電工電子技術應用 課件 項目七組合邏輯電路分析與應用

電工電子技術應用項目七組合邏輯電路分析與應用學習任務一邏輯門電路分析與應用一、數字電路基礎（一）數字電路概述1.模擬信號和數字信號：學習任務一邏輯門電路分析與應用模擬信號：在時間上和數值上連續(xù)的信號。數字信號：在時間上和數值上不連續(xù)的（即離散的）信號。u模擬信號波形tu數字信號波形t一、數字電路基礎（一）數字電路概述2.數字電路的基本特點：（1）工作信號是二進制的數字信號，在時間上和數值上是離散的（不連續(xù)），反映在電路上就是低電平和高電平兩種狀態(tài)（即0和1兩個邏輯值）。（2）在數字電路中，研究的主要問題是電路的邏輯功能，即輸入信號的狀態(tài)和輸出信號的狀態(tài)之間的關系。（3）對組成數字電路的元器件的精度要求不高，只要在工作時能夠可靠地區(qū)分0和1兩種狀態(tài)即可，易集成。學習任務一邏輯門電路分析與應用一、數字電路基礎（一）數字電路概述3.數字電路的分析方法：（1）研究對象：輸出信號與輸入信號之間的對應邏輯關系（4）電子器件工作狀態(tài)：導通(開)、截止(關)（5）主要優(yōu)點：便于高度集成化、工作可靠性高、抗干擾能力強和保密性好等（2）分析工具：邏輯代數（3）信號：只有高電平和低電平兩個取值學習任務一邏輯門電路分析與應用一、數字電路基礎（二）數制轉換1.數制：多位數碼中，每位的構成方法以及從低位到高位的進位規(guī)則稱為數制。數字電路中常用進制有十進制、二進制。2逢二進一0,1

二10逢十進一0,1,2,3,4,5,6,7,8,9

十基數計數規(guī)則

數碼進制N表示方法：

(1011.11)B

(11.75)10二進制：十進制：學習任務一邏輯門電路分析與應用一、數字電路基礎（二）數制轉換2.二進制數轉換成十進制數：將按權展開式按照十進制規(guī)律相加，即得對應十進制數。=8+0+2+1+0.5+0.25(1011.11)2=(11.75)10

=11.75(1011.11)2=1×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1+1×2-2學習任務一邏輯門電路分析與應用一、數字電路基礎（二）數制轉換3.十進制數轉換成二進制數：整數部分：采用“除基取余法”小數部分：采用“乘基取整法”例：將十進制數

(26.375)10轉換成二進制數。1.5001

整數0.750

0

26

61

3011012(26.375)10=(11010.011)2

×2

×21.000

122220.375

×2

余數

130讀數順序讀數順序學習任務一邏輯門電路分析與應用一、數字電路基礎（三）邏輯代數的基本運算1.定義：用于描述客觀事物邏輯關系的數學工具，又稱布爾代數。（1）邏輯函數與邏輯變量：邏輯代數描述客觀事物間的邏輯關系，相應的函數稱邏輯函數，變量稱邏輯變量。（2）邏輯取值：邏輯變量和邏輯函數的取值都只有兩個，通常用1和0表示。學習任務一邏輯門電路分析與應用一、數字電路基礎（三）邏輯代數的基本運算2.三種基本運算：與運算、或運算、非運算（1）與運算（邏輯乘）：決定某一事件的所有條件都具備時，該事件才發(fā)生。邏輯表達式：Y=A·B

