数字章组合逻辑电路课件.ppt

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1、数字章组合逻辑电路第1页，此课件共46页哦 电电路路任任一一时时刻刻的的输输出出状状态态只只决决定定于于该该时时刻刻各各输输入入的的状态，而与电路的原输出状态无关状态，而与电路的原输出状态无关。由由门门电电路路组组合合而而成成，电电路路中中没没有有记记忆忆单单元元，没没有有反反馈通路。馈通路。每一个输出变量是全部每一个输出变量是全部或部分输入变量的函数：或部分输入变量的函数：L1=f1（A1、A2、Ai）L2=f2（A1、A2、Ai）Lj=fj（A1、A2、Ai）组合逻辑电路的特点组合逻辑电路的特点第2页，此课件共46页哦例：例：组合电路如图所示，分析该电路的逻辑功能。组合电路如图所示，分析该

2、电路的逻辑功能。&1ABCLP4.1组合逻辑电路的分析方法与设计方法组合逻辑电路的分析方法与设计方法一、组合电路的分析方法一、组合电路的分析方法第3页，此课件共46页哦&1ABCLP解解（1）由逻辑图逐级写出表达式（借助中间变量）由逻辑图逐级写出表达式（借助中间变量P）（2）化简与变换：）化简与变换：（3）由表达式列出真值表。）由表达式列出真值表。0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1A B C01111110 L 真值表真值表 （4）分析逻辑功能）分析逻辑功能：当当A、B、C三三个个变变量量不不一一致致时时，输输出出为为“1”，所所以以这这个个电电路

3、路称称为为“不一致电路不一致电路”。第4页，此课件共46页哦例：例：组合电路如图所示，分析该电路的逻辑功能。组合电路如图所示，分析该电路的逻辑功能。0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1A B C01101001 L 真值表真值表&1ABCL111逻辑功能逻辑功能：当：当A、B、C三个变量中三个变量中“1”的个数呈奇数时，输出为的个数呈奇数时，输出为“1”，否则为，否则为“0”，所以这个电路称为，所以这个电路称为“奇偶校验器奇偶校验器”。第5页，此课件共46页哦例：例：设计一个三人表决电路，结果按设计一个三人表决电路，结果按“少数服从多数少数服从多数”

4、的原则决定。的原则决定。解：解：（1 1）列真值表：）列真值表：（2）用卡诺图化简。）用卡诺图化简。0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1A B C00010111 L三人表决电路真值表三人表决电路真值表ABC0000111110 A B C实际逻辑实际逻辑问题问题最简（或最最简（或最逻辑图逻辑图化简化简变换变换真值表真值表逻辑表达式逻辑表达式合适）表达式合适）表达式卡诺图卡诺图1111L二、组合电路的二、组合电路的设计方法设计方法同意同意“1”不同意不同意“0”A、B、CL通过通过“1”没通过没通过“0”第6页，此课件共46页哦得最简与得最简与或表达

5、式：或表达式：（4 4）画出逻辑图。）画出逻辑图。（5 5）如如果果，要要求求用用与与非非门门实实现现该该逻逻辑辑电电路路，就就应应将将表表达达式式转转换换成成与非与非与非与非表达式：表达式：画出逻辑图。画出逻辑图。&1LABCBC&A&L&第7页，此课件共46页哦例例3.4.2：设计一个电话机信号控制电路。电路有设计一个电话机信号控制电路。电路有I0（火警）、（火警）、I1（盗警）（盗警）和和I2（日常业务）三种输入信号，通过排队电路分别从（日常业务）三种输入信号，通过排队电路分别从L0、L1、L2输出，输出，在同一时间只能有一个信号通过。如果同时有两个以上信号出现时，应在同一时间只能有一个

