《电工电子技术项目教程教学课件作者杨德明 习题答案 模块38》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电工电子技术项目教程教学课件作者杨德明 习题答案 模块38（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 项目9时序逻辑电路 项目8组合逻辑电路 项目7数字电路基础 电工电子技术项目教程 模块3数字电子技术 8 2常用组合逻辑电路 8 1三人表决器设计 项目8组合逻辑电路 8 1三人表决器设计 1 掌握组合电路的特点 2 掌握逻辑函数的化简与变换方法 3 掌握组合电路的分析与设计方法 任务引入 试设计一个供A B C三人表决用的逻辑电路 每个人有一个按钮 若赞成则按下按钮 用指示灯表示表决结果 若两人或两人以上赞成则灯亮 在实际应用中 往往需要将若干个门电路组合起来实现不同的逻辑功能 这种电路称为组合逻辑电路 组合逻辑电路的应用有两种 一是已知某个电路 需要分析出它的功能 称为组合逻辑电路的分析
2、 另一种是给出某逻辑功能 要求设计出能实现该功能的组合逻辑电路 称为逻辑电路的设计 或综合 在组合逻辑电路里 任何时刻输出信号的稳态值仅取决于该时刻各个输入信号的取值 而在输入信号作用之前电路所处的状态对输出没有影响 相关知识 工作流程 相关知识 组合逻辑电路的化简 化简目的 一是把电路动作时间缩短 二是减小电路元器件总量 化简方法常用布尔代数法和卡诺图法 化简原则 根据逻辑相邻性利用X X 1化简相邻项 减少项数和输入变量数 相关知识 布尔代数法 化简前后对比 相关知识 1 卡诺图 所谓卡诺图 是把真值表改写为可以很容易看出逻辑相邻性的真值表的一种特殊排列形式 任意两个相邻的最小项之间 只允
3、许有一个变量的取值不同 相关知识 1 1 1 1 1 F1的卡诺图 相关知识 2 利用卡诺图化简 根据变量的数目 画出函数的卡诺图 步骤 合并最小项 即把可以合并的最小项用卡诺圈圈起来 每个圈作为一个乘积项 将各乘积项相加 写出化简后的与或表达式 合并最小项的规律 2个小方格相邻时 可以合并为一项 同时消去一个互非的变量 4个小方格组成一个大方块 或组成一行 列 或在相邻两行 列 的两端 或处于四角时 可以合并为一项 同时消去两个互非的变量 8个小方格组成一个长方形 或处于两边的两行 两列 可合并为一项 同时消去三个互非的变量 如果逻辑变量为5个或5个以上时 在用卡诺图化简时 合并的小方格应组
4、成正方形或长方形 同时满足相邻原则 不一定是几何上的相邻 相关知识 化简F1 m 1 3 4 5 9 11 12 13 14 15 第一步 将函数F1表示在卡诺图中 第二步 选择出必要极大圈 注意卡诺圈只能圈住相邻的最小项为2n 即相邻2个方格 4个方格 8个方格 16个方格 函数式中含有的最小项用 1 标在对应的方格内 其它方格标 0 第三步 消去卡诺圈内互非的变量 写出化简后的与或表达式 即 相关知识 化简F2 m 1 2 3 4 5 7 14 15 由卡诺图化简后可得 1 1 1 1 可得 F3 A 这三个2个方格的卡诺圈各消去一个互非的变量D 4个方格的卡诺圈消去两个互非的变量B和C
5、任务实施 第一步 把逻辑功能要求用真值表表示出来 三个代表 用X Y Z三个逻辑变量表示 指示灯用 O 表示 按下按钮 表示同意 用 1 表示 不按表示反对或弃权 用 0 表示 灯亮表示通过 用 1 表示 不亮表示没有通过 用 0 表示 第二步 根据真值表写出 与或 标准逻辑表达式 第三步 化简或变换 第四步 画出逻辑图 最终完成的逻辑图 用与非门实现 8 2常用组合逻辑电路 1 了解加法器 减法器的设计方法 2 了解算术逻辑运算器的功能 3 了解编码器 译码器的功能和使用方法 4 了解数据选择器和数据分配器的功能与使用 任务引入 由于中 大规模集成电路的出现 使组合逻辑电路在设计概念上发生了
6、很大的变化 现在已经有了逻辑功能很强的组合逻辑器件 灵活地应用它们 将会使组合逻辑电路在设计时事半功倍 一 加法器 相关知识 1 1位半加器 真值表 逻辑图及电路符号 相关知识 2 1位全加器 真值表 相关知识 3 N位加法器 四位串行进位加法器 串行进位加法器 ripplecarryadder 先行进位加法器 carrylookaheadadder 相关知识 二 减法器 二进制减法操作可以通过先求出减数的2补码再加上被减数求得 也就是说A B的计算通过先求出B的2补码后再和A相加实现 N位减法器 N位加减法器 相关知识 三 算术逻辑运算器 74LS381 该ALU利用进位产生输出端和进位传输
7、输出端与超前进位产生器54 74LS182相连 可完成高速运算 相关知识 四 编码器 能实现把某种特定信息转换为机器识别的二进制代码的组合逻辑电路称为编码器 常用的编码器有普通编码器和优先编码器两类 普通编码器要求任何时刻只能有一个有效输入信号 否则编码器将不知道如何输出或使输出错误 优先编码器可以避免这个缺点 可以有多个有效输入信号同时输入 优先级别最高的输入编码输出 10线 4线编码器是将十进制数码转换为二进制代码的组合逻辑电路 12345678 161514131211109 74LS147 74LS147芯片是一种优先编码器 在优先编码器中优先级别高的信号排斥级别低的信号 具有单方面排