或Y=AB運算規(guī)則：學習任務一邏輯門電路分析與應用一、數字電路基礎（三）邏輯代數的基本運算（2）或運算（邏輯加）：決定某一事件的諸條件中，只要有一個或一個以上具備時，該事件就發(fā)生。邏輯表達式：Y=A+B運算規(guī)則：（3）非運算（邏輯非）：決定某一事件的條件滿足時，事件不發(fā)生；反之事件發(fā)生。邏輯表達式：運算規(guī)則：學習任務一邏輯門電路分析與應用一、數字電路基礎（三）邏輯代數的基本運算3.邏輯代數的基本定律（1）交換律：（2）結合律：（3）分配律：（4）分配律：（5）反演律：學習任務一邏輯門電路分析與應用二、門電路（一）與門能實現與邏輯功能的電路稱與門電路，簡稱與門。它有多個輸入端和一個輸出端。1.二輸入二極管與門電路2.二極管與門電路電平值輸入輸出uiA（V）UiB（V）U0F（V）0.30.3330.330.330.30.30.33學習任務一邏輯門電路分析與應用二、門電路（一）與門4.與門邏輯符號3.與門真值表輸入輸出ABY001101010001&ABY5.與門邏輯功能有0出0，全1出16.與門邏輯表達式Y=AB學習任務一邏輯門電路分析與應用二、門電路（6）常用與門集成電路芯片學習任務一邏輯門電路分析與應用二、門電路（二）或門能實現或邏輯功能的門電路稱或門電路，簡稱或門。它有多個輸入端和一個輸出端。1.二輸入二極管或門電路2.二極管或門電路電平值輸入輸出uiA（V）UiB（V）U0F（V）0.30.3330.330.330.3333學習任務一邏輯門電路分析與應用二、門電路（二）或門4.或門邏輯符號3.或門真值表輸入輸出ABY0011010101115.或門邏輯功能有1出1，全0出0≥1ABY6.或門邏輯表達式Y=A+B學習任務一邏輯門電路分析與應用二、門電路（6）常用或門集成電路芯片學習任務一邏輯門電路分析與應用二、門電路（三）非門能實現非邏輯功能的門電路稱非門電路，簡稱非門，也稱反相器。1.三極管非門電路2.三極管非門電路電平值輸入輸出ui（V）U0（V）0.3330.3學習任務一邏輯門電路分析與應用二、門電路（三）非門4.非門邏輯符號3.非門真值表5.非門邏輯功能取反6.非門邏輯表達式輸入輸出AY01101AYY=A學習任務一邏輯門電路分析與應用二、門電路（6）常用非門集成電路芯片學習任務一邏輯門電路分析與應用二、門電路（四）復合邏輯門電路1.與非門（4）邏輯功能有0出1，全1出0（1）邏輯表達式（2）邏輯符號&ABY（3）真值表輸入輸出ABY001101011110學習任務一邏輯門電路分析與應用二、門電路（四）復合邏輯門電路2.或非門（4）邏輯功能有1出0，全0出1（1）邏輯表達式（2）邏輯符號（3）真值表輸入輸出ABY001101011000≥1ABY學習任務一邏輯門電路分析與應用二、門電路（四）復合邏輯門電路3.異或門（4）邏輯功能相同出0，相異出1（1）邏輯表達式（2）邏輯符號（3）真值表輸入輸出ABY001101010110ABY1或學習任務一邏輯門電路分析與應用二、門電路（五）集成門電路1.TTL集成邏輯門電路——晶體管—晶體管邏輯門電路（Transistor—TransistorLogic）（1）TTL與非門基本電路（2）邏輯符號（3）邏輯表達式學習任務一邏輯門電路分析與應用二、門電路（五）集成門電路（4）電壓傳輸特性（5）主要參數1）輸出高電平UOH：TTL與非門的一個或幾個輸入為低電平時的輸出電平。2）輸出低電平UOL：TTL與非門的輸入全為高電平時的輸出電平。3）輸入開門電平UON：在額定負載下使與非門的輸出電平達到標準低電平USL的輸入電平。它表示使與非門開通的最小輸入電平。4）輸入關門電平UOFF：使與非門的輸出電平達到標準高電平USH的輸入電平。它表示使與非門關斷所需的最大輸入電平。5）門限電平Uth

