反變量，則這一項稱為最小項，上式中每一項都是最小項。若兩個最小項只有一個變量以原、反區(qū)別，稱它們邏輯相鄰。2、應用卡諾圖化簡（1）最小項與邏輯相鄰目前四十九頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點邏輯相鄰邏輯相鄰的項可以合并，消去一個因子目前五十頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點（2）卡諾圖

所謂卡諾圖，就是和變量的最小項對應的按一定規(guī)則排列的方格圖，每一小方格填入一個最小項。n個輸入變量有2n個最小項，卡諾圖也就有2n個小方格，在卡諾圖的行和列分別標出變量及其狀態(tài)注意：變量狀態(tài)的次序是00，01，11，10為了保證卡諾圖中的各最小項之間邏輯相鄰目前五十一頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點ABC0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1對應的最小項及其編號最小項編號目前五十二頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點mo

m2m1

m30 101AB二變量卡諾圖AB0 101目前五十三頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點mo

m2m6

m4m1

m3m7

m50001111001BCA三變量卡諾圖0001111001BCA目前五十四頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點0001111000011110CDAB四變量卡諾圖目前五十五頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點畫法：根據(jù)邏輯式或真值表畫出卡諾圖將邏輯式中的最小項或真值表中取“1”的最小項用“1”填入卡諾圖中相應的小方格內。邏輯式原變量為“1”；反變量為“0”目前五十六頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點例4：BCA00011110011111目前五十七頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點例5：CDAB0001111000011110邏輯表達式不是最小項的形式，化成最小項后，再畫卡諾圖111111111111111111目前五十八頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點例6：BCA00011110011111根據(jù)下面的真值表畫出卡諾圖ABCF00000010010001111000101111011111目前五十九頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點將卡諾圖中所有取值為“1”的相鄰小方格圈成矩形或方形，然后合并化簡。（3）應用卡諾圖化簡化簡的原則：方法：

將取值為1的相鄰小方格圈成矩形或方形;所圈小方格的個數(shù)為2n

個

相鄰是指幾何相鄰或同行的最左端和最右端，同列的最上方和最下方相鄰項合并圈的個數(shù)應最少，圈內小方格的個數(shù)盡可能多，每圈一個新圈時，至少包含一個新項目前六十頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點CDAB0001111000011110例7：1111111111F=目前六十一頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點例8：BCA00011110011111根據(jù)下面的真值表畫出卡諾圖并化簡ABCF00000010010101111000101111001111F=目前六十二頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點例8：BCA00011110011111Y=目前六十三頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點例9：CDAB0001111000011110111111111111111111Y=目前六十四頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點邏輯門電路門電路是用以實現(xiàn)邏輯關系的電子電路。門電路主要有：與門、或門、非門、與非門、或非門、異或門等。在數(shù)字電路中，一般用高電平代表1、低電平平代表0，即所謂的正邏輯系統(tǒng)。100V只要能判斷高低電平即可只要能判斷高低電平即可9.3邏輯門電路目前六十五頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點9.3.1分立元件門電路二極管與門FVD1VD2AB+12V&ABF目前六十六頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點二極管或門FVD1VD2AB-12V1ABF目前六十七頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點R1VDR2AF+12V+3V三極管非門AF1目前六十八頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點R1VDR2F+12V+3V三極管非門VD1VD2AB+12V二極管與門與非門&ABF目前六十九頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點分立元件門電路缺點1）體積大、工作不可靠。2）需要不同電源。3）各種門的輸入、輸出電平不匹配。集成門電路與分離元件電路相比，集成電路具有體積小、可靠性高、速度快的特點，而且輸入、輸出電平匹配，所以早已廣泛采用。根據(jù)電路內部的結構，可分為DTL、TTL、HTL、CMOS管集成門電路。目前七十頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點TTL與非門的外形1234561413121110987&&&&1.TTL門電路雙列直插式74LS009.3.2集成邏輯門電路目前七十一頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點1）電壓傳輸特性TTL與非門的特性和技術參數(shù)測試電路&+5Vuiu0目前七十二頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點u0(V)ui(V)123UOH(3.6V)UOL(0.3V)傳輸特性曲線u0(V)ui(V)123UOH“1”UOL(0.3V)閾值UT=1.4V理想的傳輸特性輸出高電平輸出低電平目前七十三頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點（1）輸出高電平UOH、輸出低電平UOL

