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数字电子技术 自动化系：李思光E-mail:siguang.li@163.com

第四章组合逻辑电路

4.1概述 一、组合逻辑电路 1、定义：任何时刻的输出仅取决于该时刻的输入，与电路原先状态无关的逻辑电路。 2、分类.根据逻辑功能，将数字电路分为：组合逻辑电路和时序逻辑电路。 3、组合逻辑电路的特点：功能：电路结构：不包含存储元件

组合逻辑电路 组合逻辑电路的框图二、逻辑功能的描述

4.2 组合逻辑电路的分析方法和设计方法 4.2.1 组合电路的分析方法一、组合电路的分析 1、定义已知逻辑电路，分析找出逻辑功能 2、方法：从电路的输入到输出逐级写出逻辑函数式，最后得出表示输出与输入关系的逻辑函数式（迭代法）二、组合电路的分析步骤（1）由已知的逻辑图，写出相应的逻辑函数式；（2）对函数式进行化简；（3）根据化简后的函数式列真值表，找出其逻辑功能。

4.2 组合逻辑电路的分析方法和设计方法

4.2 组合逻辑电路的分析方法和设计方法 功能判断：输出取值为1与对应输入取值组合的关系判断输入四位二进制数值的范围

4.2 组合逻辑电路的分析方法和设计方法

4.2.2 组合逻辑电路的设计方法 一、组合逻辑电路设计 1、定义：根据实际逻辑问题（设计要求），求出实现这一功能的最简单逻辑电路。最简:所用器件数最少；器件种类最少；器件之间的连线最少

4.2.2 组合逻辑电路的设计方法 二、组合逻辑电路设计的步骤（一）逻辑抽象，列真值表 • 分析因果关系，确定输入/输出变量，并用字母表示 • 逻辑赋值：定义逻辑状态的含意（赋值） • 列出真值表（二）写出函数式（三）选定器件类型（四）根据所选器件：对逻辑式化简（用门）变换（用MSI）或进行相应的描述（PLD）（五）画出逻辑电路图，或下载到PLD （六）工艺设计

4.2.2 组合逻辑电路的设计方法

R 如果信号灯出现故障， Z为1 Z A G 设计举例： • 设计一个监视交通信号灯状态的逻辑电路

设计举例： 1. 抽象 • 输入变量: 红（R）、黄（A）、绿（G） • 输出变量：故障信号（Z） 2. 写出逻辑表达式

设计举例： 3. 选用小规模SSI器件 4. 化简 5. 画出逻辑图

设计举例： 例：一火灾报警系统，设有烟感、温感和紫外光感三种类型的火灾探测器。为了防止误报警，只有当其中有两种或两种以上类型的探测器发出火灾检测信号时，报警系统产生报警控制信号。设计一个产生报警控制信号的电路。

4.3 若干常用组合逻辑电路 4.3.1 编码器 • 编码：将输入的每个高/低电平信号变成一个对应的二进制代码 • 普通编码器（互斥编码器） • 优先编码器

一、普通编码器 • 特点：任何时刻只允许输入一个编码信号。 • 例：3位二进制普通编码器

利用无关项化简，得： 变量相互排斥的逻辑函数的化简

二、优先编码器 • 特点：允许同时输入两个以上的编码信号，但只对其中优先权最高的一个进行编码。 • 例：8线-3线优先编码器 • （设I7优先权最高…I0优先权最低）

集成电路：74HC148 基本功能端：输入低电平有效输出反码扩展功能端： S选通输入端：选通输出端扩展输出端有效电平低电平

功能表

选通信号 选通信号

附加输出信号 为0时，电路工作无编码输入为0时，电路工作有编码输入

附加输出信号的状态及含意

控制端扩展功能举例： • 例：用两片8线-3线优先编码器 16线-4线优先编码器其中，的优先权最高· · ·

74HC148级联 解：一、16线-4线优先编码器真值表二、输入表达式高位片（1）： S=0始终有效低位片（2）： S接高位片实现高位片输入信号编码优先功能三、输出表达式 1、Z2、Z1、Z0 由对称性， Z2、Z1、Z0对应由两片的实现，输出原码，以Z2为例分析，其与两片的的逻辑关系考虑约束项，见0则1，全1为0 同理可得

74HC148级联 解：三、输出表达式 1、Z2、Z1、Z0 由对称性， Z2、Z1、Z0对应由两片的实现，输出原码，以Z2为例分析，其与两片的的逻辑关系 2、Z3的实现高位片有有效信号，Z3=1。无有效信号， Z3=0。则可用高位片的扩展输出端实现Z3。

第一片为高优先权 • 只有(1)无编码输入时，(2)才允许工作 • 第(1)片时表示对的编码 • 低3位输出应是两片的输出的“或”

三、二-十进制优先编码器74LS147 • 将编成0110 ~ 1110 的优先权最高，最低 • 输入的低电平信号变成一个对应的十进制的编码

三、二-十进制优先编码器74LS147

4.3.2 译码器 • 译码：将每个输入的二进制代码译成对应的输出高、低电平信号。 • 常用的有：二进制译码器，二-十进制译码器，显示译码器等一、二进制译码器例：3线—8线译码器

真值表逻辑表达式： 用电路进行实现用二极管与门阵列组成的3线－8线译码器

集成译码器实例：74HC138

集成译码器实例：74HC138 基本功能端 A2A1A0输入编码：原码输出信号端：低电平有效扩展功能端选通输入端、片选端

74HC138的功能表：

利用附加控制端进行扩展 例：用74HC138（3线—8线译码器） • 4线—16线译码器

D3=1 D3=0

二、二—十进制译码器 • 将输入BCD码的10个代码译成10个高、低电平的输出信号 BCD码以外的伪码，输出均无低电平信号产生例：74HC42

三、用译码器设计组合逻辑电路 1. 基本原理二进制译码器的输出给出全部最小项 3位二进制译码器给出3变量的全部最小项; n位二进制译码器给出n变量的全部最小项; 任意函数都可以写成最小项表达式的形式将n位二进制译码输出的最小项组合起来，可获得任何形式的输入变量不大于n的组合函数

2. 举例 例：利用74HC138设计一个多输出的组合逻辑电路，输出逻辑函数式为：

四、显示译码器 • 1. 七段字符显示器如：

发光二极管（LED）的特点及其驱动方式　　 LED具有许多优点，它不仅有工作电压低(1.5～3V)、体积小、寿命长、可靠性高等优点，而且响应速度快(≤100ns)、亮度比较高。　　一般LED的工作电流选在5~10mA，但不允许超过最大值（通常为50mA）。　　LED可以直接由门电路驱动。 R为限流电阻

2. BCD七段字符显示译码器（代码转换器）7448

真值表卡诺图

BCD－七段显示译码器7448的逻辑图

7448的附加控制信号：（1） • 灯测试输入当时，Ya ~ Yg全部置为1 Lamp Test

7448的附加控制信号：（2） • 灭零输入当时，时，则灭灯 Ripple-Blanking Input

7448的附加控制信号：（3） • 灭灯输入/灭零输出输入信号，称灭零输入控制端：，Ya~Yb，数码管熄灭输出信号，称灭零输出端：只有当输入，且灭零输入信号时，才给出低电平，可送高位（整数部分）或地位（小数部分）的显示译码器，实现最高位的零和最低位的零熄灭。因此表示译码器将本来应该显示的零熄灭了 Blanking Input/Ripple-Blanking Output

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