组合逻辑电路的设计教学课件.ppt

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1、组合逻辑电路的设计组合逻辑电路的设计多媒体教学多媒体教学注意：注意：1 1、下次实验的时间是第、下次实验的时间是第1010周周 1 1、复习二进制译码器的功能及应用。、复习二进制译码器的功能及应用。 2 2、设计并分别画出用、设计并分别画出用74LS13874LS138和双和双4 4输入与非门输入与非门74LS2074LS20实现组合逻辑函数：故障报警和交通信号灯监测电实现组合逻辑函数：故障报警和交通信号灯监测电路的逻辑示意图。路的逻辑示意图。实验三实验三 译码器及其应用译码器及其应用下次实验内容下次实验内容预习要求预习要求2 2、本次实验报告的要求、本次实验报告的要求数字电路实验箱（附录六）

2、数字电路实验箱（附录六）直流稳压直流稳压电源电源逻辑电平逻辑电平输出输出发光二极发光二极管显示管显示74LS2074LS0074LS15374LS15374LS151实验二实验二 组合逻辑电路的设计组合逻辑电路的设计 设有三人对一事进行表决，多数（二人以上）赞成即通设有三人对一事进行表决，多数（二人以上）赞成即通过；否则不通过。过；否则不通过。 提示：本题有三个变量提示：本题有三个变量A、B、C三人；一个逻辑函数，三人；一个逻辑函数，即表决结果即表决结果L。 投票：投票：“1”表示赞成；表示赞成；“0”表示反对。表示反对。 表决结果：表决结果：“1”表示通过；表示通过；“0”表示不通过。表示不

3、通过。 另：另：若三人中的若三人中的A有否决权有否决权，即，即A不赞成，就不能通过，不赞成，就不能通过，又应如何实现呢？又应如何实现呢？(不做不做) 2.1 实验目的实验目的 1、学习用与非门实现各种组合逻辑函数。、学习用与非门实现各种组合逻辑函数。 2、掌握、掌握SSI、MSI两种组合逻辑电路的设计与实现方法。两种组合逻辑电路的设计与实现方法。2.2 实验内容实验内容2.2.1 表决逻辑表决逻辑 设一组信号灯由红（设一组信号灯由红（R）、黄（）、黄（Y）、绿（）、绿（G）三盏灯组）三盏灯组成，如图成，如图2-1所示。正常情况下，点亮的状态只能是红、绿或所示。正常情况下，点亮的状态只能是红、绿

4、或黄加绿当中的一种。当出现其它五种状态时，是信号灯发生黄加绿当中的一种。当出现其它五种状态时，是信号灯发生故障，要求监测电路发出故障报警信号。故障，要求监测电路发出故障报警信号。 提示：提示：本题有三个变量本题有三个变量R、Y、G ，分别表示红、黄、绿三，分别表示红、黄、绿三盏信号灯。盏信号灯。“1” 表示灯亮；表示灯亮；“0” 表示灯灭。一个逻辑函数表示灯灭。一个逻辑函数L， 表示故障报警信号，正常情况下表示故障报警信号，正常情况下L为为“0”； 发生故障时，发生故障时，L为为“1”。 R Y GR Y GR Y GR Y GR Y GR Y GR Y GR Y G正常工作状态故障状态图2-

5、12.2.2 交通信号灯监测电路交通信号灯监测电路附：附：74LS00和和74LS20的管脚图。的管脚图。14 13 12 11 10 9 81 2 3 4 5 6 7 V+4B 4A 4Y 3B 3A 3Y 1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND74LS00图2-2 以上两例均要求采用以上两例均要求采用SSI组合电路设计方法，应用组合电路设计方法，应用74LS00（四（四2输入与非门）和输入与非门）和74LS20（二（二4输入与非门），输入与非门），以最少的与非门实现，并验证其逻辑功能。以最少的与非门实现，并验证其逻辑功能。14 13 12 11 10 9 81 2 3 4 5 6 7

6、VCC2D 2C 2B 2A 2Y1A 1B 1C 1D 1Y GND74LS20图1-8注意注意:VCC接接+5V；GND接接“地地”。四四2输入与非门输入与非门74LS00引脚图：引脚图： VCC 4B 4A 4Y 3B 3A 3Y & 1 2 3 4 5 6 7 14 13 12 11 10 9 8 74LS00 &1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND &注意注意:VCC接接+5V；GND接接“地地”。二二4输入与非门输入与非门74LS20 引脚图：引脚图：VCC 2D 2C 2B 2A 2Y & 1 2 3 4 5 6 7 14 13 12 11 10 9 8 74LS20 1A

