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第九章 组合逻辑电路应用第一节第一节 组合逻辑电路的分析和设计方法组合逻辑电路的分析和设计方法第二节第二节 编码器编码器第三节第三节 译码器译码器第四节第四节 数据选择器和数据分配器数据选择器和数据分配器 组合逻辑电路：组合逻辑电路：组合逻辑电路：组合逻辑电路：任何时刻电路的输出状态只任何时刻电路的输出状态只任何时刻电路的输出状态只任何时刻电路的输出状态只取决于该时刻的输入状态，而与该时刻以前的电取决于该时刻的输入状态，而与该时刻以前的电取决于该时刻的输入状态，而与该时刻以前的电取决于该时刻的输入状态，而与该时刻以前的电路状态无关。路状态无关。路状态无关。路状态无关。即无记忆功能。即无记忆功能。即无记忆功能。即无记忆功能。组合逻辑电路框图组合逻辑电路框图组合逻辑电路框图组合逻辑电路框图a a1 1a an na a2 2Y Y2 2Y Y1 1Y Yn n.组合逻辑电路组合逻辑电路组合逻辑电路组合逻辑电路输入输入输入输入输出输出输出输出(1)(1)由逻辑图写表达式；根据给定的逻辑电路，由逻辑图写表达式；根据给定的逻辑电路，由逻辑图写表达式；根据给定的逻辑电路，由逻辑图写表达式；根据给定的逻辑电路，从输入端开始，逐级推导出输出端的逻辑函数表达式。从输入端开始，逐级推导出输出端的逻辑函数表达式。从输入端开始，逐级推导出输出端的逻辑函数表达式。从输入端开始，逐级推导出输出端的逻辑函数表达式。(2)(2)化简表达式化简表达式化简表达式化简表达式(3)(3)列真值表；根据输出函数表达式列出真值表列真值表；根据输出函数表达式列出真值表列真值表；根据输出函数表达式列出真值表列真值表；根据输出函数表达式列出真值表(4)(4)描述逻辑功能；用文字概括出电路的逻辑功能描述逻辑功能；用文字概括出电路的逻辑功能描述逻辑功能；用文字概括出电路的逻辑功能描述逻辑功能；用文字概括出电路的逻辑功能已知逻辑电路已知逻辑电路确定确定逻辑功能逻辑功能分析步骤：分析步骤：第一节第一节 组合逻辑电路的分析和设计方法组合逻辑电路的分析和设计方法例例9-1试分析图试分析图9-2所示逻辑电路的功能。所示逻辑电路的功能。解：第一步：由逻辑图可以写输出解：第一步：由逻辑图可以写输出Y Y的逻辑表达式为：的逻辑表达式为：第二步：化简表达式，可变换为第二步：化简表达式，可变换为Y=AB+AC+BC第三步：列出真值表如表第三步：列出真值表如表9-1所示：所示：第四步：确定电路的逻辑功能：第四步：确定电路的逻辑功能：由真值表可知，三个变量输入由真值表可知，三个变量输入，只有两个及两个，只有两个及两个以上变量取值为以上变量取值为1 1时，输出才为时，输出才为1 1。可见电路可实现多数表决逻辑功能。可见电路可实现多数表决逻辑功能。作业作业1：分析下图所示电路的逻辑功能。分析下图所示电路的逻辑功能。(2)列出函数的真值表，列出函数的真值表，如下表所示如下表所示 解（解（1）写出该电路输出函数的逻辑表达式。写出该电路输出函数的逻辑表达式。(3)可可见见该该电电路路是是判判断断三三个个变变量量是是否否一一致致的的电路。电路。作业作业2：分析下图的逻辑功能分析下图的逻辑功能分析下图的逻辑功能分析下图的逻辑功能(1)(1)写出逻辑表达式写出逻辑表达式写出逻辑表达式写出逻辑表达式Y=Y2 Y3=A AB B AB.A B.A B.A.A BBY1AB&YY3Y2(2)(2)应用逻辑代数化简应用逻辑代数化简应用逻辑代数化简应用逻辑代数化简Y=A AB B AB.=A AB+B AB.=AB+AB反演律反演律 =A (A+B)+B (A+B).反演律反演律 =A AB+B AB.