8、斥的特性 74LS147编码器真值表 相关知识 二进制编码器 管脚排列图中 D0 D7为输入信号端 A0 A2为输出端 EI为使能输入端 EO为使能输出端 GS为片优先编码输出端 当使能输入端EI 时 电路处于禁止编码状态 所有的输出端全部输出高电平 当使能输入端EI 时 电路处于正常编码状态 输出端的电平由D0 D7的输入信号而定 D7的优先级别最高 D0级别最低 使能输出端EO 时 表示电路处于正常编码同时又无输入编码信号的状态 片优先编码输出端GS 时 表示电路处于正常编码且又有编码信号输入时的状态 变量编码器的输出位数为n时 输入端的数量为2n 以8线 3线优先编码器74LS148为例
9、 相关知识 相关知识 在EI有效的前提下 如果多个输入同时到来时 值最小的可以通过输出符号化 表中的 代表可以任意取值 三态优先编码器 五 译码器 译码器 decoder 也称为解码器 其作用是编码的逆过程 是将给定的二进制代码翻译成编码时赋予的原意 也就是说 它的功能是将具有特定含义的二进制码进行辨别 并转换成控制信号的逻辑电路 译码器在数字系统中有广泛的用途 不仅用于代码的转换 终端的数字显示 还用于数据分配 存储器寻址和组合控制信号等 二进制译码器输入 输出端数的关系是 当有n个输入端 就有2n个输出端 而每一个输出所代表的函数对应于n个输入变量的最小项 常见的变量译码器有74LS138
10、 3线 8线译码器 74LS154 4线 16线译码器 74LS131 带锁存的3线 8线译码器 等 相关知识 74LS138芯片是一个有16个管脚的数字集成电路 除电源 地 两个端子外 还有三个输入端C B A 八个输出端Y0 Y7 三个使能端 1 G2A G2B 74LS138译码器 输入 3位二进制代码输出 8个互斥的信号 3输入8输出译码器 74LS138 相关知识 74LS138译码器真值表 000001010011100101110111 111111111111111111011111111101111111110111111111011111111101111111110111
11、111111011111111101111111110 10 1010101010101010 输出 输入 相关知识 用74LS138译码器实现逻辑函数 用74LS138可以实现三变量或两变量的逻辑函数 因为变量译码器的每一个输出端的低电平都与输入逻辑变量的一个最小项相对应 所以当我们将逻辑函数变换为最小项表达式时 只要从相应的输出端取出信号 送入与非门的输入端 与非门的输出信号就是要求的逻辑函数 m 1 2 3 4 5 6 构成的逻辑电路图 相关知识 1 译码器的级联使用 把输入的最高位C保持原态和求反后分别和上边的和下边的G连接 G是使能端 C 0时上边的译码器工作 C 1时下边的译码器工
12、作 相关知识 2 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 数码显示器是常用的显示器件之一 数码显示器 相关知识 用万用表检测数码管的引脚排列 对数字万用表来说 红色表笔连接表内部电池正极 黑色表笔连接表内部电池负极 当把两表笔正确加在发光二极管两端时 可以点亮发光二极管 将数字万用表直于二极管挡 红表笔接在 脚 然后用黑表笔去接触其他各引脚 假设只有当接触到 脚时 数码管的a段发光 而接触其余引脚时则不发光 由此可知 被测数码管为共阴极结构类型 脚是公共阴极 脚则是数码管的a段 接下来再检测各段引脚 仍
13、使用数字万用表二极管挡 将黑表笔固定接在 脚 用红表笔依次接触 引脚时 数码管的其他段先后分别友光 据此便可绘出该数码管的内部结构和引脚排列图 检测中 若被测数码管为共阳极类型 则需将红 黑表笔对调才能测出上述结果 在判别结构类型时 操作时要灵活掌握 反复试验 直到找出公共端为止 共阴极数码显示器真值表 相关知识 七段显示译码器 七段显示译码器是用来与数码管相配合 把以二进制BCD码表示的数字信号转换为数码管所需的输入信号 常用的七段显示译码器型号有 74LS46 74LS47 74LS48 74LS49等 下面通过对74LS48的分析 了解这一类集成逻辑器件的功能和使用方法 74LS48管脚
14、排列图 相关知识 74LS48功能真值表 相关知识 六 数据选择器和数据分配器 在多路数据传送过程中 能够根据需要将其中任意一路挑选出来的电路 称为数据选择器 也叫做多路开关 下图所示4选1数据选择器 其输入信号的四路数据通常用D0 D1 D2 D3来表示 两个地址选择控制信号分别用B A表示 输出信号用Y表示 Y可以是4路输入数据中的任意一路 由地址选择控制信号B A来决定 当BA 00时 Y D0 BA 01时 Y D1 BA 10时 Y D2 BA 11时 Y D3 输入数据 地址变量 真值表 相关知识 内部结构与电路符号 如果需要将公共数据线上的信号送到不同单元中去 须由数据分配器完成 相关知识 任务实施 通过对常用组合逻辑电路的学习 可以初步掌握一些集成组合逻辑电路的逻辑功能 特点及使用方法 组合逻辑电路最常用的中规模集成器件有 加法器 编码器 译码器 数据分配器和数据选择器等 只有熟悉了它们的逻辑功能 电气性能和外部引线排列 才能灵活运用 一般手册均给出功能表 电气参数及引线排列图
