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电子技术 2 （数字部分）

电子技术 2 （数字部分）. 渤海职业学院机电工程系电子教研室　 编制 : 李仕卫 ( 讲师 ) 审核 : 阎相环 ( 高讲 ). 第 3 章 组合逻辑电路. 学习要点： 组合电路的分析方法和设计方法 利用数据选择器和可编程逻辑器件进行　　　　　　　逻辑设计的方法 加法器、编码器、译码器等中规模集成电路的逻辑功能和使用方法. 第 3 章 组合逻辑电路. 3.1 概述. 3.2 组合逻辑电路的分析 . 3.3 组合逻辑电路的设计. 3.4 常用组合逻辑电路. 3.5 组合逻辑电路中的竞争冒险现象. 退出. 3.1 概述

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电子技术 2 （数字部分）

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  1. 电子技术2（数字部分） 渤海职业学院机电工程系电子教研室　 编制:李仕卫(讲师) 审核: 阎相环(高讲)

  2. 第3章 组合逻辑电路 • 学习要点： • 组合电路的分析方法和设计方法 • 利用数据选择器和可编程逻辑器件进行　　　　　　　逻辑设计的方法 • 加法器、编码器、译码器等中规模集成电路的逻辑功能和使用方法

  3. 第3章 组合逻辑电路 3.1概述 3.2组合逻辑电路的分析 3.3组合逻辑电路的设计 3.4常用组合逻辑电路 3.5组合逻辑电路中的竞争冒险现象 退出

  4. 3.1概述 组合电路：输出仅由输入决定，与电路当前状态无关；电路结构中无反馈环路（无记忆）

  5. 3.2 组合逻辑电路的分析 逻辑图 从输入到输出逐级写出 1 1 逻辑表达式 化简 2 2 最简与或表达式

  6. 最简与或表达式 3 3 当输入A、B、C中有2个或3个为1时，输出Y为1，否则输出Y为0。所以这个电路实际上是一种3人表决用的组合电路：只要有2票或3票同意，表决就通过。 真值表 4 4 电路的逻辑功能

  7. 例： 逻辑图 逻辑表达式 最简与或表达式

  8. 真值表 电路的逻辑功能 　　电路的输出Y只与输入A、B有关，而与输入C无关。Y和A、B的逻辑关系为：A、B中只要一个为0，Y=1；A、B全为1时，Y=0。所以Y和A、B的逻辑关系为与非运算的关系。 用与非门实现

  9. 3.3 组合逻辑电路的设计 3.3.1 组合逻辑电路的设计步骤 3.3.2组合逻辑电路的设计举例 退出

  10. 3.3 组合逻辑电路的设计步骤 例：设计一个楼上、楼下开关的控制逻辑电路来控制楼梯上的路灯，使之在上楼前，用楼下开关打开电灯，上楼后，用楼上开关关灭电灯；或者在下楼前，用楼上开关打开电灯，下楼后，用楼下开关关灭电灯。 电路功能描述 1 穷举法 1 设楼上开关为A，楼下开关为B，灯泡为Y。并设A、B闭合时为1，断开时为0；灯亮时Y为1，灯灭时Y为0。根据逻辑要求列出真值表。 真值表

  11. 2 2 已为最简与或表达式 逻辑表达式或卡诺图 用与非门实现 化简 3 最简与或表达式 4 用异或门实现 逻辑变换 5 逻辑电路图

  12. 例：用与非门设计一个举重裁判表决电路。设举重比赛有3个裁判，一个主裁判和两个副裁判。杠铃完全举上的裁决由每一个裁判按一下自己面前的按钮来确定。只有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，表明成功的灯才亮。例：用与非门设计一个举重裁判表决电路。设举重比赛有3个裁判，一个主裁判和两个副裁判。杠铃完全举上的裁决由每一个裁判按一下自己面前的按钮来确定。只有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，表明成功的灯才亮。 电路功能描述 1 穷举法 　　设主裁判为变量A，副裁判分别为B和C；表示成功与否的灯为Y，根据逻辑要求列出真值表。 1 真值表 2 2 逻辑表达式

  13. 3 3 卡诺图 化简 1 4 1 1 最简与或表达式 化简 4 5 Y= AB +AC 5 6 逻辑变换 6 逻辑电路图

  14. 3.3.2组合逻辑电路的设计举例 1、半加器 能对两个1位二进制数进行相加而求得和及进位的逻辑电路称为半加器。 本位的和 加数 向高位的进位

  15. 1、全加器 能对两个1位二进制数进行相加并考虑低位来的进位，即相当于3个1位二进制数相加，求得和及进位的逻辑电路称为全加器。 Ai、Bi：加数， Ci-1：低位来的进位，Si：本位的和， Ci：向高位的进位。

