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1、本章要求,理解組合邏輯電路的特點及組合邏輯電路分析、設(shè)計的一般原則； 熟練掌握組合邏輯電路的分析方法與設(shè)計方法。 掌握常用組合邏輯電路（編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、加法器）的邏輯功能及使用方法；熟悉掌握利用中規(guī)模集成譯碼器和數(shù)據(jù)選 擇器實現(xiàn)一般組合邏輯函數(shù)的方法。 了解組合邏輯電路中的競爭冒險現(xiàn)象的產(chǎn)生原因及消除方法。,組合邏輯電路的特點（1）,輸出函數(shù)的一般邏輯表達(dá)式：,組合邏輯電路的結(jié)構(gòu),多輸入、多輸出電路,各輸出函數(shù)僅由輸入確定，彼此相互獨立,3.1 組合邏輯電路的特點,組合邏輯電路的特點（2）,組合邏輯電路的兩個特點：,（2）在信號關(guān)系上，電路的輸出只與電路當(dāng)前的輸入有關(guān)，與輸入加入前

2、的狀態(tài)無關(guān)。,（1）在電路結(jié)構(gòu)上，組合邏輯電路中不存在輸出與 輸入之間的反饋；,組合邏輯電路的構(gòu)成：,（1）由SSI集成門芯片構(gòu)成,（2）由MSI常用集成組合邏輯芯片構(gòu)成,組合邏輯電路的分析（1）,分析要求：,已知電路結(jié)構(gòu),（輸入輸出邏輯關(guān)系）,分析步驟：,由邏輯圖得出邏輯函數(shù)表達(dá)式，并化簡；,列真值表；,分析邏輯功能。,（邏輯圖）,求電路的功能,3.2 組合邏輯電路分析與設(shè)計方法,組合邏輯電路的分析（2）,求如圖所示電路輸入與輸出的邏輯關(guān)系。,解：,由電路的輸入開始，逐級寫出輸出函數(shù),例1,組合邏輯電路的分析（3）,例2：分析如圖所示電路的邏輯功能,解：,寫出輸出函數(shù)式,列真值表,A B C

3、,F,0 0 0,1,0 0 1,0,0 1 0,0,0 1 1,0,1 0 0,0,1 0 1,0,1 1 0,0,1 1 1,1,分析電路功能,組合邏輯電路的分析（4）,例3：圖示電路中A、B是數(shù)據(jù)輸入端，K是控制輸入端，試分析在控制輸入的不同取值下，數(shù)據(jù)輸入A、B和輸出間的關(guān)系。,寫出輸出函數(shù)式,解：,K A B,0,0 0,0 1,1 0,1 1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,0 0,0 1,1 0,1 1,1,0,1,1,1,0,0,1,1,1,0,1,一位二進(jìn)制數(shù)的比較器；,低電平有效,組合邏輯電路的設(shè)計（1）,設(shè)計要求：,設(shè)計步驟：,根據(jù)功能列出真值表；,寫

4、出邏輯函數(shù)表達(dá)式，化簡；,畫邏輯電路圖。,根據(jù)邏輯功能，進(jìn)行邏輯抽象,即說明邏輯變量，并對變量賦值；,組合邏輯電路的設(shè)計（2）,例1：設(shè)計一個監(jiān)視交通信號燈工作狀態(tài)的邏輯電路。,電路由 紅、黃、綠三盞燈組成。正常工作時，任何時刻必有一盞而且只允許有一盞燈點亮；其它點亮狀態(tài)時電路故障，要求發(fā)出故障信號。（要求用“與非”門實現(xiàn)）,解：,邏輯抽象,（分別表示紅、黃、綠三盞燈）,輸入變量：,A、B、C,“1”：燈亮,“0”：燈不亮,輸出變量：,F,（表示報警與否）,“1”：報警,“0”：不報警,A B C,F,0 0 0,1,0 0 1,0,0 1 0,0,0 1 1,1,1 0 0,0,1 0 1,

