《电工电子技术 少学时 第2版 教学课件 ppt 作者 罗厚军 第9章 组合逻辑电路》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电工电子技术 少学时 第2版 教学课件 ppt 作者 罗厚军 第9章 组合逻辑电路（49页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第9章 组合逻辑电路,9.1 组合逻辑电路的特点及分析方法 9.2 组合逻辑电路的设计 9.3 常用中规模组合逻辑电路应用举例,9.1 组合逻辑电路的特点及分析方法,9.1.1 组合逻辑电路的特点 )输出、输入之间没有反馈延迟通路，电路中不含记忆元件，输出信号仅由当时的输入决定。,图9-1 组合逻辑电路的框图,)电路一般由各种基本门电路和复合门电路构成。,9.1 组合逻辑电路的特点及分析方法,3)输入信号和输出信号个数可以是一个，也可以是多个；变量和函数的个数可以是相同也可以是不同。,9.1.2 组合逻辑电路的分析方法 分析组合逻辑电路的目的是为了确定已知电路的逻辑功能, 或者检查电路设计是否
2、合理。分析步骤如下：,9.1 组合逻辑电路的特点及分析方法,例9.1 分析图9-2所示组合逻辑电路的功能。,解： (1)写出函数式并整理得 Y=AB+BC+AC (2)列真值表，见表9-1。 (3)由真值表9-1可知，若输入两个或者两个以上的1(或0)，输出Y便为1(或0)，此电路为多数表决电路。,图9-2 例9.1逻辑图,9.1 组合逻辑电路的特点及分析方法,表9- 1 例9.1真值表,9.1 组合逻辑电路的特点及分析方法,图9-3 例9.2逻辑图,例9.2 分析图9-3所示组合逻辑电路，确定其逻辑功能。,解：(1)写出函数式,9.1 组合逻辑电路的特点及分析方法,(3)确定逻辑功能。 从逻
3、辑表达式可以看出，电路具有“异或”功能。,(2)化简后得,9.2 组合逻辑电路的设计,9.2.1 组合逻辑电路的设计方法与步骤 在实际的逻辑系统中，往往需要我们根据实际要求，设计、修改并画出符合逻辑要求的电路图，以满足实际应用的逻辑控制需要。,1)分析设计要求，进行逻辑假设。 2)列出逻辑函数的真值表。 3)由真值表写出逻辑表达式，或直接用卡诺图化简，得出最简函数表达式。 4)根据简化或变换后的逻辑表达式画出逻辑电路图。,9.2 组合逻辑电路的设计,9.2.2 设计举例 例9.3 交叉路口的交通管制灯有三个，分红、黄、绿三色。正常工作时，应该只有一盏灯亮，其他情况均属电路故障。试设计故障报警电
4、路。 解：(1)设定灯亮用1表示，灯灭用0表示；报警状态用1表示，正常工作用0表示。红、黄、绿三灯分别用X、Y、Z表示，电路输出即报警状态用M表示。 (2)根据实际问题和逻辑假设，可列出真值表见表9-2。,9.2 组合逻辑电路的设计,表9- 2 例9.3真值表,9.2 组合逻辑电路的设计,(3)作出卡诺图如图9-4所示，可得到化简的逻辑表达式为：,(4)根据简化后的逻辑表达式画出逻辑电路图如图9-5所示。,图9- 4 例9.3卡诺图,图9-5 例9.3逻辑电路图,9.2 组合逻辑电路的设计,例9.4 有三个班学生上自习，大教室能容纳两个班学生，小教室能容纳一个班学生。为节约用电，设计两个教室是
5、否开灯的逻辑控制电路，要求如下： (1)一个班学生上自习，开小教室的灯。 (2)两个班上自习，开大教室的灯。 (3)三个班上自习，两教室均开灯。 解：()确定输入、输出变量的个数：根据电路要求，设输入变量、分别表示三个班学生是否上自习，1表示上自习，表示不上自习；输出变量X、Y分别表示大教室、小教室的灯是否亮，表示亮，表示灭。 ()根据实际问题和逻辑假设，列出真值表，见表9-3。,9.2 组合逻辑电路的设计,表9- 3 例9.4真值表,9.2 组合逻辑电路的设计,()作出卡诺图如图9-6所示，可得到化简的逻辑表达式为,图9-6 例9.4卡诺图,9.2 组合逻辑电路的设计,(4)画逻辑图。,图9