UOH2.4VUOL

0.4V便認為合格。

典型值UOH=3.6VUOL

=0.3V2）主要參數(shù)UOH(3.6V)(0.3V)UOL（2）輸入高電平UIH、

輸入低電平UILu0(V)ui(V)123UILUIHUoffUon

典型值UIH=3.6VUIL

0.3V

開門電平Uon=UIH（min）關門電平Uoff=UIL（max）

典型值Uon=1.8VUoff

=0.8V

目前七十四頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點（3）閾值電壓UTui<UT時，認為ui是低電平。ui>UT時，認為ui是高電平。UT=1.4Vu0(V)ui(V)123UOHUOL閾值UT=1.4V目前七十五頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點（4）抗干擾容限（噪聲容限）低電平噪聲容限：

UNL=Uoff-UIL高電平噪聲容限：

UNH=UIH-Uonu0(V)ui(V)123UOH(3.4V)(0.3V)UOLUILUIHUoffUonUNLUNH目前七十六頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點（5）扇出系數(shù)&&？前后級之間電流的聯(lián)系門電路輸出驅動同類門的個數(shù)目前七十七頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點（6）平均傳輸時間tuiotuoo50%50%tpd1tpd2平均傳輸時間目前七十八頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點1、懸空的輸入端相當于接高電平。2、為了防止干擾，可將懸空的輸入端接高電平。注意！目前七十九頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點2.MOS門電路MOS反相器0UDSIDuiuoUCCR負載線ui=“1”ui=“0”uo=“0”uo=“1”目前八十頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點uiuoUDDuiuoUDD實際結構等效結構負載管驅動管目前八十一頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點CMOS反相器UDDSVT2DVT1AFNMOS管PMOS管CMOS電路目前八十二頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點UDDSVT2DVT1AFA=0截止導通F=“１”工作原理：目前八十三頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點UDDSVT2DVT1AFA=１導通截止F=“０”工作原理：目前八十四頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點VTN1UDDSDVTP2VTP1VTN2ABFA=0B=0截止導通F=1CMOS與非門目前八十五頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點VTN1UDDSDVTP2VTP1VTN2ABFA=0B=1截止導通F=1目前八十六頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點VTN1UDDSDVTP2VTP1VTN2ABFA=1B=0截止導通F=1目前八十七頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點VTN1UDDSDVTP2VTP1VTN2ABFA=1B=1導通F=0截止目前八十八頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點ABF001110011011CMOS電路的優(yōu)點：１、靜態(tài)功耗小。２、允許電源電壓范圍寬（318V）。3、扇出系數(shù)大，抗噪容限大。目前八十九頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點符號低電平起作用&ABFENE功能表E=1E=03.三態(tài)輸出與非門符號功能表高電平起作用&ABFENE目前九十頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點０１０三態(tài)門主要作為TTL電路與總線間的接口電路用途：E1、E2、E3分時接入高電平E1E2E3公用總線&ABEN&ABEN&ABEN目前九十一頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點9.3.3對集成門電路輸入、輸出端的處理1、多余輸入端的處理：TTL：懸空（易引入干擾）直接接+UCC通過合適電阻接+UCCCMOS：直接接+UDD不許懸空！2、輸出端的連接：（三態(tài)門、OC門除外）輸出端不能并聯(lián)！輸出端不能接地！輸出端不能直接接電源??！目前九十二頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點3、輸入電壓范圍：uiUCC（UDD）+0.5V-0.5V≤≤4、供電電源的選用：TTL：UCC=5~5.5V對電源要求高CMOS：UDD=3~18V對電源適應范圍寬目前九十三頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點概述邏輯電路組合邏輯電路時序邏輯電路當前的輸出僅取決于當前的輸入除與當前輸入有關外還與原狀態(tài)有關9.4組合邏輯電路的分析與設計目前九十四頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點3、列出輸入輸出狀態(tài)表并得出結論。9.4.1組合邏輯電路分析

