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1、数字电路与系统,第四章 组合逻辑电路,目的与要求：,第四章 组合逻辑电路,掌握组合逻辑电路的定义、特点。2.掌握组合电路的分析方法和设计方法。3.掌握常用中规模器件及其应用。,重点与难点：,组合电路的分析和设计方法。,4.1组合逻辑电路分析 4.2常用组合逻辑电路的介绍 4.3单元级组合逻辑电路的分析方法 4.4组合逻辑电路的设计 4.5组合逻辑电路中的竞争与冒险,第四章 组合逻辑电路,4.1组合逻辑电路分析, 组合逻辑电路概念,输入：,逻辑关系：Fi = fi (X1、X2、Xn) i = (1、2、m), 组合电路的特点 电路由逻辑门构成，不含记忆元件 输出与输入间无反馈延迟回路 输出与电
2、路原来状态无关,输出：,X1、X2、Xn,F1、F2、Fm,4.1.1 组合逻辑电路概述,组合电路某一时刻的输出仅与该时刻的输入有关，而与电路前一时刻的状态无关。,例1：试分析图所示逻辑电路的功能。,结论：电路为少数服从多数的三变量表决电路。,解（1）逻辑表达式,（2）列真值表,（3）分析电路的逻辑功能,多数输入变量为1，输出F为1；,多数输入变量为0，输出 F为0,4.1.2 组合逻辑电路分析,4.1组合逻辑电路分析,例2：电路如图所示，分析该电路的逻辑功能。,解：（1）由逻辑图逐级写出表达式,（2）化简与变换：,（3）由表达式列出真值表。,（4）分析逻辑功能 ： 当A、B、C三个变量一致时
3、，输出为“1”，所以这个电路称为“一致电路”。,4.1组合逻辑电路分析,4.2常用组合逻辑电路的介绍,4.2.1加法器,不考虑低位进位,将两个1位二进制数相加的逻辑运算,半加器的真值表,逻辑表达式,逻辑电路图,C = AB,1.半加器（Half Adder）,逻辑符号图,全加器进行加数、被加数和低位来的进位信号的相加,2.全加器（Full Adder）,逻辑符号图,逻辑电路图,逻辑表达式,全加器真值表,4.2常用组合逻辑电路的介绍,两个半加器构成一个全加器,4.2常用组合逻辑电路的介绍,3.中规模4位二进制数并行加法器,1)串行进位加法器-采用四个1位全加器组成,低位的进位信号送给邻近高位作为
4、输入信号。 任一位的加法运算必须在低一位的运算完成之后才能进行。,串行进位加法器运算速度不高。,4.2常用组合逻辑电路的介绍,2) 超前进位集成4位加法器74LS283,74LS283逻辑符号,74LS283引脚图,低位来的进位,进位输出,4.2常用组合逻辑电路的介绍,74LS283逻辑图,4.2常用组合逻辑电路的介绍,3) 74LS283的扩展应用,例1 用两片74LS283构成一个8位二进制数加法器,在片内是超前进位，而片与片之间是串行进位。,4.2常用组合逻辑电路的介绍,4.2.2数值比较器,1 数值比较器的逻辑功能,1位比较器真值表,1位数值比较器对两个1位二进制数A、B进行比较,数值
5、比较器完成对两个二进制数A、B进行大小比较,真值表,逻辑表达式,逻辑图,4.2常用组合逻辑电路的介绍,先从高位比起，高位不等时，即可区别数值的大小,当高位相等，再比较低位数，比较结果由低位决定,2.多位数值比较器的设计原则,4.2常用组合逻辑电路的介绍,74LS85的引脚图,74LS85比较器不仅能完成两个4位二进制数的大小比较，还能扩展为更多位数的数值比较,74LS85的逻辑符号,3.集成4位数值比较器74LS85,4.2常用组合逻辑电路的介绍,74LS85的逻辑电路图,4.2常用组合逻辑电路的介绍,74LS85功能表,4.2常用组合逻辑电路的介绍,用两片7485组成8位数值比较器（串联扩展