5、1,1 1 0,1,1 1 1,1,組合邏輯電路的設(shè)計（3）,寫出邏輯函數(shù)式,1,1,1,1,1,邏輯圖,組合邏輯電路的設(shè)計（4）,例2：分別用“或非”門和“異或”門實現(xiàn)一個組合電路，該電路輸入,為三位二進(jìn)制ABC，輸出為F。其功能是：輸入的三位數(shù)碼中,有奇數(shù)個“1”時，電路的輸出為1，否則為0。,解：,（1）分析設(shè)計要求，列出真值表,A B C,F,0 0 0,0,0 0 1,1,0 1 0,1,0 1 1,0,1 0 0,1,1 0 1,0,1 1 0,0,1 1 1,1,（2）由真值表得邏輯表達(dá)式,1,1,1,1,組合邏輯電路的設(shè)計（5）,用“或非”門實現(xiàn),用“異或”門實現(xiàn),組合邏輯電路

6、的設(shè)計（6）,例3：有一火災(zāi)報警系統(tǒng),設(shè)有煙感,溫感和紫外光感三種不同類型的火災(zāi)探測器.為了防止誤報警, 只有當(dāng)其中有兩種或兩種 類型以上的探測器發(fā)出火災(zāi)探測信號時,報警系統(tǒng)才產(chǎn)生報警控制信號,試設(shè)計產(chǎn)生報警控制信號的電路。最少的“與非”門實現(xiàn)電路（要求電路最簡）。,解：,邏輯抽象,（分別表示煙感、溫感和紫外光）,輸入變量：,A、B、C,“1”：發(fā)出火災(zāi)探測信號,“0”：未發(fā)出火災(zāi)探測信號,輸出變量：,F,（表示報警與否）,“1”：報警,“0”：不報警,A B C,F,0 0 0,0,0 0 1,0,0 1 0,0,0 1 1,1,1 0 0,0,1 0 1,1,1 1 0,1,1 1 1,1

7、,用畫卡諾圖化簡,F= AC + BC + AB,寫出最簡“與或”式,組合邏輯電路的設(shè)計（7）,用與非門實現(xiàn)邏輯電路,組合邏輯電路的設(shè)計（8）,編碼器（Encoder)（1）,編碼器的功能,能夠?qū)崿F(xiàn)用二進(jìn)制代碼表示各種符號、數(shù)字和信息這一編碼過程的電路。,編碼器的結(jié)構(gòu),一般編碼器的輸入端數(shù)遠(yuǎn)大于輸出端數(shù),3.3 常用集成組合邏輯電路,編碼器（2）,編碼器,二進(jìn)制編碼器,二-十進(jìn)制編碼器,普通二-十進(jìn)制編碼器,優(yōu)先二-十進(jìn)制編碼器,普通二進(jìn)制編碼器,優(yōu)先二進(jìn)制編碼器,編碼器的分類,編碼器（3）,普通二進(jìn)制編碼器,設(shè)有4個信號Y0、Y1、Y2、Y3要用二進(jìn)制代碼來表示，編碼規(guī)則為,要求設(shè)計該編碼器

8、。,（1）說明變量,輸入變量：,Y0、Y1、Y2、Y3,0：信號不出現(xiàn),1：信號出現(xiàn),輸出變量：,B、A,Y0Y1Y2Y3,BA,兩位二進(jìn)制代碼,（2）列出真值表,不允許兩個或兩個以上的信號同時出現(xiàn)。,編碼器（4）,（3）寫出輸出函數(shù)表達(dá)式,BA=00,為隱含變量,（4）畫邏輯圖,編碼器（5）,Y3 Y2 Y1 Y0 B A,0 0 0 1 0 0,0 0 1 0 0 1,0 1 0 0 1 0,1 0 0 0 1 1,輸入 B A,Y0 0 0,Y1 0 1,Y2 1 0,Y3 1 1,編碼器（6）,優(yōu)先二進(jìn)制編碼器,對所有的輸入信號按優(yōu)先順序排隊，當(dāng)幾個輸入信號同時出現(xiàn)時，只對其中優(yōu)先權(quán)最