6、信号通过。如果同时有两个以上信号出现时，应首先接通火警信号，其次为盗警信号，最后是日常业务信号。试按照上首先接通火警信号，其次为盗警信号，最后是日常业务信号。试按照上述轻重缓急设计该信号控制电路。要求用集成门电路述轻重缓急设计该信号控制电路。要求用集成门电路7400（每片含（每片含4个个2输入端与非门）实现。输入端与非门）实现。解：解：（1）列真值表：）列真值表：（2）由真值表写出各输出的逻辑表达式：）由真值表写出各输出的逻辑表达式：输输 出出输输 入入0 0 00 0 1 0 1 0 1 0 00 0 00 0 1 0 1 1 L0 L1 L2I0 I1 I2真真 值值 表表I0 I1 I2

7、有信号：有信号：1 1无信号：无信号：0 0L0 L1L2允许接通：允许接通：1 1拒绝接通：拒绝接通：0 0第8页，此课件共46页哦（3）根据要求，将上式转换为与非表达式：）根据要求，将上式转换为与非表达式：（4）画出逻辑图：）画出逻辑图：第9页，此课件共46页哦 4.2 4.2 编码器编码器一一.编码器的基本概念及工作原理编码器的基本概念及工作原理 编码编码将某一特定信息变换为二进制代码的过程。将某一特定信息变换为二进制代码的过程。能够实现编码功能的逻辑部件称为编码器。能够实现编码功能的逻辑部件称为编码器。第10页，此课件共46页哦一一.二进制编码器二进制编码器用用 n 位二进制代码对位二

8、进制代码对 2n 个信号进行编码的电路称为二进制编码器。个信号进行编码的电路称为二进制编码器。3 3位二进制编码器位二进制编码器:8 8个输入端，个输入端，3 3个输出端，常称为个输出端，常称为8 8线线3 3线编码器。线编码器。输输 出出输输 入入0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 11 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 00 0 1 0 0 0 0 00 0 0 1 0 0 0 00 0 0 0 1 0 0 00 0 0 0 0 1 0 00 0 0 0 0 0 1 00 0 0 0 0 0 0 1A2 A1 A0I0 I1 I

9、2 I3 I4 I5 I6 I7 3 3位二进制编码器真值表位二进制编码器真值表（输入为高电平有效输入为高电平有效）限制条件：只允许一个输入端有编码信号。限制条件：只允许一个输入端有编码信号。输入端输入端 2n输出端输出端 n第11页，此课件共46页哦输输 出出输输 入入0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 11 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 00 0 1 0 0 0 0 00 0 0 1 0 0 0 00 0 0 0 1 0 0 00 0 0 0 0 1 0 00 0 0 0 0 0 1 00 0 0 0 0 0 0 1A2 A

10、1 A0I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 由真值表写出各输出的逻辑表达式为：由真值表写出各输出的逻辑表达式为：第12页，此课件共46页哦 用门电路实现逻辑电路：用门电路实现逻辑电路：第13页，此课件共46页哦二优先编码器二优先编码器允许同时输入两个以上信号，并按优先级输出。允许同时输入两个以上信号，并按优先级输出。该电路输入该电路输入I0 I7（输入低电平有效），输入低电平有效），输出输出A2 A1 A0，且且反码输出。反码输出。EI为使能输入端，为使能输入端，EO为使能输出端，为使能输出端，GS为标志端为标志端。输输 入入输输 出出 EI I0 I1 I2 I3 I4 I5 I

11、6 I7 A2 A1 A0 GS EO1 0 1 1 1 1 1 1 1 10 00 0 10 0 1 10 0 1 1 10 0 1 1 1 10 0 1 1 1 1 10 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 11 1 1 1 00 0 0 0 10 0 1 0 10 1 0 0 10 1 1 0 11 0 0 0 11 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 0 1集成优先编码器举例集成优先编码器举例7414874148（8 8线线-3-3线）线）优先级：优先级：高高I7 I0 低低第14页，此课件共46页哦第15页，此课件共46页哦 三编码器

12、的扩展三编码器的扩展1 1扩展为扩展为1616线线4 4线优先编码器线优先编码器用两片用两片7414874148优先编码器串行扩展实现的优先编码器串行扩展实现的1616线线4 4线优先编码器线优先编码器第16页，此课件共46页哦2 2组成组成8421BCD码码 优先编码器优先编码器第17页，此课件共46页哦4.3 4.3 译码器译码器译码译码将二进制代码转换成特定的信号。将二进制代码转换成特定的信号。能够实现译码功能的逻辑部件能够实现译码功能的逻辑部件称为译码器。称为译码器。第18页，此课件共46页哦一、集成译码器一、集成译码器1.1.二进制译码器二进制译码器74138741383 3线线8

