第三章组合逻辑电路第一节精选文档.ppt
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1、第三章组合逻辑电路第一节本讲稿第一页,共七十二页 电路任一时刻的输出状态只决定于该时刻各输入状态的组合,电路任一时刻的输出状态只决定于该时刻各输入状态的组合,而与电路的原状态无关。而与电路的原状态无关。组合电路就是由门电路组合而成,电路中没有记忆单元,没组合电路就是由门电路组合而成,电路中没有记忆单元,没有反馈通路。有反馈通路。概概 述述一、组合电路的结构:一、组合电路的结构:=F0(I0、I1,In-1)=F1(I0、I1,In-1)=F1(I0、I1,In-1)I0I1In-1Y0Y1Ym-1组合逻辑组合逻辑电路电路二、组合逻辑电路的特点:二、组合逻辑电路的特点:本讲稿第二页,共七十二页三
2、、组合电路逻辑功能表示方法三、组合电路逻辑功能表示方法真值表,卡诺图,逻辑表达式,波形图,逻辑图真值表,卡诺图,逻辑表达式,波形图,逻辑图四、组合电路分类四、组合电路分类1.1.按逻辑功能不同:按逻辑功能不同:加法器加法器 比较器比较器 编码器编码器 译码器译码器 数据选择器和分配器数据选择器和分配器 只读存储器只读存储器2.2.按开关元件不同:按开关元件不同:CMOS TTL3.3.按集成度不同:按集成度不同:SSI MSI LSI VLSI本讲稿第三页,共七十二页3.1.1 组合电路的分析组合电路的分析一、分析步骤一、分析步骤:逻辑图逻辑图逻辑表达式逻辑表达式化简化简真值表真值表说明功能说
3、明功能分析目的:分析目的:确定当输入变量取不同值时其输出状态,从而得到该电路的逻辑功能。ABS&1CZ1Z2Z3本讲稿第四页,共七十二页A B CY0 0 00 0 10 1 00 1 1A B CY1 0 01 0 11 1 01 1 111000000例例 1 判断输入信号极性是否相同的电路判断输入信号极性是否相同的电路 符合电路符合电路ABC&1本讲稿第五页,共七十二页 例例2 2ABS&1CZ1Z2Z3本讲稿第六页,共七十二页&ABCDY 例例 3 3 本讲稿第七页,共七十二页A B C DA B C DYY0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1
4、0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 11111111100000000检奇电路检奇电路本讲稿第八页,共七十二页试分析下面两个电路的逻辑功能:试分析下面两个电路的逻辑功能:=1=1=111A0A1A2A3Y0Y1Y2Y3&作业作业求补电路求补电路本讲稿第九页,共七十二页3.1.1 组合电路的设计方法组合电路的设计方法一、一、设计步骤:设计步骤:逻辑抽象逻辑抽象列真值表列真值表写表达式写表达式化简或变换化简或变换画逻辑图画逻辑图逻辑抽象:逻辑抽象:1.根据因果关系确定输入、输出变量。2.状态
5、赋值 用 0 和 1 表示信号的不同状态。3.根据功能要求列出真值表。根据所用元器件(分立元件 或 集成芯片)及门电路的情况将函数式进行化简或变换。化简或变换:化简或变换:本讲稿第十页,共七十二页 例例 3.1.2 设计一个表决电路,要求输出信号的电平与设计一个表决电路,要求输出信号的电平与三个输入信号中的多数电平一致。三个输入信号中的多数电平一致。(用与非门实现)ABYC&1&本讲稿第十一页,共七十二页 例例 设计一个监视交通信号灯工作状态的逻辑电路。设计一个监视交通信号灯工作状态的逻辑电路。正常情况下,红、黄、绿灯只有一个亮,否则视为故障正常情况下,红、黄、绿灯只有一个亮,否则视为故障状态
6、,发出报警信号,提醒有关人员修理。状态,发出报警信号,提醒有关人员修理。&1&111RGYZ本讲稿第十二页,共七十二页【例例】用门电路设计一个将用门电路设计一个将8421 BCD8421 BCD码转换为余码转换为余3 3码的码的变换电路。变换电路。A B C DE3 E2 E1 E00 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 10 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0