7、 1B 1C 1D 1Y GND 某实验室有红、黄两个故障指示灯，用来指示三台设备某实验室有红、黄两个故障指示灯，用来指示三台设备的工作情况。当只有一台设备有故障时，黄灯亮；有两台设的工作情况。当只有一台设备有故障时，黄灯亮；有两台设备有故障时，红灯亮；只有当三台设备都发生故障时，才会备有故障时，红灯亮；只有当三台设备都发生故障时，才会使红、黄两个故障指示灯同时点亮。使红、黄两个故障指示灯同时点亮。 提示：本题有三个变量提示：本题有三个变量A A、B B、C C， 表示三台设备。表示三台设备。“1 1”表示故障；表示故障；“0 0”表示正常。表示正常。 此例要求采用此例要求采用MSIMSI组合

8、电路设计方法，用两片八选一数组合电路设计方法，用两片八选一数据选择器（据选择器（74LS15174LS151）或一片双四选一数据选择器（）或一片双四选一数据选择器（74LS15374LS153）实现，并验证其逻辑功能。）实现，并验证其逻辑功能。2.2.3 2.2.3 故障报警故障报警 有两个逻辑函数有两个逻辑函数L L1 1、L L2 2，分别表示红灯和黄灯。，分别表示红灯和黄灯。“1 1”灯亮，表示报警；灯亮，表示报警；“0 0” 灯不亮，表示不报警。灯不亮，表示不报警。 S1 S0 E 1 1 1 I 0 I 1 I 2 I 3 & 1 Y 2 2 位地位地址码输址码输入端入端使能信号输使

9、能信号输入端，低电入端，低电平有效平有效数数据据输输入入端端 四选一数据选择器的逻辑图四选一数据选择器的逻辑图（2 2）工作原理及逻辑功能）工作原理及逻辑功能0 0I I3 30 11 01 1=1=1=0=0 S1 S0 E 1 1 1 I 0 I 1 I 2 I 3 & 1 Y 301201101001ISSISSISSISSY 33221100mImImImIY 01YS0S1E地址使能输出输 入功能表功能表000I0001I1010I2011I3利用利用4 4选选1 1数据选择器组成函数产生器的一般步骤数据选择器组成函数产生器的一般步骤a a、将函数变换成最小项表达式、将函数变换成最小

10、项表达式b b、使器件处于使能状态、使器件处于使能状态c c、地址、地址信号信号S1 、 S0 作为函数的输入变量作为函数的输入变量d d、处理数据输入、处理数据输入I0I3信号电平。信号电平。总结总结: :双四选一数据选择器（双四选一数据选择器（74LS15374LS153）的逻辑图）的逻辑图2 2 位地位地址码输址码输入端入端使能信号输使能信号输入端，低电入端，低电平有效平有效使能信号输使能信号输入端，低电入端，低电平有效平有效数数据据输输入入端端数数据据输输入入端端16 15 14 13 12 11 10 9 1 2 3 4 5 6 7 8 VCC2G A0 2D3 2D2 2D1 2D

11、0 2Y 1G B 1D3 1D2 1D1 1D01Y GND74LS153图2-3选择输入端B A数据输入D0 D1 D2 D3选通输入G输出YX XX X X X1Z（高阻态）0 00 X X X000 01 X X X010 1X 0 X X000 1X 1 X X011 0X X 0 X001 0X X 1 X011 1X X X 0001 1X X X 10174LS153功能表功能表 双四选一数据选择器（双四选一数据选择器（74LS153）的管脚图、功）的管脚图、功能表如下：能表如下： 2 2个互补个互补输出端输出端8 8 路数据路数据输入端输入端1 1个使能个使能输入端输入端3

12、3 个地址个地址输入端输入端 E D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 S0 S1 S2 Y Y 1 1 1 1 1 1 1 & & & & & & & & & & 八选一数据选择器（八选一数据选择器（74LS151）的逻辑图）的逻辑图74LS15174LS151的功能表的功能表输输 入入输输 出出E通道选择通道选择YYS2S1S0HXXXLHLLLLD0D0LLLHD1D1LLHLD2D2LLHHD3D3LHLLD4D4LHLHD5D5LHHLD6D6LHHHD7D7八选一数据选择器（八选一数据选择器（74LS15174LS151）的管脚图、功能表如下：）的管脚图、功能表如下：1、

13、表决逻辑（真值表略）、表决逻辑（真值表略）（2）L=AB+AC注注: 1、A、B、C 接逻辑开关接逻辑开关（高低电平输出的（高低电平输出的Qi端）；端）； 2、L接发光二极管指示。接发光二极管指示。 3、芯片的、芯片的+VCC接接+5V；GND接地。接地。 4、测真值表或逻辑功能、测真值表或逻辑功能（1）L=AB+AC+BCBCACABL ACABL &ABCL7420-17400-17400-27400-3&ABCL7400-17400-37400-2&ABCL7420-17400-17400-27400-3R（红）（红）Y（黄）（黄）G（绿）（绿） L 0 0 0 1 0 0 1 0 0