6、-7 例9.4逻辑电路图,9.2 组合逻辑电路的设计,例9.5 用与非门设计一个故障显示电路，共两台电机A、B和三个指示灯红、黄、绿,要求如下： (1)两台电机都出现故障时红灯亮； (2)一台电机出现故障时黄灯亮； (3)两台电机均未出现故障时绿灯亮。 解：(1)根据电路要求，确定输入、输出变量的个数，并作逻辑假设：输入变量、分别表示两台电机，1表示有故障，表示没有故障；输出变量Y1、Y2、Y3分别表示红灯、黄灯和绿灯，表示亮，表示灭。 (2)根据实际问题和逻辑假设，列出真值表，见表9- 4。 (3)本题不用化简，可直接写出逻辑函数表达式。,9.2 组合逻辑电路的设计,表9-4 例9.5 真值
7、表,9.2 组合逻辑电路的设计,图9-8 例9.5逻辑电路图,(4)画逻辑图。,9.3 常用中规模组合逻辑电路应用举例,图9-9 编码、译码流程关系,在实际中常会见到许多逻辑电路会经常的大量的出现在各种数字系统当中。为了方便使用，各厂家就把这些逻辑电路制成中规模集成的组合逻辑电路产品。 常用的有编码器、译码器、数据选择器、加法器和数值比较器等等，其中，编码器和译码器是一对功能互为逆向的组合逻辑电路，如图9-9所示。下面分别进行介绍。,9.3 常用中规模组合逻辑电路应用举例,9.3.1 编码器 用二进制代码表示给定的数字、字符、文字、符号或信息等特定对象的过程，或者说用不同的0、1组合来表示不同
8、的信息，称为编码；实现编码的电路称为编码器。 编码器可以分为普通编码器和优先编码器；普通编码器任何时刻只允许一个输入信号有效；而在优先编码器中，允许同时输入两个及以上的的有效编码请求信号。当几个输入信号同时出现时，只对其中优先权最高的一个进行编码。优先级个高低由设计者根据输入信号的轻重缓急情况而定。 下面以二进制码编码器为例，说明普通编码器的功能。图9-10是一个3位二进制编码器，表9-5为它的编码表。,9.3 常用中规模组合逻辑电路应用举例,图9-10 3位二进制编码器,表9- 5 3位二进制编码器编码表,9.3 常用中规模组合逻辑电路应用举例,8421BCD码编码器的输入端为一个一位十进制
9、数，通过内部编码，输出4位 8421BCD码，每组代码与相应的十进制数对应。图9-11时集成8421BCD码 编码器C304的内部电路，图中19为对应于数字19的按键输入端。,图9-11 C304内部电路图,9.3 常用中规模组合逻辑电路应用举例,图9-12 C304实用电路,9.3 常用中规模组合逻辑电路应用举例,9.3.2 译码器 在数字电路中，将二进制数码所表示的信息翻译出来的过程称为译码，能实现译码的组合逻辑电路叫做译码器。 1.变量译码器,图9-13 74LS138符号图和引脚图,9.3 常用中规模组合逻辑电路应用举例,表9-6 74LS138译码器逻辑功能表,9.3 常用中规模组合
10、逻辑电路应用举例,例9.6 用一个3线-8线译码器实现函数 解：当E1接+5V，和接地时，得到对应每个输入端的输出Y,9.3 常用中规模组合逻辑电路应用举例,将输入变量A、B、C分别置换A2、A1、A0，则可到函数：,图9-14 例9.6逻辑图,9.3 常用中规模组合逻辑电路应用举例,2.码制变换译码器 码制变化译码器的种类很多，其中BCD码译码器应用广泛，其型号有：TTL系列的54/7442、54/74LS42、和CMOS系列中的54/74HC42、54/74HCT42。如图9-15所示为74LS42的符号图和引脚图。该译码器有A0A3四个输入端，Y0Y9共十个输出端，简称4-10线译码器。
11、逻辑功能表见表9-7。,图9-15 74LS42的符号和引脚图,9.3 常用中规模组合逻辑电路应用举例,表 9-7 74LS42二十进制译码器的逻辑功能表,9.3 常用中规模组合逻辑电路应用举例,*3.显示/ 驱动译码器 (1)显示器件 半导体数码管(LED)是一种常用的数码显示器件，它是一种能将电能或电信号转换成光能或光信号的结型电致发光器件。其内部是由磷砷化镓等半导体材料做成，PN结正向导通时，能辐射发光，辐射波长决定了发光的颜色，常见的有红，绿，橙等。利用这一原理，可以封装成单个的发光二极管，也可以封装成分段式结构的显示器件，各段笔画的不同组成能分别显示出十进制数09十个数码。如图9-1
