4組合邏輯電路

2024/3/7第4章

組合邏輯電路數(shù)字電子技術(shù)

DigitalElectronicsTechnology2024/3/71.組合邏輯電路的特點(diǎn)

數(shù)字邏輯電路分為類(lèi)：組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路。

組合電路邏輯功能特點(diǎn)：任意時(shí)刻的輸出僅取決于該時(shí)刻的輸入，而與信號(hào)作用前電路原來(lái)的狀態(tài)無(wú)關(guān)；

時(shí)序電路邏輯功能特點(diǎn)：任意時(shí)刻的輸出不僅取決于該時(shí)刻的輸入，而與信號(hào)作用前電路原來(lái)的狀態(tài)有關(guān)。4.1概述

2024/3/72.組合電路的分析步驟

（1）由已知的邏輯圖，寫(xiě)出相應(yīng)的邏輯函數(shù)式；（2）對(duì)函數(shù)式進(jìn)行化簡(jiǎn)；（3）根據(jù)化簡(jiǎn)后的函數(shù)式列真值表，找出其邏輯功能。4.2組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)方法

例：試分析圖示電路的邏輯功能。

解：第一步：由邏輯圖可以寫(xiě)輸出F的邏輯表達(dá)式為：所謂組合邏輯電路的分析，就是根據(jù)給定的邏輯電路圖，求出電路的邏輯功能。2024/3/7

第二步：可變換為

F=AB+AC+BC

第三步：列出真值表。ＡＢＣF００００００１００１０００１１１１０００１０１１１１０１１１１１真值表

第四步：確定電路的邏輯功能。由真值表可知，三個(gè)變量輸入Ａ，Ｂ，Ｃ，只有兩個(gè)及兩個(gè)以上變量取值為1時(shí)，輸出才為1?？梢?jiàn)電路可實(shí)現(xiàn)多數(shù)表決邏輯功能。4.2組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)方法2024/3/7X00001111y00110011Z0101010111001111111100000011001110101010010001010010000001100101F1100110000001111010101014.2組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)方法由電路圖直接列出真值表的方法:2024/3/74.2組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)方法000001010011100101110111xyz0110010101234567FRow2024/3/73.組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法

設(shè)計(jì)步驟：

(1)分析設(shè)計(jì)要求，設(shè)置輸入輸出變量并邏輯賦值；

(2)列真值表；

(3)寫(xiě)出邏輯表達(dá)式，并化簡(jiǎn)；

(4)畫(huà)邏輯電路圖。與分析過(guò)程相反，組合邏輯電路的設(shè)計(jì)是根據(jù)給定的實(shí)際邏輯問(wèn)題，求出實(shí)現(xiàn)其邏輯功能的最簡(jiǎn)單的邏輯電路。4.2組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)方法2024/3/7

例：一火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，設(shè)有煙感、溫感和紫外光感三種類(lèi)型的火災(zāi)探測(cè)器。為了防止誤報(bào)警，只有當(dāng)其中有兩種或兩種以上類(lèi)型的探測(cè)器發(fā)出火災(zāi)檢測(cè)信號(hào)時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)產(chǎn)生報(bào)警控制信號(hào)。設(shè)計(jì)一個(gè)產(chǎn)生報(bào)警控制信號(hào)的電路。解：(1)分析設(shè)計(jì)要求，設(shè)輸入輸出變量并邏輯賦值；

輸入變量：煙感A、溫感B，紫外線(xiàn)光感C；輸出變量：報(bào)警控制信號(hào)Y。邏輯賦值：用1表示肯定，用0表示否定。4.2組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)方法2024/3/7(2)列真值表ＡＢＣＹ００００００１００１０００１１１１０００１０１１１１０１１１１１(3)由真值表寫(xiě)邏輯表達(dá)式，并化簡(jiǎn)；

化簡(jiǎn)得最簡(jiǎn)式：(4)畫(huà)邏輯電路圖：4.2組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)方法2024/3/7人們?yōu)榻鉀Q實(shí)踐上遇到的各種邏輯問(wèn)題，設(shè)計(jì)了許多邏輯電路。然而，我們發(fā)現(xiàn)，其中有些邏輯電路經(jīng)常、大量出現(xiàn)在各種數(shù)字系統(tǒng)當(dāng)中。為了方便使用，各廠(chǎng)家已經(jīng)把這些邏輯電路制造成中規(guī)模集成的組合邏輯電路產(chǎn)品。比較常用的組合邏輯部件有編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、加法器和數(shù)值比較器等等。1.編碼器

4.3常用組合邏輯電路部件用二進(jìn)制代碼表示文字、符號(hào)或者數(shù)碼等特定對(duì)象的過(guò)程，稱(chēng)為編碼。實(shí)現(xiàn)編碼的邏輯電路，稱(chēng)為編碼器。2024/3/7inputcodewordoutputcodewordenableinputsmapEncoder4.3常用組合邏輯電路部件