9、高的一個進(jìn)行編碼。,0 0 0 ,0 0 1 ,0 1 ,1 ,編碼器（7）,優(yōu)先二進(jìn)制編碼器74LS148,邏輯符號,功能表,使能輸入端，,時芯片工作,使能輸出端，,時無有效信號輸入,優(yōu)先標(biāo)志輸出端，,時表明芯片處于工作狀態(tài),當(dāng)輸入為0時，表明該信號出現(xiàn)；,輸入優(yōu)先權(quán)最高,反碼輸出,低電平有效,編碼器（8）,編碼器（9）,編碼器的級聯(lián),如何用74LS148實現(xiàn)對16個輸入信號的優(yōu)先編碼？,編碼器（10）,芯片(1)不工作，輸出均為“1”,芯片(2) 工作,芯片(1)工作,芯片(2) 無輸入，輸出均為“1”,編碼器（11）,優(yōu)先二十進(jìn)制編碼器74LS147,邏輯符號,功能表,低電平有效,譯碼器

10、（1）,譯碼,譯碼器的功能,-編碼的逆過程，將代碼還原為原意的過程。,-實現(xiàn)譯碼功能的電路，也稱為解碼器。,譯碼器的結(jié)構(gòu),一般譯碼器的輸入端數(shù)遠(yuǎn)少于輸出端數(shù),譯碼器（2）,譯碼器,代碼變換譯碼器,-將數(shù)字、文字或符號的代碼還原成相應(yīng)數(shù)字、文字、符號并顯示出來的電路。,變量譯碼器,，又稱為二進(jìn)制譯碼器,-將二進(jìn)制代碼還原為原始輸入信號；,-用于不同代碼之間的相互轉(zhuǎn)換；,顯示譯碼器,譯碼器的分類,譯碼器（3）,二進(jìn)制譯碼器,以74LS139譯碼器說明輸入與輸出的關(guān)系,每個輸出函數(shù)對應(yīng)輸入的一個最小項，因此又稱為最小項發(fā)生器。,1,0,使能端低電平有效,輸出端低電平有效,譯碼器（4）,二進(jìn)制譯碼器7

11、4LS138,74LS138功能表,當(dāng) ， 時，各輸出表達(dá)式為,譯碼器（5）,譯碼器擴(kuò)展（級聯(lián)）,例：由兩片74LS138擴(kuò)展得一個4線-16線譯碼器,分析如下：,譯碼器（6）,利用譯碼器設(shè)計電路,例1：試用74LS138實現(xiàn)邏輯函數(shù),解：,已知74LS138邏輯關(guān)系為：,當(dāng) ， 時，各輸出表達(dá)式為：,譯碼器（7）,“1”,“0”,邏輯圖,若譯碼器為高電平有效，應(yīng)如何實現(xiàn)？,譯碼器（8）,解：,“1”,“0”,例2：用74LS138實現(xiàn)函數(shù),譯碼器（9）,利用譯碼器設(shè)計電路的步驟,選擇集成二進(jìn)制譯碼器,函數(shù)變量數(shù) = 輸入二進(jìn)制代碼位數(shù),寫出函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)“與或”式,若用低電平有效芯片實現(xiàn)“與非-

12、與非”式,確認(rèn)譯碼器和門電路輸入信號的表達(dá)式,譯碼器輸入：函數(shù)變量（注意排列順序）,門電路輸入：邏輯函數(shù)包括的最小項 所對應(yīng)的譯碼器輸出,畫連線圖,譯碼器（10）,例3：,（1）由題意可得真值表如下：,解：,0 0 0,0 0 1,0 1 0,0 1 1,1 0 0,1 0 1,1 1 0,1 1 1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,（2）由真值表可得：,譯碼器（11）,則,同理可得：,令：,（3）變換，用譯碼器實現(xiàn),譯碼器（12）,BCD/十進(jìn)制譯碼器,譯碼器（13）,數(shù)字顯示譯碼器,顯示譯碼器可直接用來驅(qū)動顯示器件，以顯示代碼

