1 / 83

第四章 组合逻辑电路

第四章 组合逻辑电路. 4.1 概述. 4.2 分析方法和设计方法. 4.3 常用的组合逻辑电路. 4.4 竞争 - 冒险现象. 习 题. 4.1 概述. 一、 组合逻辑电路的特点. 数字电路按逻辑功的特点 可分为两大类 : 1. 组合逻辑电路 ( 时间 无 关 ) 2. 时序逻辑电路 ( 时间 相 关 ). 在组合逻辑电路在任意时刻的输出和 状态 只取决于该时刻的输入 ( 而与电路原来的状态无关 ) 。. 二、本章重点： 1. 组合逻辑电路的分析方法； 2. 组合逻辑电路的设计方法；

ulysses-watkins
Download Presentation

第四章 组合逻辑电路

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 第四章 组合逻辑电路 4.1 概述 4.2 分析方法和设计方法 4.3 常用的组合逻辑电路 4.4 竞争-冒险现象 习 题

  2. 4.1 概述 一、组合逻辑电路的特点 数字电路按逻辑功的特点 可分为两大类: 1. 组合逻辑电路(时间无关) 2. 时序逻辑电路(时间相关) 在组合逻辑电路在任意时刻的输出和状态只取决于该时刻的输入(而与电路原来的状态无关)。

  3. 二、本章重点： 1.组合逻辑电路的分析方法； 2.组合逻辑电路的设计方法； 3.常用组合电路的功能和使用方法(读懂功能表)。 对于具体逻辑电路结构了解一下就可以了。 常用组合电路包括： 1.编码器 2.译码器 3.数据选择器 4.加法器 5.数值比较器

  4. 三、组合逻辑功能的描述 逻辑图、函数式或真值表均能描述，这里用函数式说明： 输出方程

  5. 4.2 组合电路的分析方法和设计方法 4.2.1 组合电路的分析方法 转换，化简，计算 逻辑图 函数式 真值表（功能表） 如果可能文字描述逻辑功能

  6. 全加器

  7. 组合逻辑电路分析习题 1．写出图示电路中Y的逻辑式； 2．填写功能表（真值表）； 1 A’+B’ A +B’ B’

  8. 逻辑抽象 1. 确定输入输出变量，用字母表示之； 2. 状态赋值(逻辑赋值)； 3. 总结出真值表； 4.2.2 设计方法 函数表达式，并化简(有时不需要化简)； 根据实现电路的要求不同，对表达式进行相应的转换； 画逻辑图。

  9. 1.真值表(逻辑抽象) 首先逻辑抽象。R代表红、A代表黄、G代表绿; 用‘1’表示灯亮，“0”表示灯灭；用Z表示输出，且“1”表示有故障。 例4.2.2 交通信号灯故障检测电路。要求在非“只有一只灯亮”时给出故障信号。 解：

  10. 00 01 11 10 AG R 0 1 1 1 1 1 1 得到真值表： 2.函数式 注意：在用门电路实现时要注意点： 第一、要把函数式划成最简。 第二、把函数式转化为所用门要求的形式。 得到最简与或式： 若用与非门：

  11. 3.逻辑图电路图

  12. P210 [题4.6]组合电路的设计（约束条件的组合逻辑电路设计） 缓冲隔离的作用！ 必须存在

  13. 4.3 若干常用的组合逻辑电路 4.3.1 编码器（Encoder) 编码：用二值代码表示对象 功 能 表 （Function Table） 一、普通二进制编码器 1.功能表/真值表

  14. 特点：普通编码器为“或”逻辑矩阵。 2.函数式 3.逻辑图

  15. 二、优先编码器 1. 8-3线优先编码器74148

  16. S’是“使能”信号 低电平有效 G1门是负逻辑输入非门

  17. 正、负逻辑输入门的对应关系 负逻辑输入门和负逻辑门有区别，见备注

  18. 例4.3.1编码器逻辑功能的扩展:用两片74148接成16线-4线优先编码器例4.3.1编码器逻辑功能的扩展:用两片74148接成16线-4线优先编码器 原理 Z3 Z2 Z1 Z0 (1)1 000～1 111 (2)0 000～0 111