互补律互补律互补律互补律还原律还原律(3)(3)列逻辑状态表列逻辑状态表列逻辑状态表列逻辑状态表Y=AB+AB=A B逻辑式逻辑式逻辑式逻辑式(4)(4)分析逻辑功能分析逻辑功能分析逻辑功能分析逻辑功能 输入输入输入输入相同相同相同相同输出为输出为输出为输出为“0”0”，输入输入输入输入相异相异相异相异输出为输出为输出为输出为“1”1”，称为称为称为称为“异或异或异或异或”逻辑逻辑逻辑逻辑关系。关系。关系。关系。=1=1A AB BY Y逻辑符号逻辑符号逻辑符号逻辑符号ABY001 100111001(1)(1)写出逻辑式写出逻辑式写出逻辑式写出逻辑式作业作业3：分析下图的逻辑功能分析下图的逻辑功能分析下图的逻辑功能分析下图的逻辑功能A B.Y=AB AB .AB反演律和反演律和反演律和反演律和还原律化简还原律化简还原律化简还原律化简AB=AB+AB&1 11 1BAY&(2)(2)列逻辑状态表列逻辑状态表列逻辑状态表列逻辑状态表Y=AB+AB(3)(3)分析逻辑功能分析逻辑功能分析逻辑功能分析逻辑功能 输入输入输入输入相同相同相同相同输出为输出为输出为输出为“1”,1”,输入相异输出为输入相异输出为输入相异输出为输入相异输出为“0”,0”,称为称为称为称为“判一致电路判一致电路判一致电路判一致电路”(“(“同或门同或门同或门同或门”),可用于可用于可用于可用于判断各输入端的状态是否相同。判断各输入端的状态是否相同。判断各输入端的状态是否相同。判断各输入端的状态是否相同。=A B逻辑式逻辑式逻辑式逻辑式=1ABY逻辑符号逻辑符号=A BABY001 100100111二、组合逻辑电路的设计二、组合逻辑电路的设计根据逻辑功能要求根据逻辑功能要求逻辑电路逻辑电路设计设计设计设计(1)由逻辑要求，列出逻辑状态表由逻辑要求，列出逻辑状态表(2)由逻辑状态表写出逻辑表达式由逻辑状态表写出逻辑表达式(3)简化和变换逻辑表达式简化和变换逻辑表达式(4)画出逻辑图画出逻辑图设计步骤如下：设计步骤如下：例例例例9-49-4：用用用用与非门与非门与非门与非门设计一个举重裁判表决电路。设举设计一个举重裁判表决电路。设举设计一个举重裁判表决电路。设举设计一个举重裁判表决电路。设举重比赛有重比赛有重比赛有重比赛有3 3个裁判，一个主裁判和两个副裁判。只有个裁判，一个主裁判和两个副裁判。只有个裁判，一个主裁判和两个副裁判。只有个裁判，一个主裁判和两个副裁判。只有当两个或两个以上裁判判明成功，并且其中有一个当两个或两个以上裁判判明成功，并且其中有一个当两个或两个以上裁判判明成功，并且其中有一个当两个或两个以上裁判判明成功，并且其中有一个为主裁判时，表明举重成功。为主裁判时，表明举重成功。为主裁判时，表明举重成功。为主裁判时，表明举重成功。第一步第一步第一步第一步:逻辑抽象逻辑抽象逻辑抽象逻辑抽象 输入变量：主裁判为输入变量：主裁判为输入变量：主裁判为输入变量：主裁判为A A，副裁判为副裁判为副裁判为副裁判为B B、C C。判明成功为。判明成功为。判明成功为。判明成功为1 1，失败为失败为失败为失败为0 0；输出变量：举重成功；输出变量：举重成功；输出变量：举重成功；输出变量：举重成功与否用变量与否用变量与否用变量与否用变量Y Y表示，成功为表示，成功为表示，成功为表示，成功为1 1，失败为失败为失败为失败为0 0；列出真值表：；列出真值表：；列出真值表：；列出真值表：0 0 0 0 A A B B C Y Y0 0 1 00 1 0 00 1 1 01 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1第二步：写出逻辑函数表达式第二步：写出逻辑函数表达式第二步：写出逻辑函数表达式第二步：写出逻辑函数表达式取取取取 Y Y=“1”(=“1”(或或或或Y Y=“0”)=“0”)列逻辑式列逻辑式列逻辑式列逻辑式取取取取 Y Y=“1”=“1”对应于对应于对应于对应于Y Y=1=1，若输入变量为若输入变量为若输入变量为若输入变量为“1”1”，则取输入变量本身则取输入变量本身则取输入变量本身则取输入变量本身(如如如如 A A)；若输入变量为若输入变量为若输入变量为若输入变量为“0”0”则取则取则取则取其反变量其反变量其反变量其反变量(如如如如 A A)。