14、1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1（1 1）真值表）真值表2 2、交通信号灯监测电路、交通信号灯监测电路RYG0100 01 11 1010101110LGYRGGRLRYG0100 01 11 1010101110LRYRGGRL（2 2）逻辑式）逻辑式（3 3）逻辑图）逻辑图&RGYLGR7400-17400-27400-37420-1RYRGGRLRYRGGR注：注：R、Y、G分别接逻辑开关（高低电平）的分别接逻辑开关（高低电平）的Qi端，端，R、GQi端，其它同上。端，其它同上。接相应的接相应的GYRGGRL=RG RG YG3、

15、故障报警、故障报警(用两片八选一数据选择器用两片八选一数据选择器74LS151实现实现 ）（2 2）逻辑式：）逻辑式：令令A、B 、C分别从选择输入端分别从选择输入端 S2 、S1 、 S0输输入；入；数据输入端数据输入端D0=0，D1=0，D2=0，D3=1 ，D4=0，D5=1，D6=1，D7=1令令A、B 、C分别从选择输入端分别从选择输入端 S2 、S1 、 S0输输入入；数据输入端数据输入端D0=0，D1=1，D2=1，D3=0 ，D4=1，D5=0，D6=0，D7=1注意：注意：“0”接地、接地、“1”接接+5VL2=ABC+ABC+ABC+ABC=1m1+1m2+1m4+1m7=

16、0m0+1m1+1m2+0m3+1m4+0m5+0m6+1m7L1=ABC+ABC+ABC+ABC=1m3+1m5+1m6+1m7 =0m0+0m1+0m2+1m3+0m4+1m5+1m6+1m7A B C L1 L20 0 0 0 0 0 0 1 0 10 1 0 0 10 1 1 1 01 0 0 0 11 0 1 1 01 1 0 1 01 1 1 1 1（1 1）真值表：）真值表： VCC D4 D5 D6 D7 S0 S1 S2D3 D2 D1 D0 Y Y E GND VCC D4 D5 D6 D7 S0 S1 S2 16 15 14 13 12 11 10 9D3 D2 D1 D

17、0 Y Y E GND 16 15 14 13 12 11 10 9 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8+5VL2L1CA B74LS15174LS151（3）逻辑图：）逻辑图：0000111111110 000+5V测试电路的逻辑功能测试电路的逻辑功能 VCC D4 D5 D6 D7 S0 S1 S2D3 D2 D1 D0 Y Y E GND VCC D4 D5 D6 D7 S0 S1 S2 16 15 14 13 12 11 10 9D3 D2 D1 D0 Y Y E GND 16 15 14 13 12 11 10 9 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2

18、3 4 5 6 7 8+5VL2L1CA B74LS15174LS151（3）逻辑图：）逻辑图：测试电路的逻辑功能测试电路的逻辑功能3、故障报警、故障报警(用一片双四选一数据选择器用一片双四选一数据选择器74LS153实现实现 ）（2）逻辑式：）逻辑式：令令A、B分别从选择输入端分别从选择输入端A 、B输入；输入；数据输入端数据输入端1D0=0，1D1=C，1D2=C，1D3=1令令A、B分别从选择输入端分别从选择输入端A、B输入；输入；数据输入端数据输入端2D0=C，2D1=C，2D2=C，2D3=C注意：注意：“0”接地、接地、“1”接接+5V、C与与C分别接逻辑开关的分别接逻辑开关的Qi

19、与与QiL2=ABC+ABC+ABC+ABC =Cm0+Cm1+Cm2+Cm3A B C L1 L20 0 0 0 0 0 0 1 0 10 1 0 0 10 1 1 1 01 0 0 0 11 0 1 1 01 1 0 1 01 1 1 1 1（1）真值表：）真值表：L1=ABC+ABC+ABC+ABC =Cm1+Cm2+Cm3+Cm3 = 0m0 +Cm1+Cm2+1m3（3 3）逻辑图：）逻辑图：end要求：要求：1 1、按设计正确、按设计正确连线，注意电连线，注意电源端、接地端、源端、接地端、发光二极管、发光二极管、逻辑开关的连逻辑开关的连接。接。2 2、测试电路的、测试电路的逻辑功能（按逻辑功能（按功能表）。功能表）。VCC 2G A 2D3 2D2 2D1 2D0 2Y 1 2 3 4 5 6 7 8 16 15 14 13 12 11 10 91G B 1D3 1D2 1D1 1D0 1Y GND 74LS153 B +5V C C L1+5VACCCCL2