13、8线译码器线译码器输输 入入输输 出出G1 G2A G2BA2 A1 A0Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 1 10 1 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 0 0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 11 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 10 1 1 1 1 1 1 11 0 1 1 1 1 1 11 1 0 1 1 1 1 11 1 1 0 1 1 1 11 1 1 1 0 1 1 11 1 1 1 1 0 1 11 1 1 1 1 1 0 11 1

14、 1 1 1 1 1 0将将n位二进制代码转换成位二进制代码转换成 2n 个特定输出信号的电路称为二进制译码器。个特定输出信号的电路称为二进制译码器。第19页，此课件共46页哦输输 入入输输 出出G1 G2A G2BA2 A1 A0Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 1 10 1 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 0 0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 11 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 10 1 1 1 1 1 1 11 0 1 1 1 1 1

15、11 1 0 1 1 1 1 11 1 1 0 1 1 1 11 1 1 1 0 1 1 11 1 1 1 1 0 1 11 1 1 1 1 1 0 11 1 1 1 1 1 1 0考虑考虑控制控制变量变量第20页，此课件共46页哦第21页，此课件共46页哦 二、译码器的应用二、译码器的应用1译码器的扩展译码器的扩展用两片用两片74138扩展为扩展为4线线16线译码器线译码器第22页，此课件共46页哦2 2实现任意组合逻辑函数实现任意组合逻辑函数例例4.2.14.2.1 试用译码器和门电路实现下列逻辑函数：试用译码器和门电路实现下列逻辑函数：解：解：将逻辑函数转换成最小项表达式，将逻辑函数转换

16、成最小项表达式，再转换成与非再转换成与非与非形式。与非形式。=m3+m5+m6+m7用一片用一片7413874138加一个与非门加一个与非门就可实现该逻辑函数。就可实现该逻辑函数。ABC1001G0A74138G2A2B12AGAY1YYY2YYY73Y4560L&第23页，此课件共46页哦 例例4.2.2 已知某组合逻辑电路已知某组合逻辑电路的真值表，试用译码器和门电的真值表，试用译码器和门电路设计该逻辑电路。路设计该逻辑电路。解解：写写出出各各输输出出的的最最小小项项表表达达式式，再再转转换换成成与与非非与非形式与非形式:输输 出出输输 入入0 0 11 0 01 0 10 1 01 0

17、10 1 00 1 11 0 00 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1L F GA B C真值表真值表第24页，此课件共46页哦 用用一一片片74138加加三三个个与与非非门门就就可可实现该组合逻辑电路。实现该组合逻辑电路。可可见见，用用译译码码器器实实现现多多输输出出逻逻辑辑函函数时，优点更明显。数时，优点更明显。当当G1 G2AG2B=100，且，且A=A2 B=A1 C=A0时：时：第25页，此课件共46页哦 三三.数字显示译码器数字显示译码器 数字显示器分类：数字显示器分类：按显示方式分，有字型重叠式、分段式、点阵式等。按显示方式分，有字型重叠

18、式、分段式、点阵式等。按发光物质分，有辉光显示器、荧光显示器、发光二极管按发光物质分，有辉光显示器、荧光显示器、发光二极管(LED)显示器、液晶显示器等。显示器、液晶显示器等。数字系统数字系统 译码器译码器第26页，此课件共46页哦1 1七段式七段式LED显示器显示器第27页，此课件共46页哦 LED显示器有两种结构：共阳极：共阳极：共阴极：共阴极：第28页，此课件共46页哦共阳极共阳极abcdefgR+5 VYaA3A2A1A0+VCC+VCC显示显示译码器译码器共阳共阳YbYcYdYeYfYg0000000000100010010100111100100100011010001010110