分析步驟：電路結構輸入輸出之間的邏輯關系1、由給定的邏輯圖寫出邏輯關系表達式。4、根據(jù)輸入輸出狀態(tài)表判斷邏輯功能。2、運用邏輯代數(shù)對邏輯式進行化簡或變換。目前九十五頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點例10：分析下圖的邏輯功能。

&&&ABF11目前九十六頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點狀態(tài)表相同為“1”不同為“0”同或門=1目前九十七頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點例11：分析下圖的邏輯功能。

&&&&ABF目前九十八頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點狀態(tài)表相同為“0”不同為“1”異或門=1F目前九十九頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點例12：分析下圖的邏輯功能。

&2&3&4AMB1F=101被封鎖11目前一百頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點&2&3&4AMB1F=010被封鎖1選通電路目前一百零一頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點9.4.2組合邏輯電路設計任務要求最簡單的邏輯電路1、指定實際問題的邏輯含義，列出邏輯狀態(tài)表。分析步驟：2、根據(jù)狀態(tài)表，寫出邏輯式。3、用邏輯代數(shù)對邏輯式進行化簡或變換。4、根據(jù)化簡、變換后的邏輯式畫出邏輯圖。目前一百零二頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點例13：設計三人表決電路（A、B、C）。每人一個按鍵，如果同意則按下，不同意則不按。結果用指示燈表示，多數(shù)同意時指示燈亮，否則不亮。1)、首先指明邏輯符號取“0”、“1”的含義。三個按鍵A、B、C按下時為“1”，不按時為“0”。輸出是F，多數(shù)贊成時是“1”，否則是“0”。2)、根據(jù)題意列出邏輯狀態(tài)表。目前一百零三頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點邏輯狀態(tài)表ACBF000010001011100110101111000011113)根據(jù)狀態(tài)表，寫出邏輯式。（1）取結果為“1”的項，將輸入變量寫成“與”的形式；（變量為1，取原變量，變量為0，取反變量）ABCBACCBABCAF=+++4)、化簡邏輯式。（2）將各項寫成“或”的形式目前一百零四頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點ABCBACCBABCAF=+++BCA+BCA+ABCBACCBA++BCA+==ABC++CBABCA+BCA+BCABAC+=+ABC+)(A+BAC+)(BACB+)(C=BC++ACAB目前一百零五頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點BCA00011110011111ABCBACCBABCAF=+++用卡諾圖化簡：F=目前一百零六頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點5)、根據(jù)邏輯表達式畫出邏輯圖。&1&&ABBCF目前一百零七頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點&&&&ABCF若用與非門實現(xiàn)目前一百零八頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點設計一個二進制加法器11011001+如：A=1101,B=1001,計算A+B011010011進位信號和二進制加法運算的基本規(guī)則：（2）最低位是兩個最低位數(shù)的疊加，不需考慮進位。（3）其余各位都是三個數(shù)相加，包括加數(shù)、被加數(shù)和低位來的進位信號。（4）任何位相加都產(chǎn)生兩個結果：本位和、向高位的進位信號。（1）逢二進一。例14：目前一百零九頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點一、半加器的設計：0+0=00+1=11+0=11+1=10兩個1位二進制數(shù)相加，有4種情況；任務要求：實現(xiàn)不考慮低位進位時的兩個一位二進制數(shù)相加。目前一百一十頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點（1）確定輸入、輸出變量輸入變量：A---加數(shù)；B---被加數(shù)；輸出變量：S---本位和；C---進位。邏輯狀態(tài)表（2）列邏輯狀態(tài)表目前一百一十一頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點邏輯狀態(tài)表（3）寫邏輯表達式目前一百一十二頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點用異或門構成邏輯符號=1&ABSCABCSCO目前一百一十三頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點用與非門實現(xiàn)畫出邏輯圖由邏輯式知，需七個門&&&AB&&&&SC目前一百一十四頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點化簡后，可得S&&&&AB&C目前一百一十五頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點（2）全加器輸入：

