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1、4.1 组合逻辑电路的分析,4 组合逻辑电路,教 学 要 求,2、理解组合电路分析的目的；,3、掌握组合电路分析的基本步骤。,1、理解逻辑电路的分类及基本特点；,逻辑电路,输出取决于,组合电路 + 记忆元件,逻辑电路的分类,输出只取决于当前的输入,门电路（无记忆元件）,组合逻辑电路的分析与设计,分析：,设计：,逻辑图,逻辑功能,逻辑功能,逻辑图,组合逻辑电路的分析,1、由给定的逻辑图逐级写出逻辑关系表达式。,分析步骤：,2、用逻辑代数或卡诺图对逻辑函数进行化简。,3、列出输入输出真值表并得出逻辑功能。,这是什么功能呢？,组合逻辑电路的分析,组合逻辑电路的分析,相同为“0” 相异为“1”,异或门
2、,组合逻辑电路的分析,【例】分析下图的逻辑功能。,组合逻辑电路的分析,真值表,相同为“1” 相异为“0”,同或门,组合逻辑电路的分析,逻辑功能,课 堂 练 习,分析下图的逻辑功能：,A B S C,0 0 0 0,0 1 1 0,1 0 1 0,1 1 0 1,半加器,课 堂 练 习,两个一位二进制数相加，只求本位的和及向高位的进位，不考虑低位送来的进位。,1 + 1,0,本位加数,S:本位和,1,C :进位,半 加 器,二进制加法不同于逻辑加！,两个一位二进制数相加，除了本位的两个加数，还要考虑低位送来的进位。,1 0 1 + 1 1 1,0,本位和,1,高位 进位,全 加 器,0,1,、,
3、、,低位进位,课 外 作 业,P192 4.1.1 4.1.2 4.1.5,4.2 组合逻辑电路的设计,4 组合逻辑电路,教 学 要 求,1、理解组合电路设计的任务与要求；,2、掌握组合电路设计的基本步骤。,给定逻辑功能,最简逻辑电路,组合逻辑电路的设计,组合逻辑电路设计的任务：,逻辑功能,组合逻辑电路的设计,组合电路设计的基本步骤：,1、根据给定的实际问题，指定其逻辑含义，列出真值表；,2、用逻辑代数或卡诺图对逻辑函数进行化简；,3、根据所用器件要求，对最简逻辑式进行适当的变换；,4、画出逻辑电路图。,【例】设计三人表决电路。每人（A、B、C）一个按键，如果同意则按下，不同意则不按。结果用指
4、示灯（F）表示，多数同意时指示灯亮，否则不亮。,三个按键A、B、C按下时为“1”，不按时为“0”。输出是F，多数赞成时是“1”，否则是“0”。,1、首先指明逻辑符号取 “ 0 ”、“ 1 ”的含义：,组合逻辑电路的设计,真 值 表,2、根据题意列出逻辑状态表：,组合逻辑电路的设计,3、用卡诺图化简：,组合逻辑电路的设计,4、根据逻辑表达式画出逻辑图。,组合逻辑电路的设计,若要求全部用与非门实现：,组合逻辑电路的设计,【例】试用2输入与非门和反相器设计一个3输入、3输出的信号排队电路。它的功能是：,当输入I0为0且I1为1时，无论I2为何值，输出L1为1，L0、L2均为0 ；,当输入I0为1时，
5、无论I1、I2为何值，输出L0为1，L1、L2均为0 ；,当输入I0、I1均为0且I2为1时，输出L2为1，L0、L1均为0 ；,当输入I0、I1 、I2均为0时，输出也均为0 。,组合逻辑电路的设计,0 0 0 0 0 0,1 1 0 0,0 1 0 1 0,0 0 1 0 0 1,【解】（1）根据题意列出真值表：,组合逻辑电路的设计,L0 = I0,【解】（2）根据真值表写出逻辑表达式：,组合逻辑电路的设计,L0 = I0,【解】（3）根据要求变换为2输入与非形式：,组合逻辑电路的设计,【解】（4）画出逻辑电路图：,组合逻辑电路的设计,【例】试设计一个在楼上、楼下均能开关路灯的控制逻辑电路