目前經(jīng)常使用的編碼器有普通編碼器和優(yōu)先編碼器兩種。若編碼狀態(tài)數(shù)為2n，編碼輸出位數(shù)為n，則稱(chēng)之為二進(jìn)制編碼器。（1）普通編碼器—8線(xiàn)-3線(xiàn)編碼器

8-3EncoderI0I1Y0I2Y1:Y2:I72024/3/7

I0

I1I2

I3I4

I5

I6

I7Y2Y1Y0１０００００００００００１００００００００１００１００００００１００００１０００００１１００００１０００１０００００００１００１０１００００００１０１１００００００００１１１１任何時(shí)刻只允許輸入一個(gè)編碼請(qǐng)求其它輸入取值組合不允許出現(xiàn)，為無(wú)關(guān)項(xiàng)。4.3常用組合邏輯電路部件2024/3/74.3常用組合邏輯電路部件（2）二進(jìn)制優(yōu)先編碼器（PriorityEncoder）

在優(yōu)先編碼器中，允許同時(shí)輸入兩個(gè)以上的有效編碼請(qǐng)求信號(hào)。當(dāng)幾個(gè)輸入信號(hào)同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，只對(duì)其中優(yōu)先權(quán)最高的一個(gè)進(jìn)行編碼。優(yōu)先級(jí)別的高低由設(shè)計(jì)者根據(jù)輸入信號(hào)的輕重緩急情況而定。2024/3/7InputsOutputsEII0I1I2I3I4I5I6I7A2A1A0GSEO1xxxxxxxx0xxxxxxx00xxxxxx010xxxxx0110xxxx01110xxx011110xx0111110x011111100111111101111111111111000010010101001011011000110101110011110111110低電平有效允許編碼，但無(wú)有效編碼請(qǐng)求優(yōu)先權(quán)最高反碼輸出4.3常用組合邏輯電路部件2024/3/7EII7A2I6A1I5A0I4I3GSI2EOI1I074X14867911415543213121110選通輸出端GS和擴(kuò)展輸出端EO：為擴(kuò)展編碼器功能而設(shè)置。當(dāng)GS=0，且EI=0時(shí)，表示“電路工作，且有編碼輸入”；當(dāng)EO=0，且EI=0時(shí)，表示“電路工作，但無(wú)編碼輸入”。

選通輸入端EI：只有在EI=0時(shí)，編碼器才處于工作狀態(tài)；而在EI=1時(shí)，編碼器處于禁止?fàn)顟B(tài)，所有輸出端均被封鎖為高電平。4.3常用組合邏輯電路部件2024/3/74.3常用組合邏輯電路部件2024/3/74.3常用組合邏輯電路部件2024/3/74.3常用組合邏輯電路部件2.譯碼器

inputcodewordoutputcodewordenableinputsmapDecoder譯碼：編碼的逆過(guò)程，將編碼時(shí)賦予代碼的特定含義“翻譯”出來(lái)。譯碼器：實(shí)現(xiàn)譯碼功能的電路。

輸入為n位二進(jìn)制代碼，輸出為2n個(gè)狀態(tài)，則稱(chēng)之為二進(jìn)制譯碼器。2024/3/74.3常用組合邏輯電路部件（1）二進(jìn)制譯碼器——3-8譯碼器

11111111111111111111111111111110111111011111101111110111111011111101111110111111011111110XXXXXX1XXXXXX1XXX100000100001100010100011100100100101100110100111Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0SS1S2A2A1A0OutputsInputs2024/3/74.3常用組合邏輯電路部件S為控制端（又稱(chēng)使能端），S=1譯碼工作；S=0禁止譯碼，輸出全1。2024/3/74.3常用組合邏輯電路部件

應(yīng)用舉例（a）功能擴(kuò)展（利用使能端實(shí)現(xiàn)）2024/3/74.3常用組合邏輯電路部件

（b）實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)F（A，B，C）例：試用74LS138譯碼器實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)：解：因?yàn)?024/3/74.3常用組合邏輯電路部件（2）二-十進(jìn)制譯碼器二-十進(jìn)制譯碼器的邏輯功能是將輸入的BCD碼譯成十個(gè)輸出信號(hào)。2024/3/74.3常用組合邏輯電路部件譯中為0拒絕偽碼2024/3/74.3常用組合邏輯電路部件（3）顯示譯碼器

數(shù)字顯示器件數(shù)字顯示器件是用來(lái)顯示數(shù)字、文字或者符號(hào)的器件，常見(jiàn)的有輝光數(shù)碼管、熒光數(shù)碼管、液晶顯示器、發(fā)光二極管數(shù)碼管、場(chǎng)致發(fā)光數(shù)字板、等離子體顯示板等等。我們主要討論發(fā)光二極管數(shù)碼管。

