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1、逻辑电路分类： 组合逻辑电路 时序逻辑电路,第四章 组合逻辑电路,二、组合逻辑电路逻辑功能描述：,一、 组合逻辑电路的特点： 逻辑功能特点：每一时刻的输出仅取决于该时刻的输入，与电路原来的状态无关； 电路结构特点：不包含记忆单元（或存储单元。）,4.1 概述(第一大重点),一、分析：已知电路求逻辑功能,4.2 组合电路的分析与设计,步骤：根据电路写出输出表达式化简（为使写真值表简单）写出真值表说明功能。,二、设计：已知实际逻辑问题求逻辑电路,步骤：实际逻辑问题逻辑抽象逻辑真值表逻辑函数式根据要求选定所用器件： 1、若选用SSI，化简函数变换函数画出实现电路； 2、若选用MSI，变换函数画出实现
2、电路。,逻辑抽象任务: 1、 分析事件的因果关系，确定输入变量和输出变量； 2、 定义逻辑状态的含义：用0或1表示输入和输出的不同状态； 3、 根据给定的因果关系列出逻辑真值表。,逻辑图,逻辑表达式,1,1,最简与或表达式,化简,2,2,从输入到输出逐级写出,分析实例1,最简与或表达式,3,真值表,3,4,电路的逻辑功能,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。,4,逻辑图,逻辑表达式,最简与或表达式,分析实例2,真值表,用与非门实现,电路的输出Y只与输入A、B有关，而与输入C无关。Y和A
3、、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。,电路的逻辑功能,自学P162课本例4.2.1,真值表,电路功能描述,例1：设计一个楼上、楼下开关的控制逻辑电路来控制楼梯上的电灯，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。,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。,1,逻辑抽象,1,组合逻辑电路设计实例1,1,0,1,2,逻辑表达式或卡诺图,最简与或表达式,化简,
4、3,2,已为最简与或表达式,4,逻辑变换,5,逻辑电路图,用与非门实现,用异或门实现,例2：某水塔使用两台水泵P、Q供水，水泵工作时用1表示，否则为0。水塔内有三个水位探测器A、B和C，当水位超过某一探测器时，该探测器输出为1，否则为0。 控制原理： 当水位超过A时，P、Q均不工作； 当水位超过B、C，而低于A时，只有P工作； 当水位超过C，而低于A 、B时，只有Q工作； 当水位低于C时，P、Q均工作。 设计P、Q的控制电路。,水位高于A点 时，两个水泵 均不工作。,水位低于A点 而高于B点 时，小水泵P 单独工作。,水位低于B点 而高于C点 时，大水泵Q 单独工作。,水位低于C点 时，两个水
5、泵 同时工作。,解：设计要求中已经规定了输入输出变量及其逻辑值的含义，不必 重复，列真值表如下。,A B C P Q,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,X,X,X,X,X,X,X,X,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,水位低于A、B、C时，P、Q同时工作。,水位低于A、B而高于C 时，只有Q工作。,水位低于C却高于B， 不可能出现，打叉。,分别作P和Q的卡诺图并化简，得：,卡诺图中的X， 在化简时既可 以看作0，也可 以看作1，视情 形确定。,化简可得：,最后画出逻辑图,真值表,电路功能描述,例3：用与非门设计一个举重裁判表决电路。设
6、举重比赛有3个裁判，一个主裁判和两个副裁判。杠铃完全举起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。,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,逻辑抽象,1,2,2,逻辑表达式,设计实例2,3,卡诺图,最简与或表达式,化简,4,5,逻辑变换,6,逻辑电路图,3,化简,4,Y=,AC,+AB,5,6,自学P165课本例4.2.2,1、组合逻辑电路的概念； 2、组合逻辑电路的分析方法； 3、组合逻辑电路的设计方法（用SSI实现）。,小结:,作业：,1、组合逻辑电路的概念；
7、 逻辑电路分类；组合逻辑电路特点；,复习,2、组合逻辑电路的分析方法； 3、组合逻辑电路的设计方法（用SSI实现）。,重点：各种MSI器件的功能、类型、原理、扩展及应用 学习思路：掌握定义（功能） 类型（功能区别） 原理（输出与输入关系） 应用（用MSI设计组合逻辑电路） 所有MSI器件内部结构一般了解。 常见MSI器件：编码器、译码器、数据选择器、加法器、数值比较器。,4.3 若干常用的组合逻辑电路（MSI）,一、编码器的定义和分类,1、定义： 编码：用二进制代码表示有关对象的过程；即将输入的每一个高、低电平信号编成一个对应的二进制代码的过程。 用来进行编码的逻辑器件叫编码器。,4.3.1编
8、码器,一、定义、分类； 普通8/3线编码器 二、编码器实例介绍 优先8/3线编码器 二十进制编码器,一、编码器的定义和分类,2、分类： 普通编码器：每次只允许有一个编码信号输入； 优先编码器：每次允许多个编码信号输入，但只对优先级 别最高的进行编码。,二、实例介绍,实例1：普通3位二进制编码器（8/3线编码器）,输入输 出均为高电平有效,思考：输入输出为低电平有效，编码器框图及真值表如何？,输入端：2n 输出端：n,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。,实例2：3位二进制优先编码器（8/3线编码器）,低电平有效的3位二进制优先编码器真值表如何？,8线3线优
