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数字电子技术基础

数字电子技术基础. 信息科学与工程学院 · 基础电子教研室. 第三章 组合逻辑电路. 本章首先介绍组合电路的特点，然后阐述用小规模集成电路实现组合电路的 分析方法和设计方法 ；还介绍几种常用中规模集成电路（如译码器、数据选择器、加法器等）以及由它们构成 组合电路方法。. 内容提要. 第三章 组合逻辑电路. §3.1 组合逻辑电路分析和设计方法 §3.2 编码器和译码器 §3.3 数据选择器 §3.4 加法器 §3.5 组合电路的竞争冒险. § 3.1 组合逻辑电路分析和设计方法. 一、组合逻辑电路的特点. 现时的输出仅取决于现时的输入.

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Presentation Transcript

  1. 数字电子技术基础 信息科学与工程学院·基础电子教研室

  2. 第三章 组合逻辑电路 本章首先介绍组合电路的特点，然后阐述用小规模集成电路实现组合电路的分析方法和设计方法；还介绍几种常用中规模集成电路（如译码器、数据选择器、加法器等）以及由它们构成组合电路方法。 内容提要

  3. 第三章 组合逻辑电路 §3.1 组合逻辑电路分析和设计方法 §3.2 编码器和译码器 §3.3 数据选择器 §3.4 加法器 §3.5 组合电路的竞争冒险

  4. § 3.1 组合逻辑电路分析和设计方法 一、组合逻辑电路的特点 现时的输出仅取决于现时的输入 组合逻辑电路 逻辑电路 除与现时输入有关外还与原状态 有关 时序逻辑电路

  5. 二、组合逻辑电路的分析方法 输入输出之间的逻辑关系 电路 结构 分析步骤： 1.由给定的逻辑图写出逻辑关系表达式。 2.用逻辑代数或卡诺图对逻辑表达式进行化简。 3.列出输入输出真值表并得出结论。

  6. & & & & A F B 【例】分析下图的逻辑功能。 EWB 仿真

  7. 0 1 1 0

  8. & & & A F B 1 1 【例】分析下图的逻辑功能。

  9. 三、组合逻辑电路的设计方法 最简单的逻辑电路 任务要求 设计步骤： 1. 指定实际问题的逻辑含义(逻辑抽象)，列出真值表。 (1) 确定输入变量和输出变量。 (2) 定义逻辑状态的含义。 (3) 列出真值表。

  10. 2. 写出逻辑表达式，以便于化简。 3. 根据器件类型化简。 4. 画出逻辑电路图。 【例1】设计三人表决电路（A、B、C）。每人一个按键，如果同意则按下，不同意则不按。结果用指示灯表示，多数同意时指示灯亮，否则不亮。

  11. 【例1】设计三人表决电路（A、B、C）。每人一个按键，如果同意则按下，不同意则不按。结果用指示灯表示，多数同意时指示灯亮，否则不亮。【例1】设计三人表决电路（A、B、C）。每人一个按键，如果同意则按下，不同意则不按。结果用指示灯表示，多数同意时指示灯亮，否则不亮。 • 逻辑抽象。 • 三个按键A、B、C作为输入变量，按下时为“1”，不按时为“0”。输出量为 Y，多数赞成时是“1”，否则是“0”。 2.根据题意列出真值表。

  12. A B C Y 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 真值表 m3 m5 m6 m7 3.画出卡诺图：

  13. BC BC 10 11 00 01 A AB 0 AC 1 用卡诺图化简

  14. A B B 1 & & & C Y 4.根据逻辑表达式画出逻辑图。

  15. & & & & A B Y C 若用与非门实现 EWB 仿真

  16. 【例2】设计一个用3个开关控制灯的逻辑电路，要求任意一个开关都能控制灯的由亮到灭或由灭到亮。【例2】设计一个用3个开关控制灯的逻辑电路，要求任意一个开关都能控制灯的由亮到灭或由灭到亮。 解：用A、B、C分别表示三个开关，作为输入变量，用“0”表示开关“打开”， “1”表示开关“闭合” 。 Y表示灯，作为输出变量，用“0”表示灯“灭”， “1”表示灯“亮” 。

  17. A B C Y 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 m1 1 m2 1 0 m4 1 0 0 m7 1

  18. 0 1 0 1 BC 10 11 00 01 A 1 0 1 0 0 1 用卡诺图化简

  19. 分析步骤： 1.由给定的逻辑图写出逻辑关系表达式。 2.用逻辑代数或卡诺图对逻辑表达式进行化简。 3.列出输入输出真值表并得出结论。

  20. 设计步骤： 1. 指定实际问题的逻辑含义，列出真值表。 2. 写出逻辑表达式，以便于化简。 3. 根据器件类型化简。 4. 画出逻辑电路图。

  21. §3.2 编码器和译码器 3.2.1 编码器 用文字、符号或数码表示特定对象的过程称为编码。在数字电路中用二进制代码表示有关的信号。实现编码操作的电路就是编码器。如计算机的111键盘。 普通编码器 编码器 优先编码器

  22. I 0 I Y 1 2 I 2 I 3 Y 8线－3线编码器 1 I 4 I 5 I Y 6 0 I 7 一、三位二进制编码器 --- 八线 - 三线编码器 设八个输入端为I0I7，八种状态，与之对应的输出设为Y0、Y1、Y2，共三位二进制数（设计编码器的过程与设计一般的组合逻辑电路相同）。

  23. 真值表

  24. EWB 仿真 8-3编码器逻辑图

  25. 二、优先编码器 优先编码器允许多个输入信号同时有效，但它只按其中优先级别最高的有效输入信号编码，对级别较低的输入信号不予理睬。如：74LS148即为8线-3线优先编码器。