：學習任務一邏輯門電路分析與應用二、門電路（五）集成門電路74LS00內含4個2輸入與非門74LS20內含2個4輸入與非門。學習任務一邏輯門電路分析與應用二、門電路（五）集成門電路2.MOS集成門電路CMOS與非門（1）二輸入CMOS與非門電路結構（2）邏輯表達式（3）使用注意事項CMOS電路多余不用的輸入端不能懸空，應根據需要接地或接高電平。學習任務一邏輯門電路分析與應用學習任務二組合邏輯電路分析與設計學習任務二組合邏輯電路分析與設計組合邏輯電路：輸出僅由輸入決定，與電路當前狀態(tài)無關；電路結構中無反饋環(huán)路（無記憶）一、組合邏輯電路的分析根據邏輯電路圖邏輯表達式化成最簡表達式例題：學習任務二組合邏輯電路分析與設計根據最簡表達式例題：真值表電路的邏輯功能電路邏輯功能：當輸入A、B、C中有2個或3個為1時，輸出Y為1，否則輸出Y為0。所以這個電路實際上是一種3人表決用的組合電路：只要有2票或3票同意，表決就通過。一、組合邏輯電路的分析學習任務二組合邏輯電路分析與設計二、組合邏輯電路設計電路功能描述變量賦值例題：設計一個樓上、樓下開關的控制邏輯電路來控制樓梯上的路燈，要求上樓前，用樓下開關打開電燈，上樓后，用樓上開關關滅電燈；或者在下樓前，用樓上開關打開電燈，下樓后，用樓下開關關滅電燈。列真值表變量賦值：設樓上開關為A，樓下開關為B，燈泡為Y。并設A、B閉合時為1，斷開時為0；燈亮時Y為1，燈滅時Y為0。真值表：學習任務二組合邏輯電路分析與設計寫出邏輯表達式并化簡真值表畫出邏輯電路圖二、組合邏輯電路設計學習任務二組合邏輯電路分析與設計學習任務三常用組合邏輯電路分析與應用一、編碼器1.定義——實現編碼操作的電路稱為編碼器（1）二進制編碼器——將輸入信號編成二進制代碼的電路，輸出n位代碼的二進制編碼器，最多可以有2n個輸入信號。3位二進制編碼器3位二進制編碼器真值表學習任務三常用組合邏輯電路分析與應用（1）二進制編碼器由與非門構成的邏輯電路3位二進制優(yōu)先編碼器：在優(yōu)先編碼器中優(yōu)先級別高的信號，例如：設I7的優(yōu)先級別最高，I6次之，依此類推，I0最低，真值表如下。一、編碼器學習任務三常用組合邏輯電路分析與應用集成3位二進制優(yōu)先編碼器74LS148ST為使能輸入端，低電平有效。YS為使能輸出端，YS和ST配合可以實現多級編碼器之間的優(yōu)先級別的控制。YEX為擴展輸出端，是控制標志。ST為使能輸入端，低電平有效。YS為使能輸出端，YS和ST配合可以實現多級編碼器之間的優(yōu)先級別的控制。YEX為擴展輸出端，是控制標志。輸入輸出均為低電平有效一、編碼器學習任務三常用組合邏輯電路分析與應用2.二—十進制編碼器：將十進制數的0~9十個數碼編成二進制代碼的電路，對十個信號進行編碼，輸入為十個數碼，輸出時二進制代碼，稱為二—十進制代碼，又稱BCD碼。最常用的是8421編碼方式。8421BCD碼真值表邏輯圖邏輯符號一、編碼器學習任務三常用組合邏輯電路分析與應用定義——將輸入的二進制代碼的含義翻譯成對應的輸出信號的電路（1）二進制譯碼器若輸入端為n個，輸出為2n個，且對應于輸入代碼的每一種狀態(tài)，2n個輸出中只有一個1（或0），其余全為0（或1）.BAY3Y2Y1Y0000110110001001001001000邏輯圖真值表邏輯電路二、譯碼器學習任務三常用組合邏輯電路分析與應用（2）二—十進制譯碼器輸入是4位二進制編碼（BCD碼），輸出的是與10個十進制數字相對應的10個信號。二-十進制譯碼器有