9、先编码器74LS148逻辑图。,选通输入端,选通输出端,扩展端,实例：74HC148,实例：74HC148,高位片优先级别高，高位片优先进入编码状态； 只有高位片无信号输入时，才允许低位片工作； 输出端不够，通过扩展输出端进行扩展。,例： 用两片8线-3线优先编码器组成16线-4线优先编码器,将16个低电平输入信号 - 编成0000-1111 16个4位二进制代码,其中 优先级最高， 优先级最低。,思考：四个输出端如何实现？,(1)片处于编码状态,(2)片被封锁。,(2)片处于编码状态,1、8421 BCD码优先编码器,真值表,实例3 二-十进制编码器,I9优先级最高，I0优先级最低。,用二进
10、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。 各种编码器的工作原理类似，设计方法也相同。大多数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。 记住三点: 1、二进制编码器：输入2n个对象，n个变量输出； 2、二-十进制编码器：输入10个对象，输出n=4； 3、普通编码器：每次只允许有一个对象输入； 4、优先编码器：每次允许多个对象输入，但只对优先级别最高的进行编码。(熟练掌握四位二进制优先编码器74148的管脚功能及真值表),本节小结,一、定义、分类 二、实例介绍(功能、真值表、输出逻辑式、扩展) 三、用译码器设计组合逻辑电路,分类： 二进制译码器 二-十进制译码器
11、 字符显示译码器,4.3.2译码器,一、定义：把输入代码状态的特定含义翻译出来的过程称为译码，或将每一个输入的二进制代码翻译成对应的高低电平输出信号的过程称为译码；实现译码操作的电路称为译码器。(译码是编码的逆过程),1、二进制译码器： (1)定义(功能)：输入是一组二进制代码，输出是一组与二进制代码一一对应的高低电平信号。 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组合，2n个输出中只有一个为1（或为0），其余全为0（或为1）。,二、实例介绍,高电平有效的译码器,低电平有效的译码器,(2)实例介绍,二进制译码器实例1：3位二进制译码器,真值表,高电平有效的3/8
12、线译码器,结论：高电平有效的n位二进制译码器的输出给出了n变量的全部最小项m0mn-1,输出 低电平有效,附加 控制端,二进制译码器实例2：集成二进制译码器74HC138,当S1=1, =0, =0（即S=1）时，可得输出,74HC138的功能表：,结论： 低电平有效的n位二进制译码器的输出给出了n变量的全部最小项m0mn-1的反函数,译码器的扩展（P177页） （2片3/8线译码器1片4/16线译码器）,扩展思路：1、扩输入端； （利用使能端）,2、 扩输出端。（用多片，轮流工作。）,D3=1,D3=0,（1）D3D2D1D0=00000111,8个代码译成第一片74HC138上相应的八个输
13、出。,（2）D3D2D1D0=10001111,8个代码译成第二片74HC138上相应的八个输出。,(1)片工作，(2)片禁止。若输入D3D2D1D0=0100时，译码器_输出_。,0,（1）,11110111,(2)片工作，(1)片禁止。若输入D3D2D1D0=1101时，译码器_输出_。,1,（2）,11111011,74HC138,电路结构,逻辑框图,芯片的外形图,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,1、输入端数n，输出端数2n； 2、输出若为高电平有效，每个输出对应一个最小项； 3、输出若为低电平有效，每个输出对应一个最小项的反函数。,二进制译码
14、器小结,2、二-十进制译码器,将输入的BCD代码翻译成10个高、低电平输出信号的电路，称为二-十进制译码器。,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。 若二-十进制译码器的输入是4位8421 BCD码，则称为8421 BCD码译码器。,二十进制译码器实例：74HC42,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。,74HC42真值表P179,显示器件实例：七段（八段） LED数码管,定义：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
15、示译码器。,3、显示译码器,半导体数码管和液晶显示器两种,(3)BCD-七段显示译码器:直接驱动七段数码管 四个输入端，七个输出端； 两种输出方式：高电平有效和低电平有效。,高电平有效的四-七段显示译码器真值表,高电平有效的显示译码器应驱动什么接法的显示器？,低电平有效的显示译码器应驱动什么接法的显示器？,驱动共阴极接法的显示器。,驱动共阳极接法的显示器。,BCD七段显示译码器,A3-A0: 输入数据,a,七段显示译码器7448引脚排列图,灯测试输入,灭零输入,灭灯输入灭零输出,集成显示译码器74LS48（7448）（P181-P186）,7448可直接驱动共阴极接法的显示器,图4.3.18
16、用7448驱动BS201的连接方法,三、用译码器设计逻辑电路,1、 基本原理 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;,2、 设计步骤,写出函数的标准与或表达式（最小项表达式）。（若需要，变换为与非-与非形式。）,将译码器的输入端作为输入变量端，输出由译码器输出的组合实现。,画出用二进制译码器和相应的门电路实现这些函数的接线图。,应用举例：P187例4.3.3,试利用3线-8线译码器74HC138和适当的门电路设计一个多输出的组合逻辑电路,解：首先将给定的逻辑函数化为最小项之和的形式,题目给定的3/8线译码器为低电平有效， 对逻辑式进行变换得：,实现电路为：