  26. S YS I7 I6 Y2 I5 74LS148 Y1 I4 I3 Y0 I2 I1 YEX I0 S ---- 选通输入端,低电平有效。 选通输入端 代码输出端 状态信号 输入端 （低电平有效） （低电平有效）

  27. S YS I7 I6 Y2 I5 74LS148 Y1 I4 I3 Y0 I2 I1 YEX I0 YS ---- 选通输出端,“电路工作，但无编码输入”时输出低电平。 选通输入端 选通输出端 代码输出端 状态信号 输入端 （低电平有效） （低电平有效）

  28. S YS I7 I6 Y2 I5 74LS148 Y1 I4 I3 Y0 I2 I1 YEX I0 YEX ---- 扩展端,“电路工作，而且有编码输入”时输出低电平。 选通输入端 选通输出端 代码输出端 （低电平有 效） 状态信号 输入端（低电平有效） 扩展端

  29. 注意：I7的优先级 最高 74LS148的功能表

  30. 】 【 内容回顾 第三章 组合逻辑电路 本章首先介绍组合电路的特点，然后阐述用小规模集成电路实现组合电路的分析方法和设计方法；还介绍几种常用中规模集成电路（如译码器、数据选择器、加法器等）以及由它们构成组合电路方法。 内容提要

  31. § 3.1 组合逻辑电路分析和设计方法 】 【 内容回顾 一、组合逻辑电路的特点 现时的输出仅取决于现时的输入 组合逻辑电路 逻辑电路 除与现时输入有关外还与原状态 有关 时序逻辑电路

  32. 】 【 内容回顾 二、组合逻辑电路的分析方法 输入输出之间的逻辑关系 电路 结构 分析步骤： 1.由给定的逻辑图写出逻辑关系表达式。 2.用逻辑代数或卡诺图对逻辑表达式进行化简。 3.列出输入输出真值表并得出结论。

  33. 】 【 内容回顾 三、组合逻辑电路的设计方法 最简单的逻辑电路 任务要求 设计步骤： 1. 指定实际问题的逻辑含义(逻辑抽象)，列出真值表。 (1) 确定输入变量和输出变量。 (2) 定义逻辑状态的含义。 (3) 列出真值表。

  34. 】 【 内容回顾 2. 写出逻辑表达式，以便于化简。 3. 根据器件类型化简。 4. 画出逻辑电路图。 §3.2 编码器和译码器 3.2.1 编码器 普通编码器 编码器 优先编码器

  35. 】 【 内容回顾 I 0 I Y 1 2 I 2 I 3 Y 8线－3线编码器 1 I 4 I 5 I Y 6 0 I 7 一、三位二进制编码器 二进制代码 高低电平信号

  36. 】 【 内容回顾 二、优先编码器 优先编码器允许多个输入信号同时有效，但它只按其中优先级别最高的有效输入信号编码，对级别较低的输入信号不予理睬。

  37. YS ---- 选通输出端,“电路工作，但无编码输入”时输出低电平。 YEX ---- 扩展端,“电路工作，而且有编码输入”时输出低电平。 74LS148的功能表 注意：输出信号 为反码输出

  38. 【例】用两片74LS148实现16线-4线编码器,其中A15的优先级最高，A0的优先级最低。【例】用两片74LS148实现16线-4线编码器,其中A15的优先级最高，A0的优先级最低。

  39. 74LS148（2） 74LS148（1） & & & & 【例】用两片74LS148实现16线-4线编码器。

  40. 3.2.2 译码器 译码器的逻辑功能是将每个输入的二进制代码译成对应的输出高、低电平信号。 二进制译码器 译码器 二－十进制译码器 显示译码器

  41. Y 0 A Y 2 1 Y 2 Y A 3 3线－8线译码器 1 Y 4 Y 5 A Y 0 6 Y 7 一、二进制译码器 二进制译码器有n个输入端(即n位二进制码)，2n个输出线。 常见的译码器有2—4译码器、3—8译码器和4—16译码器。 二进制代码 高低电平信号

  42. Y Y Y Y Y Y Y Y 0 1 2 3 4 5 6 7 74LS138 A A A S S S 2 1 0 1 2 3 输出端，低电平有效 地址输入端 片选输入端

  43. & Y0 & Y1 1 S1 S & & S2 S3 · ············ ············· & 1 1 A0 & Y6 1 1 A1 & Y7 A2 1 1 3—8译码器 ----74LS138

  44. A 1 S1 S1 1 1 S S S2 S2 & & S3 S3 1 A

  45. 74LS138的功能表 输入 输出 S1 S1+S2 A2 A1 A0 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 1 1 1 1 1 1 1 1 0 × × × × 1 1 1 1 1 1 1 1 1 × × × × 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1

  46. 二、译码器的应用 1. 地址译码 在计算机与外部设备打交道时，常用二进制译码器做地址译码，把地址信号A……送到译码器的输入，译码器的输出Y……接相应的地址外设的使能端，则对应于地址信号的一组代码、可选中且仅选中一个地址外设。

  47. 总线 三态门 三态门 三态门 三态门 A B C D 2-4线译码器 例：利用译码器分时将采样数据送入计算机。

  48. 总线 数据 三态门 三态门 三态门 三态门 全为1 A B C D 0 00 2-4线译码器 工作原理：（以A0A1=00为例） 脱离总线

  49. Z Z Z Z 0 7 8 15 Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y 0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 3－8译码器（2） 3－8译码器（1） 1 A A A A A A S S S S S S 2 2 1 1 0 0 1 1 2 2 3 3 D2 D1 D0 D3 2. 级联扩展

  50. Y 0 Y 1 D ······ · Y 6 Y 7 3. 用作多路分配器

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