7、0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 0 本讲稿第十三页,共七十二页8421 BCD8421 BCD码转换为余码转换为余3 3码的电路码的电路 本讲稿第十四页,共七十二页1、裁判判定电路:举重比赛,设有一名主裁判和两裁判判定电路:举重比赛,设有一名主裁判和两名副裁判,当主裁判和至少一名副裁判判定合格,运名副裁判,当主裁判和至少一名副裁判判定合格,运动员的动作方为成功。动员的动作方为成功。2、设计一个将余、设计一个将余3码变换成码变换成8421BCD码的组合逻码的组合逻辑电路。辑电路。作业作业本讲稿第十五页,共七十二页3.2.1 3.2.1 加法器加法器一、半加器:一、半加器:(Half
8、 Adder)1.1.半加半加:两个:两个 1 1 位二进制数相加不考虑低位进位。位二进制数相加不考虑低位进位。2.2.表达式:表达式:3.3.逻辑图及符号:逻辑图及符号:4.集成芯片:集成芯片:COSiAiBiCi本讲稿第十六页,共七十二页二二.全加器:全加器:(Full Adder)1.1.全加:全加:两个两个 1 1 位二进制数相加,考虑低位进位。位二进制数相加,考虑低位进位。2.2.表达式:表达式:3.3.逻辑图及符号:逻辑图及符号:(a)(a)用用与门与门、或门或门和和非门非门实现实现(b)(b)用用与或非门与或非门和和非门非门实现实现COC ISiAiBiCi-1Ci国标符号国标符
9、号本讲稿第十七页,共七十二页&1111AiSiCiBiCi-11用用与门与门、或门或门和和非门非门实现实现本讲稿第十八页,共七十二页用用与或非门与或非门和和非门非门实现实现&1&1111CiSiAiBiCi-1用卡诺图求出非,然后再取非。用卡诺图求出非,然后再取非。本讲稿第十九页,共七十二页1 2 3 4 5 6 714 13 12 11 10 9 8C661C661VDD 2Ai2Bi 2Ci-1 1Ci 1Si 2Si 1Ci-1 2Ci 1Ai1Bi VSS 74LS18374LS183VCC 2Ai2Bi 2Ci-1 2Ci 2Si VCC 2A 2B 2CIn 2COn+1 2F1A
10、1B 1CIn1FGND1Ai1Bi1Ci-11Si地地1Ci1COn+1 4.4.集成全加器:集成全加器:TTL:74LS183CMOS:C661思考:思考:如何用这个芯片组成两位的加法器如何用这个芯片组成两位的加法器本讲稿第二十页,共七十二页三、加法器三、加法器(Adder)实现多位二进制数相加的电路实现多位二进制数相加的电路串行进位加法器串行进位加法器并行进位加法器并行进位加法器加法器加法器电路简单,连接方便速度低电路简单,连接方便速度低 电路比较复杂,但速度较快电路比较复杂,但速度较快本讲稿第二十一页,共七十二页1.4 1.4 位串行进位加法器位串行进位加法器C0S0B0A0C0-1C
11、OS SCIC1S1B1A1COS SCIC2S2B2A2COS SCIC3S3B3A3COS SCI本讲稿第二十二页,共七十二页2.2.超前进位加法器超前进位加法器 作加法运算时,总进位信号由输入二进制数直接产作加法运算时,总进位信号由输入二进制数直接产生。生。超前进位电路超前进位电路 S3 S2 S1 S0C3A3B3A2B2A1B1A0B0C0-1CICICICI74LS182本讲稿第二十三页,共七十二页3.3.集成加法器芯片:集成加法器芯片:TTL:74LS283CMOS:CC4008P155 图3.2.7本讲稿第二十四页,共七十二页三、全加器的应用三、全加器的应用 例例 1 试用全加