LED數(shù)碼管

LED數(shù)碼管又稱(chēng)為半導(dǎo)體數(shù)碼管，它是由多個(gè)LED按分段式封裝制成的。

LED數(shù)碼管有兩種形式：共陰型和共陽(yáng)型。2024/3/74.3常用組合邏輯電路部件七段顯示LED數(shù)碼管(a)外形圖(b)共陰型(c)共陽(yáng)型公共陰極公共陽(yáng)極高電平驅(qū)動(dòng)低電平驅(qū)動(dòng)2024/3/74.3常用組合邏輯電路部件

發(fā)光二極管（LED）的特點(diǎn)及其驅(qū)動(dòng)方式

LED具有許多優(yōu)點(diǎn)，它不僅有工作電壓低(1.5～3V)、體積小、壽命長(zhǎng)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，而且響應(yīng)速度快(≤100ns)、亮度比較高。一般LED的工作電流選在5~10mA，但不允許超過(guò)最大值（通常為50mA）。

LED可以直接由門(mén)電路驅(qū)動(dòng)。R為限流電阻2024/3/74.3常用組合邏輯電路部件1111110011000011011011111001011001110110110011111111000011111111110011000110100110010100011100101000011110000000000000000000001111111abcdefg輸出1111111111111111001BI/RBO輸入/輸出0123456789101112131415滅燈滅零試燈功能（輸入）111×1×1×1×1×1×1×1×1×1×1×1×1×1×1×××100×LTRBI顯示字形輸入0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111××××0000××××A3A2A1A0七段顯示譯碼器7448的功能表2024/3/7

：稱(chēng)為消隱輸入/滅零輸出端，均為低電平有效。

：稱(chēng)為滅零輸入端，低電平有效，用于將無(wú)效的零滅掉。

：稱(chēng)為燈測(cè)試輸入端，低電平有效。當(dāng)它為0時(shí)，數(shù)碼管顯示數(shù)字8，表明該數(shù)碼管正常工作；否則，數(shù)碼管不能正常顯示。數(shù)碼管正常顯示時(shí)接高電平。4.3常用組合邏輯電路部件2024/3/74.3常用組合邏輯電路部件例：用七段顯示譯碼器74LS48驅(qū)動(dòng)共陰型LED數(shù)碼管。2024/3/74.3常用組合邏輯電路部件

例：設(shè)計(jì)一個(gè)有滅零控制的10位數(shù)碼顯示系統(tǒng)，要求保留小數(shù)點(diǎn)后一位有效數(shù)字。2024/3/74.3常用組合邏輯電路部件3.數(shù)據(jù)選擇器（多路開(kāi)關(guān)）

D0D1DnYSELEN...1D01D11Dn1YSELEN...2D02D12Dn2Y...3D03D13Dn3Y...

能夠按照給定的地址將某個(gè)數(shù)據(jù)從一組數(shù)據(jù)中選出來(lái)的電路。2024/3/74.3常用組合邏輯電路部件74x153——雙4選1數(shù)選器AB1G1C01Y1C11C22Y1C32G2C02C12C22C374X153751421643151091112131C02C01C12C11C22C21C32C31C001C101C201C3002C002C102C202C30000000001001000110100010101100111100010011010101111XX1Y2Y1G2GBAOutputsInputs2024/3/74.3常用組合邏輯電路部件

例：試用一個(gè)雙4選1數(shù)據(jù)選擇器74LS153接成一個(gè)8選1數(shù)據(jù)選擇器。2024/3/74.3常用組合邏輯電路部件例：試用一個(gè)雙4選1數(shù)據(jù)選擇器74LS153實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)：

解：令2024/3/74.3常用組合邏輯電路部件4.加法器（1）1位加法器S=A⊕B=A·B+A·BCO=A·B0010100100011011ABInputsSCOOutputs半加器2024/3/74.3常用組合邏輯電路部件全加器——74LS183雙全加器全加器能把本位兩個(gè)加數(shù)An

、Bn

和來(lái)自低位的進(jìn)位Cn-1三者相加，得到求和結(jié)果Sn

和該位的進(jìn)位信號(hào)Cn

。Sn

Cn0000000110010100110110010101011100111111An

Bn

Cn-12024/3/74.3常用組合邏輯電路部件（2）多位加法器串行進(jìn)位加法器2024/3/74.3常用組合邏輯電路部件用加法器設(shè)計(jì)組合邏輯電路8421BCD碼0011余3碼

例：將8421BCD碼轉(zhuǎn)換成余3碼。余3碼＝8421BCD碼＋3(即0011)2024/3/74.3常用組合邏輯電路部件5.數(shù)值比較器

數(shù)值比較器：能夠比較數(shù)字大小的電路。由真值表寫(xiě)出邏輯表達(dá)式：由表達(dá)式畫(huà)出邏輯圖。輸入輸出ABFA＞BFA＜BFA=B000110110010