6、方式）,低位片,高位片,低四位,高四位,输出,在位数较多或速度有较高要求时应采取并联方式,4.集成数值比较器的位数扩展（串联方式）,4.2常用组合逻辑电路的介绍,例2 试比较两个7位二进制整数的大小,4.2常用组合逻辑电路的介绍,4.2.3编码器,编码,编码器的通用逻辑符号如图所示：,在选定的一系列二进制数码中，赋予每个二进 制数码以某一固定含义。,编码器,能完成编码功能的电路。,编码器有n个输入端,m个输出端,n和m应满足什么样的关系?,4.2常用组合逻辑电路的介绍,1. 4线2线编码器,（2）逻辑功能表,此编码器的输入为高电平有效。,（1）逻辑框图,4.2常用组合逻辑电路的介绍,2. 8线
7、3线优先编码器74148,8个信号输入端/I0/I7,使能输入端(/ST),3个编码输出端 (QcQbQa),输出使能标志(Ys),逻辑电路图,4.2常用组合逻辑电路的介绍,1)逻辑电路图,引脚图,逻辑符号图,2) 优先编码器74148的逻辑符号图、引脚图,4.2常用组合逻辑电路的介绍,3)74148的扩展应用,用二片74148构成16位输入、4位二进制码输出的优先编码器如图所示,试分析其工作原理。,4.2常用组合逻辑电路的介绍,4.2.4译码器,译码是编码的逆过程，译码即是将输入的某个二进制编码翻译成特定的信号。,具有译码功能的逻辑电路称为译码器。,译码是编码的逆过程，是将输入的二进制代码赋
8、予的含义翻译过来，给出相应的输出高、低电平信号。常用的译码器电路有二进制译码器、二-十进制译码器和显示译码器。,4.2常用组合逻辑电路的介绍,1.二进制译码器 二进制译码器输入端若是n位二进制代码，相应地则有2n个输出端。对输入的每一种可能的代码组合，有且仅 有一个输出信号为有效电平。下图是2位二进制译码器的逻辑电路。,4.2常用组合逻辑电路的介绍,由逻辑表达式可得2位二进制译码器的真值表如右表所示。,分析此图可得输出端的表达式为,2位二进制译码器真值表,4.2常用组合逻辑电路的介绍,2位二进制译码器的逻辑符号如图所示。,4.2常用组合逻辑电路的介绍,2.常用中规模译码器,1)双24线译码器
9、74139,两个完全独立 24 线二进制译码器；译码输出低电平有效；1个低电平有效译码使能端；,4.2常用组合逻辑电路的介绍,3个输入端,3个控制端,8个输出端,2) 38线译码器 74138,逻辑符号图,引脚图,逻辑电路图,4.2常用组合逻辑电路的介绍,74138集成译码器功能表,4.2常用组合逻辑电路的介绍,例3 用38译码器构成416译码器,X0-X3：译码输入,E：译码控制E=0，译码 E=1，禁止译码,X3-X0：0000-0111，,第一片工作,X3-X0：1000-1111,第二片工作,4.2常用组合逻辑电路的介绍,3)译码器应用,数据分配器：相当于有多个输出的单刀多掷开关，将从
10、一个数据源来的数据分时送到多个不同的通道上去的逻辑电路。,数据分配器示意图,4.2常用组合逻辑电路的介绍,例4 以74LS138为例说明用译码器实现数据分配器,0,0,4.2常用组合逻辑电路的介绍,74138译码器作为数据分配器时的功能表,4.2常用组合逻辑电路的介绍, 数字显示框图, 半导体发光二极管七段显示器件,共阳极显示器,共阴极显示器,显示器分段布局图,4） 七段显示译码器,要点亮共阳极显示的某一段，如何驱动？,4.2常用组合逻辑电路的介绍,a,b,c,d,f,g,a b c d e f g,1 1 1 1 1 1 0,0 1 1 0 0 0 0,1 1 0 1 1 0 1,e,七段数