19、0000110100110001001000100000 低电平低电平驱动驱动011100011111000000000010010000100aebcfgd第29页，此课件共46页哦共阴极共阴极abcdefgR+5 VYaA3A2A1A0+VCC显示显示译码器译码器共阴共阴YbYcYdYeYfYg 高电平高电平驱动驱动00001111110000100100110000110110100110100010101100111100010011111001011001110110111011111111000011111111111011aebcfgd第30页，此课件共46页哦BCDBCD七段显

20、示译码器七段显示译码器驱动共阴极显示器驱动共阴极显示器驱动共阳极显示器驱动共阳极显示器输出状态为：输出状态为：高电平高电平或或低电平低电平输出状态为：输出状态为：低电平低电平或或高阻态高阻态亮亮 灭灭 亮亮 灭灭第31页，此课件共46页哦1 1 1 1 1 1 00 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 11 1 1 1 0 0 10 1 1 0 0 1 11 0 1 1 0 1 10 0 1 1 1 1 11 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 11 1 1 0 0 1 10 0 0 1 1 0 10 0 1 1 0 0 10 1 0 0 0 1 11 0 0 1 0

21、1 0 0 0 0 1 1 1 10 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 01 1 1 1 1 1 1a b c d e f g输输 出出11111111111111110 0(输出输出)1 BI/RBO输入输入/输出输出0123456789101112131415灭灯灭灯灭零灭零试灯试灯功能功能1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 00 1LT RBI显示显示字形字形输输 入入0 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

22、 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 1 0 0 0 0 A3 A2 A1 A0 七段显示译码器七段显示译码器74487448的功能表的功能表第32页，此课件共46页哦7448的逻辑功能：的逻辑功能：（1）正正常常译译码码显显示示。LT=1，BI/RBO=1时时，对对输输入入为为十十进进制制数数l15的的二二进进制制码（码（00011111）进行译码，产生对应的七段显示码。）进行译码，产生对应的七段显示码。（2）灭灭零零。当当LT=1，而而输输入入为为0的的二二进进制制码码0000时时，只只有有当当RBI=1时时，才才产产生生0的的七七段段显显示示码码,如如果

23、果此此时时输输入入RBI=0，则则译译码码器器的的ag输输出出全全0，使使显显示示器器全全灭；所以灭；所以RBI称为灭零输入端称为灭零输入端。（3）试试灯灯。当当LT=0时时，无无论论输输入入怎怎样样，ag输输出出全全1，数数码码管管七七段段全全亮亮。由由此此可可以检测显示器七个发光段的好坏。以检测显示器七个发光段的好坏。LT称为试灯输入端。称为试灯输入端。（4）特殊控制端）特殊控制端BI/RBO。BI/RBO可以作输入端，也可以作输出端。可以作输入端，也可以作输出端。作作输输入入使使用用时时，如如果果BI=0时时，不不管管其其他他输输入入端端为为何何值值，ag均均输输出出0，显显示示器器全灭

24、。因此全灭。因此BI称为称为灭灯输入端灭灯输入端。作作输输出出端端使使用用时时，受受控控于于RBI。当当RBI=0，输输入入为为0的的二二进进制制码码0000时时，RBO=0，用以指示该片正处于灭零状态。所以，用以指示该片正处于灭零状态。所以，RBO 又称为灭零输出端。又称为灭零输出端。第33页，此课件共46页哦 4.4 4.4 数据选择器数据选择器一、一、数据选择器的基本概念及工作原理数据选择器的基本概念及工作原理 数数据据选选择择器器根根据据地地址址选选择择信信号号从从多多路路输输入入数数据据中中选选择择一一路路，送到输出端。送到输出端。2-1地址选择信号DD1D0Y出n输据据入输数数2n

25、n n位位第34页，此课件共46页哦例：例：四选一数据选择器四选一数据选择器根据功能表，可写出输出逻辑表达式：根据功能表，可写出输出逻辑表达式：0 101 0 10 001 0 1 1 001 0 1 0 10G1 1A1 A0输输 出出输输 入入010 1 YD3 D2 D1 D0 四选一数据选择器的真值表四选一数据选择器的真值表第35页，此课件共46页哦由逻辑表达式画出逻辑图：由逻辑表达式画出逻辑图：第36页，此课件共46页哦二、集成数据选择器二、集成数据选择器集集成成数数据据选选择择器器74151（8选选1数据选择器）数据选择器）第37页，此课件共46页哦Y Y地地 址址 选选 择择使使