6、，要求全用与非门实现。,设楼上开关为A 、楼下开关为B，断开时为0，闭合时为1；设路灯为Y，灯灭时为0，灯亮时为1。,组合逻辑电路的设计,【解】（1）列真值表：,【例】试设计一个在楼上、楼下均能开关路灯的控制逻辑电路，要求全用与非门实现。,组合逻辑电路的设计,【解】（2）写表达式：,【例】试设计一个在楼上、楼下均能开关路灯的控制逻辑电路，要求全用与非门实现。,组合逻辑电路的设计,【解】（3）画逻辑图：,注意：最简单的逻辑式在用集成器件实现时， 电路结构不一定是最简单的！,三个同学同住一宿舍，共用一盏灯，试设计一个控制电路，要求保证每一个学生在各自的床上都能独立的开灯、关灯。,（设三个床头开关按
7、下为1，灯亮为1。）,课 堂 练 习,三个同学同住一宿舍，共用一盏灯，试设计一个控制电路，要求保证每一个学生在各自的床上都能独立的开灯、关灯。,课 堂 练 习,A=1、B=C=0时，红绿灯亮； B=1、A=C=0时，绿蓝灯亮； C=1、A=B=0时，红蓝灯亮； A = B = C = 0时，三灯全亮； A、B、C其它情况，三灯全灭。,课 堂 练 习,试设计一个三输入三输出的彩灯控制电路，并全用与非门实现。功能如下：,0 0 0 1 1 1,1 0 0 1 1 0,0 1 0 0 1 1,0 0 1 1 0 1,1、由给定的逻辑功能，列出真值表。,课 堂 练 习,1,1,1,课 堂 练 习,2、
8、由真值表填卡诺图,并化为最简与或式:,课 堂 练 习,2、由真值表填卡诺图,并化为最简与或式:,课 堂 练 习,2、由真值表填卡诺图,并化为最简与或式:,课 堂 练 习,2、由真值表填卡诺图,并化为最简与或式:,最简与或式,课 堂 练 习,3、用与非门实现:,最简与或式,与非与非式,课 堂 练 习,课 外 作 业,P194 4.2.1 4.2.2,4.3 组合逻辑电路中的竞争冒险,4 组合逻辑电路,教 学 要 求,1、理解竞争-冒险的概念及产生的原因；,2、掌握冒险现象的判别及消除方法。,组合电路中的竞争-冒险,竞争-冒险现象：任何一个门电路，只要有两个输入信号同时向相反方向变化（竞争），则输
9、出端就有可能出现虚假信号尖峰脉冲（冒险）。,干扰脉冲,例：与门的竞争-冒险,组合电路中的竞争-冒险,竞争-冒险的产生原因,产生竞争冒险的主要原因是门电路的延迟时间。,1. 代数法,首先，找出具有竞争的变量，然后逐次改变其它变量，判断是否存在冒险，是何种冒险。,竞争-冒险现象的判别,例：判断 是否存在冒险现象。,竞争-冒险现象的判别,解：由函数可看出变量A和C具有竞争，且有,2. 卡诺图法,两个卡诺圈相切，将产生冒险。,竞争-冒险现象的判别,2. 卡诺图法,竞争-冒险现象的判别,两个卡诺圈相切，将产生冒险。,试判断下图所示卡诺图的冒险情况。,课 堂 练 习,将产生冒险，相切处A=0, C=1,
10、B变量变化时产生；,无冒险,试判断下图所示卡诺图的冒险情况。,课 堂 练 习,无冒险,有冒险,1).引入选通脉冲 在输入信号发生竞争期间封锁门，等电路达到新稳态后再输出。,2).接入滤波电容吸收窄脉冲。,3).修改逻辑设计，增加冗余项。,竞争-冒险的消除办法,A,1,B,C,F,竞争-冒险的消除办法,A,B,C,F,当 ，F=A+ 时，有冒险。,添项,竞争-冒险的消除办法,冗余项,1,1,1,1,当B=C=1时，始终有F=1,所以A的变化不会引起竞争-冒险，使可靠性提高。,“相切”,“相交”,竞争-冒险的消除办法,4.4 若干典型的组合逻辑集成电路,4 组合逻辑电路,1、理解编码器、译码器、数
11、据选择器、加法器、数码比较器的功能、原理和主要用途 2、掌握由常用组合逻辑器件构成的数字电路的分析方法 3、了解常用组合逻辑器件的结构和运用其进行数字电路设计的方法,教 学 要 求,教学重点：集成电路芯片功能表的理解 与运用 教学难点：器件控制端、扩展端的作用 及正确使用,教 学 内 容,4.4.1 编 码 器,4.4 若干典型的组合逻辑集成电路,编 码 器,所谓编码就是赋予选定的一系列二进制代码以确定的含义。,8线3线编码器,4线2线编码器,设八个输入端为I1I8，八种状态，与之对应的输出设为F1、F2、F3，共三位二进制码。,设计编码器的过程与设计一般的组合逻辑电路相同，首先要列出真值表，