Ai---加數(shù)；Bi---被加數(shù)；Ci-1---低位的進位；輸出：

Si---本位和；Ci---進位。目前一百一十六頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點AiBiCi-1SiCi0000000110010100110110010101011100111111邏輯狀態(tài)表目前一百一十七頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點半加和所以：目前一百一十八頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點全加器邏輯圖邏輯符號Si1AiBiCi-1CiCSCOCOAiBiCi-1siciCICO目前一百一十九頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點A1B1Ci-1s1c1CICOA0B0Ci-1s0c0CICOA11B10101應用舉例：構成兩位串行進位全加器?！?”“0”“1”“0”“0”“1”“1”“0”“1”思考構成四位串行二進制加法器。目前一百二十頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點四位二進制超前進位全加器74LS283“0”“1”“1”“1”“1”“0”1674LS283∑3A4∑4B3A3UccGND“1”“1”B4C4∑1∑2B2A2B1A1C0A=1101B=1001“0”“0”“1”“0”“1”目前一百二十一頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點補充：用與非門設計一個4線、2線編碼器列編碼表、邏輯式、邏輯圖目前一百二十二頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點9.5常用組合邏輯模塊9.5.1編碼器編碼：賦予選定的一系列二進制代碼以固定的含義。

編碼器：實現(xiàn)編碼功能的邏輯電路數(shù)值文字符號二進制代碼編碼為了表示字符數(shù)字系統(tǒng)的信息目前一百二十三頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點1.二進制編碼器將一系列信號狀態(tài)編制成二進制代碼。n個二進制代碼（n位二進制數(shù)）有2n種不同的組合，可以表示2n個信號。輸入：N個信號輸出：n位二進制代碼2n

N目前一百二十四頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點用與非門組成三位二進制編碼器---八線-三線編碼器輸入：I0I7八個信號輸出：F2、F1、F0三位二進制數(shù)因為：23

=81、列出狀態(tài)表（編碼表）2、寫出邏輯表達式并進行化簡和變換3、根據(jù)化簡和變換后的邏輯式畫出邏輯圖例15：目前一百二十五頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點I0I1I2I3I4I5I6I7Y2Y1Y01000000000001000000001001000000100001000001100001000100000001001010000001011000000001111編碼表目前一百二十六頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點&Y2&Y1&Y01I11I61I21I31I41I51I7I1I2I3I4I5I6I7八-三線編碼器目前一百二十七頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點8-3線優(yōu)先編碼器

當待編碼的幾個信號同時為1時，應按照事先編排好的優(yōu)先順序輸出。具有此種功能的編碼器為優(yōu)先編碼器。74LS148為8-3線優(yōu)先編碼器目前一百二十八頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點輸出信號輸入信號74LS148引線排列圖14131211109812345671615UCCYSYEXI1I2I3I0I7I6I5I4Y2Y1GNDY0S（(E）74LS148輸入信號輸出信號控制端(使能輸入端)優(yōu)先擴展輸出端選通端輸入輸出都是反變量有信號時，輸入為0，輸出的反變量組成反碼目前一百二十九頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點74LS148編碼器狀態(tài)表輸入輸出S（E）I0I1I2I3I4I5I7I6Y1Y2Y0YEXYs01111111011111101111101111011101101011111111111011100110101100010110101001001010000111110111110000000001目前一百三十頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點在BCD碼中，十進制數(shù)(N)D