12、6所示为7段数码显示器，它有共阴和共阳两种接法（如图9-16所示）,9.3 常用中规模组合逻辑电路应用举例,图9-16 74LS48半导体显示器,9.3 常用中规模组合逻辑电路应用举例,图9-17 七段数字显示器发光段组合图,(2)74LS48七段译码/显示器集成电路 如图9-18所示为显示译码器74LS48的符号和引脚功能图，74LS48的逻辑功能表见表9-8，它有三个辅助控制端 、 。,9.3 常用中规模组合逻辑电路应用举例,图9-18 74LS48的符号和引脚功能图,9.3 常用中规模组合逻辑电路应用举例,表9-8 74LS48七段译码/显示器集成电路的逻辑功能表,1)消隐输入 灭零输出
13、端 2)灭零输入端 3)试灯输入,9.3 常用中规模组合逻辑电路应用举例,图9-19 CT5447实际接线图,此外，显示/驱动译码器还有CT5447，图9-19是用CT5447的实际接线图,9.3 常用中规模组合逻辑电路应用举例,9.3.3 数据选择器 数据选择器按要求从多路输入选择一路输出，根据输入端的个数不同可分为四选一、八选一等等。,图9-20 数据选择器示意图,9.3 常用中规模组合逻辑电路应用举例,图9-22 74LS151数据选择器,74LS151是一个八选一的数据选择器，其符号图和引脚图如图9-22所示，其 逻辑功能表如表9-10所示。,9.3 常用中规模组合逻辑电路应用举例,表
14、9-10 74LS151数据选择器功能表,9.3 常用中规模组合逻辑电路应用举例,例9.7 试用八选一数据选择器74LS151产生逻辑函数 解：把逻辑函数变换成最小项表达式：,八选一数据选择器的逻辑表达式为：,则可画出该函数的逻辑电路图如图9-23所示,图9-23 例9.7的逻辑电路图,9.3 常用中规模组合逻辑电路应用举例,9.3.4 数据分配器 数据分配器有一个输入端，多个输出端，其工作原理是数据选择器的逆过程, 工作时由地址码对输出端进行选通，将一路输入数据分配到多路接收设备中的某一路输出。,图9-24 数据分配器示意图,图9-25 8路数据分配器逻辑符号,9.3 常用中规模组合逻辑电路
15、应用举例,9.3.5 加法器 算术运算是数字系统的基本功能，更是计算机中不可缺少的组成单元。本节介绍实现加法运算的逻辑电路。 1.半加器,表9- 11 半加器真值表,9.3 常用中规模组合逻辑电路应用举例,图9-26 半加器的逻辑电路和逻辑符号,求和式为：,进位式为：,9.3 常用中规模组合逻辑电路应用举例,表9- 12 全加器的真值表,2、全加器,9.3 常用中规模组合逻辑电路应用举例,图9-27 74LS283全加器逻辑图,用异或门等门电路组成的全加器及逻辑符号如图9-27a，9-27b所示； 74LS283是一个四位加法电路，用其可以实现两个四位二进制数的加 法，其逻辑图如图9-27c所
16、示。,图9-27 74LS283全加器逻辑图,9.3 常用中规模组合逻辑电路应用举例,图9-28 四位串行进位加法器,9.3 常用中规模组合逻辑电路应用举例,图9-29 74LS283构成的代码转换电路,74LS283还可用于实现组合逻辑电路，比如用74LS283构成的8421BCD码 转换成余3码的代码转换电路，如图9-29所示：,9.3 常用中规模组合逻辑电路应用举例,*9.3.6 数值比较器 数值比较器是对两个位数相同的二进制数进行比较，并判定其大小的逻辑电路。,图9-30 74LS85数值比较器的逻辑符号及引脚排列图,9.3 常用中规模组合逻辑电路应用举例,表9- 13 四位数值比较器功能表,1.组合逻辑电路的特点是任何时刻的输出仅取决于该时刻的输入，而与电路原来的状态无关，它由若干逻辑门组成。 2.组合逻辑电路的分析方法： 写出逻辑表达式化简和变换逻辑表达式列出真值表确定功能。 3.组合逻辑电路的设计方法：列出真值表写出逻辑表达式逻辑化简和变换画出逻辑图。 4.本章着重
