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第三章 组合逻辑电路

数字电路与 系统设计. 第三章 组合逻辑电路. 第三章 组合逻辑电路. 3.1 概述 3.2 组合逻辑电路分析 3.3 组合逻辑电路设计 3.4 典型组合逻辑电路. 3.1 概述. 1. 组合逻辑电路的描述. 从功能上 从电路结构上. 2. 组合逻辑电路的特点. 任意时刻的输出仅 取决于该时刻的输入. 不含记忆（存储）元件. 3.2 组合逻辑电路的分析. 1. 组合逻辑电路的分析方法. （ 1 ） 写逻辑函数表达式。 （ 2 ） 化简。 （ 3 ）列 写真值表。 （ 4 ） 确定电路的功能。.

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Presentation Transcript

  1. 数字电路与 系统设计 第三章 组合逻辑电路 自动化学院应用电子教学中心

  2. 第三章 组合逻辑电路 3.1概述 3.2 组合逻辑电路分析 3.3 组合逻辑电路设计 3.4 典型组合逻辑电路 自动化学院应用电子教学中心

  3. 3.1 概述 1.组合逻辑电路的描述 自动化学院应用电子教学中心

  4. 从功能上 从电路结构上 2.组合逻辑电路的特点 任意时刻的输出仅 取决于该时刻的输入 不含记忆（存储）元件 自动化学院应用电子教学中心

  5. 3.2 组合逻辑电路的分析 1.组合逻辑电路的分析方法 （1）写逻辑函数表达式。 （2）化简。 （3）列写真值表。 （4）确定电路的功能。 自动化学院应用电子教学中心

  6. 例3.2.1分析图3.2.2所示电路的逻辑功能。 解 ： （1）写逻辑函数表达式 （2）化简逻辑函数式 自动化学院应用电子教学中心

  7. 例3.2.1分析图3.2.2所示电路的逻辑功能。 （3）列写真值表 该电路实现与门功能 自动化学院应用电子教学中心

  8. 例3.2.2 分析图3.2.3所示电路的逻辑功能。 解：（1）逻辑函数表达式 第一级逻辑关系： 整个电路输出： （2）化简 图3.2.3例3.2.2图 自动化学院应用电子教学中心

  9. 例3.2.2 分析图3.2.3所示电路的逻辑功能。 （3）列写真值表 （4）确定电路的功能 当3个输入变量中有2个或2个以上为1时，输出为1，否则为0。 自动化学院应用电子教学中心

  10. 组合逻辑电路的设计步骤： （1）逻辑抽象 分析因果关系，确定输入/输出变量 定义逻辑状态（即赋逻辑状态值） （2）列写真值表 （3）写出函数表达式，并根据器件类型化简 （4）画逻辑图 3.3 组合逻辑电路的设计 自动化学院应用电子教学中心

  11. 3.3.1不含约束项的组合逻辑电路设计 例3.3.1设计一个监视交通信号灯工作状态的逻辑电路。每一组信号灯由红、黄、绿三盏灯组成。在正常工作情况下，任何时刻必有一盏灯点亮，而且只有一盏灯点亮。当出现其他情况时，说明交通灯控制电路发生故障，则要求监视电路发出故障信号。 解：(1)逻辑抽象 • 输入变量: 红（R）、黄（Y）、绿（G） 　 灯亮为1，不亮为0 自动化学院应用电子教学中心

  12. 解： 输出变量： 故障信号（E） 　正常工作为0，发生故障为1 例3.3.1 设计一个监视交通信号灯工作状态的逻辑电路。（续） （2）列写真值表 （3）写出逻辑表达式 自动化学院应用电子教学中心

  13. 化简得： 例3.3.1 设计一个监视交通信号灯工作状态的逻辑电路。（续） （4）不限定器件，画逻辑图 自动化学院应用电子教学中心

  14. 3.3.2含有约束项的组合逻辑电路设计 例3.3.2某班有十名学生、学号分别为：0，1，2，…，9，用四位二进制数ABCD（其中A为最高位）进行编号，分别为0000，0001，0010，…，1001。规定学号为3~7号的学生才允许进实验室。试设计判别能否进实验室的组合逻辑电路。要求用与非门实现。 解： (1)逻辑抽象 • 输入变量：A、B 、C 、D • 输出变量：Y，允许进Y=1，否则 Y=0 (2)列真值表 真值表中的前10行序号表示十名学生的学号，后6行对应的6个最小项是约束项，填×。 自动化学院应用电子教学中心

  15. 表3.3.2 例3.3.2真值表 例3.3.2 (续） (3) 写出逻辑表达式 采用卡诺图化简 自动化学院应用电子教学中心

  16. （4）根据所选器件类型变换表达式，画逻辑图（4）根据所选器件类型变换表达式，画逻辑图 可用一个与门和一个或门实现，如图3.3.4（a） 题目要求用与非门实现，将表达式变换成与非—与非式： 逻辑图如图3.3.4（b） （b） 用与非门实现 （a）用与门和或门实现 图3.3.4例3.3.2的逻辑图 自动化学院应用电子教学中心

  17. 编码：将输入的每个高/低电平信号变成一个对应的二进制代码编码：将输入的每个高/低电平信号变成一个对应的二进制代码 (1)二进制编码器 3.4典型组合逻辑电路 3.4.1 编码器和译码器 1.编码器 图3.4.1 二进制编码器的框图 自动化学院应用电子教学中心