與二進制編碼(K3K2K1K0)B的關系可以表示為：(N)D=23

K3+22

K2+21

K1+20

K08421在BCD碼中，用四位二進制數(shù)表示0~9十個數(shù)碼。亦稱8421碼2.二---十進制編碼器00000001001000110110011110001001010101008421碼十進制數(shù)0123456789目前一百三十一頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點將十個狀態(tài)（對應于十進制的十個代碼）編制成BCD碼。十個輸入需要幾位輸出？四位輸入：I0I9輸出：Y0

Y3列出狀態(tài)表如下：十-四線編碼器二---十進制編碼器目前一百三十二頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點編碼表0輸入Y3Y2Y1Y0I00000I10001I20010I30011I40100I50101I60110I70111I81000I91001邏輯圖略目前一百三十三頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點9.5.2譯碼器1.二進制譯碼器將輸入的一組n位二進制碼譯成2n種電路狀態(tài)。也叫n---2n線譯碼器。譯碼器的輸入：n位二進制代碼譯碼器的輸出：2n個高低電平信號編碼的逆過程，即將某二進制代碼翻譯成電路的某種狀態(tài)。譯碼目前一百三十四頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點雙2-4線譯碼器74LS139目前一百三十五頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點2-4線譯碼器74LS139的內部線路輸入控制端輸出&&&&A1A011111目前一百三十六頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點74LS139的功能表“—”表示低電平有效。目前一百三十七頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點74LS139管腳圖一片139種含兩個2-4譯碼器目前一百三十八頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點利用線譯碼器分時將采樣數(shù)據(jù)送入計算機。2-4線譯碼器ABCD三態(tài)門三態(tài)門三態(tài)門三態(tài)門總線目前一百三十九頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點000全為1工作原理：（以A0A1=00為例）數(shù)據(jù)2-4線譯碼器ABCD三態(tài)門三態(tài)門三態(tài)門三態(tài)門總線脫離總線目前一百四十頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點3-8線譯碼器74LS138基本功能：注意：輸出低電平有效擴展功能：利用控制端S1、S2、S3實現(xiàn)級聯(lián)功能當A2A1A0=000時，Y0=0，其它為1當A2A1A0=001時，Y1=0，其它為1當A2A1A0=010時，Y2=0，其它為1當A2A1A0=111時，Y7=0，其它為1….74LS138A2A0A1S1S2S3Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0目前一百四十一頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點由邏輯式得真值表目前一百四十二頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點1&S1S2S3S其中（當S=1時）….m0~m7為A2A1A0的8個最小項功能分析：74LS138是最小項非的譯碼目前一百四十三頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點譯碼器的擴展74LS138A2A0A1S1S2S3Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y074LS138A2A0A1S1S2S3Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0A3A2A1A0A3A2A1A0=0000~0111A3A2A1A0=1000~1111Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0Y15Y14Y13Y12Y11Y10Y9Y81目前一百四十四頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點利用中規(guī)模組件設計組合電路中規(guī)模組件都是為了實現(xiàn)專門的邏輯功能而設計，但是通過適當?shù)倪B接，可以實現(xiàn)一般的邏輯功能。用中規(guī)模組件設計邏輯電路，可以減少連線、提高可靠性。下面介紹用譯碼器設計組合邏輯電路的方法。目前一百四十五頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點用中規(guī)模集成模塊譯碼器實現(xiàn)組合邏輯功能有n個地址輸入端的譯碼器，有2n個信號輸出端。即每一個信號輸出端與n個輸入變量的每一個最小項一一對應1、確定邏輯表達式中的各個最小項（或者是邏輯狀態(tài)表中結果為1的各個最小項）。步驟：2、先將輸入變量接在地址輸入端，再把與上步中確定的最小項對應的譯碼器的輸出端適當連接，就可以實現(xiàn)組合邏輯功能。最小項中的原變量為“1”，反變量為“0”；則最小項對應的二進制的代碼按權展開后的結果與譯碼器的輸出端的下標對應。目前一百四十六頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點例16：利用CT74LS138型3-8線譯碼器實現(xiàn)邏輯函數(shù)Y=AB+BC+CA變換Y6Y7Y3Y5目前一百四十七頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點CT74LS138A2A0A1S1S2S3Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0ABC&Y“1”總結用n位地址輸入的譯碼器，可以產(chǎn)生任何一種輸入變量數(shù)不大于n的組合邏輯函數(shù)。目前一百四十八頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點邏輯狀態(tài)表例17：利用CT74LS138型3-8線譯碼器實現(xiàn)全加器aibici-1sici0000000110010100110110010101011100111111目前一百四十九頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點目前一百五十頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點CT74LS138A2A0A1S1S2S3Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0ABCi-1Ci“1”&&Si目前一百五十一頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點（2）顯示譯碼器二-十進制編碼顯示譯碼器顯示器件在數(shù)字系統(tǒng)中，常常需要將運算結果用人們習慣的十進制顯示出來，這就要用到顯示譯碼器。顯示器件：常用的是七段顯示器件abcdefg目前一百五十二頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點接法：共陰極：共陽極：“1”亮，“0”不亮abcdefgabcdefg+5V“0”亮，“1”不亮各段加正向電壓導通，發(fā)光;各段加反向電壓截止，不發(fā)光各段加反向電壓導通，發(fā)光;各段加正向電壓截止，不發(fā)光目前一百五十三頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點七段顯示譯碼表abcdfg