12、器构成二进制减法器。(AB0)如果AB均为正数,而且:A原 -B原 C原那么:当 AB时:A原 +B补 C原原理:本讲稿第二十五页,共七十二页图图 4 18 全加器实现二进制减法电路全加器实现二进制减法电路 本讲稿第二十六页,共七十二页 例例 2 2 试用全加器完成二进制的乘法功能。解解 以两个二进制数相乘为例。乘法算式如下:本讲稿第二十七页,共七十二页利用全加器实现二进制的乘法 本讲稿第二十八页,共七十二页 例例3 3:试采用四位全加器完成8421BCD码到余3代码的转换。由于 8421BCD码加0011 即为余 3 代码,所以其转换电路就是一个加法电路,如图 4-22 所示。原理:本讲稿第
13、二十九页,共七十二页转换电路 本讲稿第三十页,共七十二页3.2.2 3.2.2 数值比较器数值比较器一、一、1 位数值比较器:位数值比较器:Li(A B)Gi(A=B)Mi(A BL=1A=BM=1A 1 00=1 00=1 00=1 00=0 10 0 01=0 01=0 01=0 01B=B3B2B1B0LGM4 4位数值比较器位数值比较器A3 B3 A2 B2 A1 B1 A0 B0本讲稿第三十三页,共七十二页2、逻辑表达式:、逻辑表达式:L=L3 G3L2 G3G2L1 G3G2G1L0G G3G2G1G0M=M3 G3M2 G3G3M1 G3G2G1M0为了用前边的为了用前边的逻辑单
14、元逻辑单元,将上式变成或与非的形式,将上式变成或与非的形式L G M本讲稿第三十四页,共七十二页&1&1&1&1&1&1&1 1&1&1&1 1 MLGA2A1B3A3B2B1B01 A04 位数值比较器逻辑图本讲稿第三十五页,共七十二页3.集成数值比较器:集成数值比较器:VCC A3 B2 A2 A1 B1 A0 B0B3 AB FAB FA=B FAB FABAB由其它两个输出确定,所以该引脚不起判由其它两个输出确定,所以该引脚不起判断作用,只是为了让电路对称,断作用,只是为了让电路对称,AB 同理也一样。同理也一样。74LS85 74LS85 则是由各位数码直接产生输出结果。则是由各位数
15、码直接产生输出结果。注意:注意:本讲稿第三十六页,共七十二页用两片用两片 4 位位数值比较器扩展成为数值比较器扩展成为 8 位位数值比较器数值比较器级级联联输输入入74LS85 AB74LS85 AB1低位比较结果低位比较结果高位比较结果高位比较结果 FAB FAB B7 A7 B6 A6 B5 A5 B4 A4 B3 A3 B2 A2 B1 A1 B0 A0 比较输出比较输出A A、用、用TTLTTL门实现:门实现:本讲稿第三十七页,共七十二页B B、用、用CMOS 门实现:门实现:B7 A7 B6 A6 B5 A5 B4 A4 FAB CC14585 ABB3 A3 B2 A2 B1 A1
16、 B0 A0 FAB CC14585 AB1低位比较结果低位比较结果高位比较结果高位比较结果1本讲稿第三十八页,共七十二页加法器 比较器 编码器 译码器 数据选择器和分配器 只读存储器常见的中规模集成组合逻辑电路:常见的中规模集成组合逻辑电路:掌握各电路的工作原理、设计方法以及它们对应芯片掌握各电路的工作原理、设计方法以及它们对应芯片的使用方法的使用方法要求:要求:本讲稿第三十九页,共七十二页3.3.1 编码器编码器Y1I1编编 码码 器器Y2YmI2In代代码码输输出出信信息息输输入入编编 码码 器器 框框 图图编码:用二进制数表示文字、字符、数字等信息的过程编码:用二进制数表示文字、字符、
17、数字等信息的过程二进制编码器二进制编码器二二十进制编码器十进制编码器分类:分类:2 2n n n n10 410 4本讲稿第四十页,共七十二页一、二进制编码器:一、二进制编码器:一、二进制编码器:一、二进制编码器:用用 n n 位二进制代码对位二进制代码对 N N=2=2n n 个信号进行编码的电路个信号进行编码的电路(一)(一)(一)(一)3 3 3 3位二进制编码器位二进制编码器位二进制编码器位二进制编码器(8(8(8(8 线线线线 -3-3-3-3 线线线线):输输输输入入入入输输输输出出出出3 位位二进制二进制编码器编码器I0I1I6I7Y2Y1Y0I2I4I5I3本讲稿第四十一页,共
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