26、 能能输输 出出输输 入入100000000G0 1D0 D0 D1 D1 D2 D2D3 D3 D4 D4D5 D5 D6 D6 D7 D7 0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1A2 A1 A0集成数据选择器集成数据选择器74151的真值表的真值表第38页，此课件共46页哦三、数据选择器的应用三、数据选择器的应用1数据选择器的通道扩展数据选择器的通道扩展用两片用两片74151组成组成“16选选1”数据选择器数据选择器D01D2D3D4D5D6D7DG0A1A2AYY74151(2)0D1DD2D34D5D6D7DG0A1AA2YY74151(1)D

27、04DDD561D27DD3DD159D14D11138D DD10D D12A A12A03AYY11&1第39页，此课件共46页哦2实现组合逻辑函数实现组合逻辑函数（1）当当逻逻辑辑函函数数的的变变量量个个数数和和数数据据选选择择器器的的地地址址输输入入变变量量个个数相同时，可直接用数据选择器来实现逻辑函数。数相同时，可直接用数据选择器来实现逻辑函数。例例 用用8选选1数据选择器数据选择器74151实现逻辑函数：实现逻辑函数：解：解：将逻辑函数转换成最小项表达式：将逻辑函数转换成最小项表达式：=m3+m5+m6+m7A B CL01YAD3474151G7DD DD162DY1DD02A5

28、A0G=0时：时：数据选择器数据选择器:第40页，此课件共46页哦（2）当逻辑函数的变量个数大于数据选择器的地址输入变量）当逻辑函数的变量个数大于数据选择器的地址输入变量 个个数时。数时。例例 试用试用4选选1数据选择器实现逻辑函数：数据选择器实现逻辑函数：解：解：将函数转换为真值表将函数转换为真值表真值表真值表A B01CA3DD12DY1D0A04 4选选1 1数据选择器数据选择器L1D0=0D1=CD3=1D2=CA B CL0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 100011011第41页，此课件共46页哦4.6 4.6 加法器加法器一、加法器的基

29、本概念及工作原理一、加法器的基本概念及工作原理画出逻辑电路图。画出逻辑电路图。由真值表直接写出表达式由真值表直接写出表达式:输输 入入输输 出出被加数被加数A 加数加数B和数和数S 进位数进位数C0 0 0 1 1 01 10 0 1 0 1 00 1加法器加法器实现两个二进制数的加法运算实现两个二进制数的加法运算1半加器半加器只能进行本位加数、被加数的加法运算而不考虑低位进位。只能进行本位加数、被加数的加法运算而不考虑低位进位。半加器的真值表半加器的真值表第42页，此课件共46页哦如果想用与非门组成半加器，则将上式变换：如果想用与非门组成半加器，则将上式变换：画出用与非门组成的半加器。画出用

30、与非门组成的半加器。逻辑符号逻辑符号第43页，此课件共46页哦2 2全加器全加器能能同时进行本位数和相邻低位的进位信号的加法运算。同时进行本位数和相邻低位的进位信号的加法运算。由真值表直接写出逻辑表达式，再经代数法化简和转换得：由真值表直接写出逻辑表达式，再经代数法化简和转换得：输输 入入输输 出出Ai Bi Ci-1 Si Ci0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 10 01 01 00 11 00 10 11 1第44页，此课件共46页哦画出全加器的逻辑电路图：画出全加器的逻辑电路图：逻辑符号逻辑符号=1=1ABCSiiiiCi-1&1第45页，此课件共46页哦 二、多位数加法器二、多位数加法器4位串行进位加法器位串行进位加法器A3 A2 A1A0B3 B2 B1 B0+C-1C2 C1 C0C3S3 S2 S1 S0特点：结构简单，工作速度较低。特点：结构简单，工作速度较低。第46页，此课件共46页哦