A3A2A1A0

abcdefg

00001111110

00010110000

01000110011e（共陰極接法）

01010111011

01101011111

01111110010

00111111001

00101101101

10001111111

100111110110912345678目前一百五十四頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點顯示譯碼器：CT7449的管腳圖消隱控制端114CT7449A1A2A3A0eabcdfgUccGNDBI目前一百五十五頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點完整的功能表請參考相應的參考書。功能表（簡表）輸入輸出顯示DABIag10XXXX0000000消隱8421碼譯碼顯示字型CT7449與七段顯示器件的連接：abfcdegA3A2A1A0abfcdegCT7449目前一百五十六頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點數(shù)據(jù)輸入端輸出端9.5.3數(shù)據(jù)分配器&&&&A1A011DY0Y1Y2Y3功能：使一路輸入信號可以從多路輸出。分配控制端目前一百五十七頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點DY311DY210DY101DY000數(shù)據(jù)分配A1A0功能表目前一百五十八頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點9.5.4數(shù)據(jù)選擇器從一組數(shù)據(jù)中選擇一路信號進行傳輸?shù)碾娐?，稱為數(shù)據(jù)選擇器。A0A1D3D2D1D0W控制信號輸入信號輸出信號數(shù)據(jù)選擇器類似一個多投開關。選擇哪一路信號由相應的一組控制信號控制。目前一百五十九頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點從n個數(shù)據(jù)中選擇一路傳輸，稱為n選一數(shù)據(jù)選擇器。若被選擇數(shù)據(jù)為m位，則稱為m位n選一數(shù)據(jù)選擇器。W3X3Y3W2X2Y2W1X1Y1W0X0Y0A控制信號四位二選一選擇器目前一百六十頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點使能控制端輸出端數(shù)據(jù)輸入端選擇控制端雙四選一集成數(shù)據(jù)選擇器74LS153UCC141312111098123456716152EA02D12D22D32D01D21D3A11E1D01WGND2W1D174LS153管腳圖選擇控制端數(shù)據(jù)輸入端輸出端使能控制端目前一百六十一頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點數(shù)據(jù)輸入端電路圖選擇控制端使能控制端輸出端WA1A0&&&&1111D0D1D2D3E目前一百六十二頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點WA1A0&&&&1111D0D1D2D3E1000100111111110D0D0目前一百六十三頁\總數(shù)一百八十五頁\編于十四點D1WA1A0&&&&1111D0D1D2D3E1000110111010111D1