12、然后写出逻辑表达式并进行化简，最后画出逻辑图。,8 线3 线 编 码 器,真值表,8 线3 线 编 码 器,F1,逻辑图,8 线3 线 编 码 器,将十个状态（对应于十进制的十个代码）编制成BCD码。,二十进制编码器,编 码 器,拨码盘 产生,BCD码,低 电 平有效,拨码盘,二十进制编码器,功能表,二十进制编码器,逻辑表达式,二十进制编码器,0 1 0 0,（低）,（高）,电路图,二十进制编码器,优 先 编 码 器,普通编码器虽然简单，但当同时有两个以上开关按下时，输出将是混乱的。,优先编码器常用于优先中断系统和键盘编码。与普通编码器不同，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
13、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。,P138：4线2线优先编码器的功能表、逻辑式,常用的集成电路优先编码器有74147和74148。,重点应掌握对功能表的理解与运用。,1 、会认引脚（数据端、控制端、电源端）,2 、看懂功能表,3 、会正确使用控制端,注意：对集成电路组件的要求：,优 先 编 码 器,74148功能表,优 先 编 码 器,16线 4线优先编码器,两片148,4.4.2 译码器数据分配器,4.4 若干典型的组合逻辑集成电路,译码是编码的逆过程，即将某二进制码翻译成代表某一特定含义的信号(即电路的某种状态)。,译 码 器,3线8线译码器,2线4线,2线4线译
14、码器,“”表示低电平有效。,2-4线译码器74LS139,内部电路：,双2-4线译码器,引脚图：,2-4线译码器74LS139,译码器的每一个输出对应输入变量的一个最小项,功能表：,2-4线译码器74LS139,3-8线译码器74LS138,引脚图,逻辑图,3-8线译码器74LS138,3-8线译码器74LS138,（1）已知电路输入信号的波形，画出译码器输出的波形。,译码器的应用,译码器的应用,（2）译码器的扩展：用74139和74138构成5线-32线译码器,因而能用该器件方便地实现三变量逻辑函数。,3、用译码器实现逻辑函数。,. . .,当E3 =1 ，E2 = E1 = 0时,译码器的
15、应用,例：用译码器设计一位二进制全加器。,解：由全加器真值表可得：,译码器的应用,无须化简！,例：用译码器设计一位二进制全加器。,译码器的应用,译码器的应用,二-十进制编码,显 示译码器,显示器件,显示译码器：将运算结果用人们习惯的十进制数显示出来。,显 示 译 码 器,七段数字显示器,a,b,c,d,f,g,e,七段数字显示器,显示译码器74LS49,引脚图：,功能表（简表）：,显示译码器74LS49,与七段显示器的连接：,74LS49是集电极开路，必须接上拉电阻,显示译码器74LS49,74LS49,显示译码器74HC4511,显示译码器74HC4511,由74HC4511构成24小时及分钟的译码电路,显示译码器74HC4511,试分析小时高位的“零熄灭”功能。,数 据 分 配 器,数据分配器：将一个数据源来的数据根据需要送到多个不同的通道上去。,数据输入,通道选择,数据输出,数 据 分 配 器,数据分配器相当于多输出的单刀多掷开关，将数据分时送到多个不同的通道上去。,数据分配器示意图,作为2-4线译码器：,2-4线译码器74LS139,作为4路数据分配器：,2-4线译码器74LS139,3-8线译码器74LS138,作为8路数据分配器：,74HC138译码器作为数据分配器时的功能表,3-8线译码器74LS138,P 196： 4 .4 .6,课 外 作 业,4