13、所表示的數(shù)字、字符等信息。,LED數(shù)碼管顯示器件,譯碼器（14）,集成譯碼顯示器74LS48,譯碼器（15）,輸入,輸出,0 0 0 0,1 1 1 1 1 1 0,0 1 1 0 0 0 0,1 1 0 1 1 0 1,1 1 1 1 0 0 1,0 1 1 0 0 1 1,1 0 1 1 0 1 1,0 1 1 1 1 1 1,1 1 1 0 0 0 0,1 1 1 1 1 1 1,1 1 1 1 0 1 1,顯示字符,74LS48 功能表,0 0 0 1,0 0 1 0,0 0 1 1,0 1 0 0,0 1 0 1,0 1 1 0,0 1 1 1,1 0 0 0,1 0 0 1,例：某

14、工廠有三個車間，每個車間各需1KW的電力。這三個車間由兩臺發(fā)電機(jī)組供電，一臺是1KW，另一臺是2KW。此三車間經(jīng)常不同時工作，為了節(jié)省能源，又保證電力的供應(yīng)，試設(shè)計一個邏輯電路，能自動完成配電任務(wù)。要求：1、 用“異或”和“與非”門實現(xiàn)該邏輯電路； 2、用3線8線譯碼器實現(xiàn)電路。,加法器（Adder)（1）,-實現(xiàn)兩個二進(jìn)制數(shù)之間的相加運算。,A : 1 1 0 1,B : 1 0 1 1,1,1,1,被加數(shù),加數(shù),低位進(jìn)位,0,0,0,1,1,和S,進(jìn)位C,加法器的功能,0,+,加法器（2）,-不考慮低位進(jìn)位的一位加法器,一位半加器,被加數(shù)A,加數(shù)B,和S,進(jìn)位C,真值表,0 0,0 1,1

15、 0,1 1,0,0,0,0,0,1,1,1,表達(dá)式,邏輯圖,加法器（3）,-考慮低位進(jìn)位的一位加法器,一位全加器：,被加數(shù),加數(shù),和,進(jìn)位,低位進(jìn)位,設(shè) 為被加數(shù)、加數(shù)及和的第（i)位， 為（i）位向（i+1）位的進(jìn)位， 為（i-1）位向（i）位的進(jìn)位。,真值表,0 0 0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1,0 0 1,0 1 0,0 1 1,1 0 0,1 0 1,1 1 0,1 1 1,表達(dá)式：,加法器（4）,邏輯圖,加法器（5）,多位加法器,例：四位串行進(jìn)位加法器,結(jié)構(gòu)簡單，加數(shù)、被加數(shù)并行輸入，和數(shù)并行輸出；,各位全加器間的進(jìn)位需串行傳遞，速度較慢。,串

16、行進(jìn)位加法器,并行進(jìn)位加法器,加法器（6）,例：四位并行進(jìn)位加法器,各位的進(jìn)位輸出信號只與兩個相加數(shù)有關(guān)，而與低位進(jìn)位信號無關(guān)。,加法器（7）,例1：設(shè)計一位全減器，并利用全加器實現(xiàn)。,全減器,0 0 0,0 0 1,0 1 0,0 1 1,1 0 0,1 0 1,1 1 0,1 1 1,0,0,1,1,1,1,1,0,0,1,0,0,0,0,1,1,真值表如下：,解：,邏輯式為：,加法器（8）,全加器與全減器的比較：,數(shù)據(jù)選擇器（Multiplexer)（1）,又稱多路轉(zhuǎn)換器或多路開關(guān)。,-從多路輸入數(shù)字信號選擇一個需要的信號輸出。,數(shù)據(jù)選擇器的功能:,結(jié)構(gòu)示意圖,數(shù)據(jù)輸入,地 址 輸 入,功能示意圖,輸 出,m與n的關(guān)系如何？,數(shù)據(jù)選擇器（2）,4選1數(shù)據(jù)選擇器,邏輯圖,具有標(biāo)準(zhǔn)“與或”表達(dá)式的形式,提供了地址變量的全部最小項,1,0,0,數(shù)據(jù)選擇器（3）,74LS151,8選1數(shù)據(jù)選擇器,邏輯符號,當(dāng) 時,使能控制端，低電平有效,邏輯關(guān)系,數(shù)據(jù)選擇器（4）,CD4539,雙4選1數(shù)據(jù)選擇器,邏輯符號,功能表,數(shù)據(jù)選擇器（5）,可將一片CD4539聯(lián)接成8選1數(shù)據(jù)選擇器,線“或”,