  16. 全加器的逻辑图和逻辑符号

  17. 用与门和或门实现

  18. 先求Si和Ci。为此，合并值为0的最小项。 用与或非门实现 再取反，得：

  19. 本节小结 　①组合电路的特点：在任何时刻的输出只取决于当时的输入信号，而与电路原来所处的状态无关。实现组合电路的基础是逻辑代数和门电路。 　②组合电路的逻辑功能可用逻辑图、真值表、逻辑表达式、卡诺图和波形图等5种方法来描述，它们在本质上是相通的，可以互相转换。 　③组合电路的设计步骤：逻辑图→写出逻辑表达式→逻辑表达式化简→列出真值表→逻辑功能描述。 　④组合电路的设计步骤：列出真值表→写出逻辑表达式或画出卡诺图→逻辑表达式化简和变换→画出逻辑图。 　在许多情况下，如果用中、大规模集成电路来实现组合函数，可以取得事半功倍的效果。

  20. 3.4 常用组合逻辑电路 3.4.1 编码器 3.4.2 译码器 3.4.3 多位加法器 3.4.4 数值比较器 3.4.4 数据选择器 退出

  21. 实现编码操作的电路称为编码器。 3.4.1 二进制编码器 1、3位二进制编码器 输入8个互斥的信号输出3位二进制代码 真值表

  22. 逻辑表达式 逻辑图

  23. 2、3位二进制优先编码器 在优先编码器中优先级别高的信号排斥级别低的，即具有单方面排斥的特性。 设I7的优先级别最高，I6次之，依此类推，I0最低。 真值表

  24. 逻辑表达式

  25. 逻辑图 8线-3线优先编码器 如果要求输出、输入均为反变量，则只要在图中的每一个输出端和输入端都加上反相器就可以了。

  26. ST为使能输入端，低电平有效。YS为使能输出端，通常接至低位芯片的端。YS和ST配合可以实现多级编码器之间的优先级别的控制。YEX为扩展输出端，是控制标志。 YEX＝0表示是编码输出； YEX＝1表示不是编码输出。 2、集成3位二进制优先编码器 集成3位二进制优先编码器74LS148

  27. 集成3位二进制优先编码器74LS148的真值表 输入：逻辑0(低电平）有效 输出：逻辑0(低电平）有效

  28. 集成3位二进制优先编码器74LS148的级联 16线-4线优先编码器

  29. 二-十进制编码器 1、8421 BCD码编码器 输入10个互斥的数码输出4位二进制代码 真值表

  30. 本节小结 用二进制代码表示特定对象的过程称为编码；实现编码操作的电路称为编码器。 　编码器分二进制编码器和十进制编码器，各种译码器的工作原理类似，设计方法也相同。集成二进制编码器和集成十进制编码器均采用优先编码方案。

  31. 把代码状态的特定含义翻译出来的过程称为译码，实现译码操作的电路称为译码器。把代码状态的特定含义翻译出来的过程称为译码，实现译码操作的电路称为译码器。 3.4.2 译码器 设二进制译码器的输入端为n个，则输出端为2n个，且对应于输入代码的每一种状态，2n个输出中只有一个为1（或为0），其余全为0（或为1）。 二进制译码器可以译出输入变量的全部状态，故又称为变量译码器。

  32. 一、3位二进制译码器 真值表 输入：3位二进制代码输出：8个互斥的信号

  33. 逻辑表达式 逻辑图 电路特点：与门组成的阵列

  34. A2、A1、A0为二进制译码输入端， 为译码输出端（低电平有效），G1、 　、　为选通控制端。当G1＝1、　　　　 时，译码器处于工作状态；当G1＝0、　　　　　时，译码器处于禁止状态。 2、集成二进制译码器74LS138

  35. 真值表 输入：自然二进制码 输出：低电平有效

  36. 3、74LS138的级联

  37. 二、 二-十进制译码器 1、8421 BCD码译码器 　把二-十进制代码翻译成10个十进制数字信号的电路，称为二-十进制译码器。 　　二-十进制译码器的输入是十进制数的4位二进制编码（BCD码），分别用A3、A2、A1、A0表示；输出的是与10个十进制数字相对应的10个信号，用Y9～Y0表示。由于二-十进制译码器有4根输入线，10根输出线，所以又称为4线-10线译码器。

  38. 真值表

  39. 逻辑表达式 逻辑图

  40. 将与门换成与非门，则输出为反变量，即为低电平有效。将与门换成与非门，则输出为反变量，即为低电平有效。

  41. ２、集成8421 BCD码译码器74LS42

  42. 三、 显示译码器 用来驱动各种显示器件，从而将用二进制代码表示的数字、文字、符号翻译成人们习惯的形式直观地显示出来的电路，称为显示译码器。 1、数码显示器

  43. 共阴极 b=c=f=g=1，a=d=e=0时 c=d=e=f=g=1，a=b=0时

  44. 真值表 2、显示译码器 真值表仅适用于共阴极LED

  45. a的卡诺图

  46. c的卡诺图 b的卡诺图

  47. e的卡诺图 d的卡诺图

  48. g的卡诺图 f的卡诺图

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