  19. 2. 二—十进制优先编码器74147 为什么没有I0′？

  20. 4.3.2 译码器(Decoder) 一、二进制译码器 译码：将输入的二值代码转换成对应的高、低电平信号。因此，它是编码的反操作，也称解码器。 • 分类： • 二进制译码器 • 二—十进制译码器 • 显示译码器

  21. 与逻辑矩阵！

  22. 74138功能表 输出逻辑的特点：输出为输入变量的最小项或最小项的非！

  23. 74138逻辑图

  24. Data-sheet(数据表，包括了逻辑功能和物理特性等内容的描述)Data-sheet(数据表，包括了逻辑功能和物理特性等内容的描述) 74LS138的数据表部分(1)

  25. 74LS138的数据表部分(2)

  26. 74LS138的数据表部分(3) 动态特性(以表格或曲线的方式给出)

  27. 74LS138的数据表部分(4) 双2-4线译码器

  28. 译码器功能的扩展： 例如，用74LS138实现4—16线译码器。 原理 很明显，要用2片74LS138

  29. 二、二—十进制译码器 功能：将输入的二—十进制码（BCD码）转换为代表0-9这十个数的电平信号。 二—十进制码（Binary Coded Decimal)

  30. 二—十进制译码器7442逻辑图如下（8421码）：

  31. 7442逻辑图

  32. 三、显示译码器 1.七段字符显示器 这种显示器可用多种发光器件构成。例如半导体发光二极管、液晶等。这里以发光二极管为例进行说明。 半导体数码管BS201AD的外形图、等效电路：

  33. 2. BCD—七段显示译码器

  34. 四、译码器的应用－实现组合逻辑电路 原理： ①任何逻辑函数都可以表示为最小项之和的形式，或者最小项非的与非形式（与非与非式）； ②译码器的输出是代码输入变量的全部最小项的非（最小项）； ③因此如果将函数变量作为译码器的代码输入变量，在输出端加上与非门（或门），就可以用它实现任何逻辑函数。 例4.3.3 用74138实现下述逻辑函数式描述的组合逻辑电路

  35. 由于是三变量逻辑函数，故选用3-8线译码器 注意变量连接顺序！ 使能端必须有效

  36. 4.3.3 数据选择器 一、数据选择器工作原理 从一组数据输入中选出其中一路输出。 也称为多路选择器、多路开关、多路复用器。与之相反的功能电路称为多路分配器。 开关位置由控制信号决定 D0 D1 D2 D3 数据输入 输 出 可称为4选1数据选择器 Y 地址输入A1A0

  37. 四选一数据选择器功能表 表达式: 见备注

  38. 功能表 74HC153双四选一数据选择器

  39. 功能扩展 例4.3.4 用双4选1数据选择器构成8选1数据选择器。 1-2线译码器 原理和方案二 两个4选1数据选择器

  40. 二、用数据选择器设计组合逻辑电路 方法一: 根据对应项系数相等,函数相等的原则,得: D0=D3=0 , D1=D2=1 方法二: 也可用真值表： 具有n个地址输入端的数据选择器，可以实现任一变量数不大于n＋1的组合逻辑函数！即若干数据输入端只能当作一个变量看待。

  41. 例4.3.5 用4选1数据选择器实现交通灯判别电路。 Y D0 D1 D2 D3 D0=R’, D1=D2=R, D3=1

  42. 4.3.4 加法器 一、1位加法器－半加器(Half-Adder) 1 0 1 1 + 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 实现二进制数的加法运算。 2. 一位全加器(Full-Adder) 将三个一位二进制数相加，得出和数和进位。

  43. 二、多位加法器 1.串行进位加法器 特点：电路简单，但速度慢 2.超前进位加法器74283 将各位的CO均用输入的AiBi表示。 COi=AiBi + (Ai+Bi)CIi CIi = COi-1 COi=AiBi + (Ai+Bi)COi-1 递推下去就可将所有的COi和Si都表示成Ai和Bi的函数。

  44. 4位超前进位加法器74283逻辑图 特点：电路复杂；速度快。

  45. 三、应用 设计组合电路：用在加（减）算法的场合。 例4.3.7 将8421-BCD码转换为余3码。 分析：只要在8421码上加常数3即可。 输入8421码 加上3: 0011 输出余3码

  46. 4.3.5 数值比较器 功能：比较两个二进制数的大小 一、1位数值比较器

  47. 二、多位数值比较器—4位

More Related