0 0 0 0 A A B B C Y Y0 0 1 00 1 0 00 1 1 01 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1用用用用“与非与非与非与非”门构成逻辑电路门构成逻辑电路门构成逻辑电路门构成逻辑电路加项法加项法加项法加项法第三步：化简函数表达式第三步：化简函数表达式 0 0 0 0 A A B B C Y Y0 0 1 00 1 0 00 1 1 01 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1第四步：画出逻辑电路图第四步：画出逻辑电路图作业作业作业作业4 4：设计一个三变量奇偶检验器。设计一个三变量奇偶检验器。设计一个三变量奇偶检验器。设计一个三变量奇偶检验器。要求要求要求要求:当输入变量当输入变量当输入变量当输入变量A A、B B、C C中有奇数个同时为中有奇数个同时为中有奇数个同时为中有奇数个同时为“1”1”时，输出为时，输出为时，输出为时，输出为“1”1”，否则为，否则为，否则为，否则为“0”0”。用。用。用。用“与非与非与非与非”门门门门实现。实现。实现。实现。(1)1)列逻辑状态表列逻辑状态表列逻辑状态表列逻辑状态表(2)(2)写出逻辑表达式写出逻辑表达式写出逻辑表达式写出逻辑表达式 0 0 0 0 A A B B C C Y Y0 0 1 10 1 0 10 1 1 01 0 0 11 0 1 01 1 0 01 1 1 1(3)(3)用用用用“与非与非与非与非”门构成逻辑电路门构成逻辑电路门构成逻辑电路门构成逻辑电路解：解：(4)(4)逻辑图逻辑图逻辑图逻辑图YCBA3124&第二节第二节 编码器编码器 二进制码表示给定的数字、字符或信息二进制码表示给定的数字、字符或信息，称称称称为编码。具有编码功能的逻辑电路称为编码器为编码。具有编码功能的逻辑电路称为编码器为编码。具有编码功能的逻辑电路称为编码器为编码。具有编码功能的逻辑电路称为编码器。n 位二进制代码有位二进制代码有 2n 种组合，可以表示种组合，可以表示 2n 个信息。个信息。要表示要表示要表示要表示N N个信息所需的二进制代码应满足个信息所需的二进制代码应满足个信息所需的二进制代码应满足个信息所需的二进制代码应满足 2n N键盘上、下、左、右键的编码？键盘上、下、左、右键的编码？键盘键盘1010个数字的编码？个数字的编码？键盘键盘2626个字母的编码？个字母的编码？实现以二进制数进行编码的电子电路称二进制编码器实现以二进制数进行编码的电子电路称二进制编码器实现以二进制数进行编码的电子电路称二进制编码器实现以二进制数进行编码的电子电路称二进制编码器一、二进制编码器一、二进制编码器3 3位位位位8个个编码器编码器高高高高低低低低电电电电平平平平信信信信号号号号二二二二进进进进制制制制代代代代码码码码 3位二进制编码器有位二进制编码器有8个输入端个输入端3个输出端，所以常称个输出端，所以常称为为8线线3线编码器线编码器，能把八个信息编成，能把八个信息编成3位二进制代码位二进制代码.根据图根据图9 9-6 6写出编码器的输出逻辑函数为：写出编码器的输出逻辑函数为：根据上面的逻辑函数表达式列出真值表根据上面的逻辑函数表达式列出真值表 第三节第三节 译码器译码器 译码是编码的逆过程。译码是编码的逆过程。译码是编码的逆过程。译码是编码的逆过程。译码器将输入的二进制译码器将输入的二进制译码器将输入的二进制译码器将输入的二进制代码转换成与代码对应的信号。