  18. ①普通编码器 特点：任何时刻只允许输入一个编码信号。 • 8线-3线编码器 表3.4.1 8线-3线普通编码器的真值表 自动化学院应用电子教学中心

  19. 逻辑表达式为： ①普通编码器 图3.4.2 8线–3线编码器的逻辑图 自动化学院应用电子教学中心

  20. 特点：允许同时输入两个以上的编码信号，但只对其中优先权最高的一个进行编码。特点：允许同时输入两个以上的编码信号，但只对其中优先权最高的一个进行编码。 ②优先编码器 • 8线-3线编码器 表3.4.2 8线-3线优先编码器的真值表 自动化学院应用电子教学中心

  21. 8线-3线优先编码器 （设I7优先权最高…I0优先权最低） ②优先编码器 优先编码器的逻辑表达式： 自动化学院应用电子教学中心

  22. 图3.4.3 8线–3线优先编码器的逻辑图 自动化学院应用电子教学中心

  23. ③集成编码器：74LS148 图3.4.4 74LS148的逻辑符号 自动化学院应用电子教学中心

  24. 表3.4.3 741LS48功能表 附加输出信号的状态及含意: 自动化学院应用电子教学中心

  25. 编码器74LS148逻辑图 低电平 自动化学院应用电子教学中心

  26. 选通信号 选通信号 自动化学院应用电子教学中心

  27. 附加输出信号 为0时，电路工作无编码输入 为0时，电路工作有编码输入 自动化学院应用电子教学中心

  28. 例3.4.1用两片8-3线集成编码器74LS148扩展为一片16-4线优先编码器，优先级从 依次降低。 • 用两片8-3线优先编码器 16-4优先编码器 其中， 的优先权最高。。。 自动化学院应用电子教学中心

  29. 自动化学院应用电子教学中心

  30. 第二片为高优先权 • 只有(2)无编码输入时，(1)才允许工作 • 第(2)片 时表示对 的编码 • 低三位输出应是两片的输出的“或” 自动化学院应用电子教学中心

  31. 自动化学院应用电子教学中心

  32. （2）二—十进制优先编码器(74LS147) 将 编成0110 ～ 1110 的优先权最高， 最低 输入的低电平信号变成一个对应的十进制的编码 自动化学院应用电子教学中心

  33. 译码器：将输入的二进制代码转换成相应的输出。译码器：将输入的二进制代码转换成相应的输出。 常用的译码器：二进制译码器，二—十进制译码器，显示译码器等。 ２.译码器 （1）二进制译码器 ①二进制译码器原理 图3.4.8 3位二进制译码器框图 自动化学院应用电子教学中心

  34. ②集成二进制译码器74LS138 74LS138逻辑符号 自动化学院应用电子教学中心

  35. 表3.4.6 74LS138的功能表 自动化学院应用电子教学中心

  36. 74LS138逻辑图 附加 控制端 低电平输出 自动化学院应用电子教学中心

  37. 利用附加控制端进行扩展 例3.4.2用两片3线—8线译码器（ 74LS138 ） 4线—16线译码器 自动化学院应用电子教学中心

  38. A3=0 A3=1 自动化学院应用电子教学中心

  39. 原理：二进制译码器附加门电路，可实现任何组合逻辑函数。原理：二进制译码器附加门电路，可实现任何组合逻辑函数。 • 用译码器实现组合逻辑电路 例3.4.3 用74LS138设计一个1位二进制数全减器（全减器功能：实现两个1位二进制数相减，且考虑来自低位的借位）。 解： (1)列真值表 A、B：被减数和减数输入 BI：相邻低位的借位输入 S：本位差输出 BO：向相邻高位的借位输出。 自动化学院应用电子教学中心

  40. (2)写出借位输出BO和差输出S表达式 (3) 画逻辑图 自动化学院应用电子教学中心

  41. （２）二—十进制译码器 例：74LS42 自己分析 自动化学院应用电子教学中心

  42. ①七段显示译码器原理 （3）数字显示译码器 图3.4.14七段数字显示器的外形图及其连接方式 自动化学院应用电子教学中心

  43. 表3.4.9七段显示译码器的真值表 自动化学院应用电子教学中心

  44. ②集成显示译码器 七段显示译码器7448是一种与共阴极数字显示器配合使用的集成译码器。 图3.4.16 74LS48的逻辑图和逻辑符号 自动化学院应用电子教学中心

  45. 表3.4.10 集成显示译码器74LS48的真值表 自动化学院应用电子教学中心

  46. 7448的逻辑功能： （1）正常译码显示。 =1， =1时，对输入为十进制数l～15的二进制码（0001～1111）进行译码，产生对应的七段显示码。 （2）灭零。当 =1，而输入为0的二进制码0000时，只有当=1时，才产生0的七段显示码,如果此时输入=0，则译码器的a～g输出全0，使显示器全灭；所以 称为灭零输入端。 （3）试灯。当=0时，无论输入怎样，a～g输出全1，数码管七段全亮。由此可以检测显示器七个发光段的好坏。 称为试灯输入端。 （4）特殊控制端 。 可以作输入端，也可以作输出端。 作输入使用时，如果=0时，不管其他输入端为何值，a～g均输出0，显示器全灭。因此 为灭灯输入端。 作输出端使用时，受控于 。当 =0，输入为0的二进制码0000时， =0，用以指示该片正处于灭零状态。所以， 又称为灭零输出端。 自动化学院应用电子教学中心

  47. 图3.4.17 用7448驱动LED数字显示器的电路 自动化学院应用电子教学中心

  48. 1.数据选择器 2选1 (1位地址) 4选1 (2位地址) 8选1 (3位地址) 16选1 (4位地址) 数据选择器 3.4.1 数据选择器和数据分配器 图3.4.18数据选择器的示意图 自动化学院应用电子教学中心

  49. （1）4选一数据选择器 表3.4.11 四选一数据选择器的真值表 自动化学院应用电子教学中心

  50. 由表达式可画出逻辑图： 自动化学院应用电子教学中心

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