11、码显示原理,共阴极显示器,4.2常用组合逻辑电路的介绍,集成显示译码驱动器7447(共阳极)、7448(共阴极),逻辑图,内部电路（47、48电路相同，仅输出有效电平不同）,集成显示译码器功能框图,7448功能框图,4.2常用组合逻辑电路的介绍,集成电路显示译码器7448功能表,4.2常用组合逻辑电路的介绍,集成显示译码器7448控制端信号作用,逻辑功能,灭灯输入BI/RBO：该控制端有时作为输入，有时作为输出。当BI/RBO作输入使用且BI=0时，无论其他输入端是什么电平，所有各段输出ag为0，所以字形熄灭，故称“消隐” 。,动态灭零输出RBO：BI/RBO作为输出使用时，受控于LT和RBI
12、。当LT=1且RBI=0，输入代码DCBA=0000时，RBO=0；若LT=0或者LT=1且RBI=1，则RBO=1。,试灯输入LT： 当LT=0时，BI/RBO是输出端，且RBO=1，此时无论其他输入端是什么状态，所有各段输出ag均为1，显示字形8。,动态灭零输入RBI：当LT=1，RBI=0且输入代码 DCBA=0000时，各段输出ag均为低电平，与BCD码相应的字形熄灭，故称“灭零”,4.2常用组合逻辑电路的介绍,4.2.5数据选择器,1、概述,在多个通道中选择其中的某一路，或多个信息中选择其中的某一个信息传送或加以处理。,将传送来的或处理后的信息分配到各通道去。,数据选择器,数据分配器
13、,多输入,一输出,选择,一输入,多输出,分配,4.2常用组合逻辑电路的介绍,2、数据选择器,分类：二选一、四选一、八选一、十六选一,一般数据选择器有n个地址端，2 n个数据输入端， 1个输出端。,数据选择器通用逻辑符号如图所示。,4.2常用组合逻辑电路的介绍,3.常用中规模数据选择器,(1) 双四选一数据选择器CT74LS153,4.2常用组合逻辑电路的介绍, 逻辑符号,功能表,4.2常用组合逻辑电路的介绍,功能表,逻辑表达式,根据功能表，器件使能端有效时,可写出输出逻辑表达式：,4.2常用组合逻辑电路的介绍,(2) 八选一数据选择器CT74LS151,逻辑符号,功能表,4.2常用组合逻辑电路
14、的介绍,逻辑表达式,对于2n选1数据选择器，输出端Y的函数表达式为：,，选择器处于工作态,4.2常用组合逻辑电路的介绍,(3) 数据选择器的功能扩展, 四选一选择器扩展成八选一选择器,4.2常用组合逻辑电路的介绍,八选一选择器功能扩展,字扩展： 组成16选1多路器,4.2常用组合逻辑电路的介绍,位扩展：二位八选一 的连接方法,4.2常用组合逻辑电路的介绍,4.3 单元级组合逻辑电路的分析方法,4.3.1 以译码器、数据选择器为核心的组合逻辑电路分析,分析步骤：, 写出逻辑表达式；, 列出真值表； , 分析电路的逻辑功能。,例1 分析下图电路的逻辑功能。,例1逻辑电路,4.3 单元级组合逻辑电路
15、的分析方法,解：根据双4选1数据选择器电路，写出其输 出逻辑表达式为,4.3 单元级组合逻辑电路的分析方法,根据表达式，写出逻辑真值表如下表所示。,例1 逻辑真值表,功能分析,由真值表判断，此电路是1位全加器功能电路。A是低位的进位CI，B、C是两个加数，Y1为全加器的本位和S，Y2为全加器向高位的进位CO。,4.3 单元级组合逻辑电路的分析方法,4.3.2 以优先编码器、超前进位加法器、数值比较器 为核心的组合逻辑电路,分析步骤：,列出逻辑真值表；,分析电路的逻辑功能。,4.3 单元级组合逻辑电路的分析方法,例2 分析下图所示组合逻辑电路的功能。已知输入 B3B2B1B0为5421BCD码。,例2 逻辑电路图,4.3 单元级组合逻辑电路的分析方法,解：该电路由1片4位二进制数比较器和1片4位二进制数加法器构成，要写出表达式已经比较困难。可以直接根据加法器和比较器的功能，列出电路的真值表，如下表所示。,