代码转换成与代码对应的信号。代码转换成与代码对应的信号。代码转换成与代码对应的信号。一、变量译码器一、变量译码器1、二进制译码器、二进制译码器 假设译码器有假设译码器有n个输入信号和个输入信号和N个输出信号，个输出信号，如果如果N=2n，就称为全译码器，常见的全译码器，就称为全译码器，常见的全译码器有有2线线4线译码器、线译码器、3线线8线译码器、线译码器、4线线16线译码器等。线译码器等。表表9-7 2线线-4线译码器功能表线译码器功能表由表可写出各输出函数表达式：由表可写出各输出函数表达式：2.3线线-8线译码器线译码器74LS1388 8个个个个3 3位位位位译码器译码器译码器译码器二二二二进进进进制制制制代代代代码码码码高高高高低低低低电电电电平平平平信信信信号号号号P154P154页页页页 表表表表9-8 39-8 3线线线线88线译码器线译码器线译码器线译码器7413874138功能表功能表功能表功能表当当当当GG1 1=0=0时，无论其时，无论其时，无论其时，无论其他输入信号是什么，他输入信号是什么，他输入信号是什么，他输入信号是什么，输出都是高电平，即输出都是高电平，即输出都是高电平，即输出都是高电平，即无效信号。无效信号。无效信号。无效信号。在在在在G G1 1=1=1，=0=0时，时，时，时，输出信号输出信号输出信号输出信号 才取决于输才取决于输才取决于输才取决于输入信号入信号入信号入信号A A2 2、A A1 1、A A0 0的组合。的组合。的组合。的组合。为高电平时，为高电平时，为高电平时，为高电平时，输出也都是无效信号。输出也都是无效信号。输出也都是无效信号。输出也都是无效信号。二、显示译码器二、显示译码器 在数字电路中，常常需要在数字电路中，常常需要在数字电路中，常常需要在数字电路中，常常需要把运算结果用十进制把运算结果用十进制把运算结果用十进制把运算结果用十进制 数显示出来，数显示出来，数显示出来，数显示出来，这就要用这就要用这就要用这就要用显示译码器显示译码器显示译码器显示译码器。gfedcba1 1、七段数字显示器原理、七段数字显示器原理、七段数字显示器原理、七段数字显示器原理 由七段发光二极管构成由七段发光二极管构成例：例：共阴极接法共阴极接法a b c d e f g 0 1 1 0 0 0 01 1 0 1 1 0 1低低电电平平时时发发光光高高电电平平时时发发光光共阳极接法共阳极接法abcgdef+dgfecbag共阴极接法共阴极接法abcdefg2.2.七段显示译码器七段显示译码器七段显示译码器七段显示译码器74ls4874ls48Q3 Q2Q1Q0agfedcb译译码码器器二二十十进进制制代代码码(共阴极共阴极共阴极共阴极)100101111117个个4位位gfedcba第四节第四节 数据选择器和数据分配器数据选择器和数据分配器一、一、4选选1数据选择器数据选择器根据地址码从多路数据中选择一路输出的器根据地址码从多路数据中选择一路输出的器件，件，叫数据选择器。叫数据选择器。例：例：四选一数据选择器四选一数据选择器输输入入数数据据输出数据输出数据使能端使能端D3D2D1D0YES1S0控制信号控制信号二、二、8选选1数据选择器数据选择器时，输出端输出无效。四、数据分配器四、数据分配器将一个数据将一个数据将一个数据将一个数据分时分时分时分时分送到多个输出端输出。分送到多个输出端输出。分送到多个输出端输出。分送到多个输出端输出。数数数数据据据据输输输输入入入入控制信号控制信号控制信号控制信号D DY Y0 0Y Y1 1Y Y2 2Y Y3 3A A1 1A A0 0数据输出端数据输出端数据输出端数据输出端确定将信确定将信确定将信确定将信号送到哪号送到哪号送到哪号送到哪个输出端个输出端个输出端个输出端 数据分配器有数据分配器有一个输入端，一个输入端，多多个输出端。个输出端。