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1、本章重点、难点 组合逻辑电路的分析与设计 集成组合逻辑器件 集成存储器 本章小结,返回主目录,第十一章 集成组合逻辑电路,本章重点、难点,组合电路的分析方法和设计方法 加法器、编码器、译码器等中规模集成电路的逻辑功能和使用方法 利用数据选择器和译码器进行逻辑设计的方法,重点：,难点：,利用数据选择器和译码器进行逻辑设计,11.1组合逻辑电路的分析与设计,一、组合逻辑电路的定义:当逻辑电路在任一时刻的输出状态仅取决于在该时刻的输入信号，而与电路原有的状态无关。 二、组合逻辑电路的分析 1.分析的目的：找出给定的逻辑电路的输入、输出变量之间的逻辑关系，写出逻辑表达式，分析电路所具有的逻辑功能。,2
2、.分析步骤：,根据已知的逻辑图写出逻辑表达式。一般从输入端开始，逐级写出各个逻辑门所对应的逻辑表达式，最后写出该电路的逻辑表达式。 对写出的逻辑表达式进行化简。一般用卡诺图法或公式法进行化简。 列出真值表，并分析电路的逻辑功能。,例：图所示电路的逻辑功能。,解：(1) 写出输出逻辑函数表达式： Y1=A B Y=Y1 C=A B C,(2) 列出逻辑函数的真值表。,(3) 该电路是一个奇校验电路。即当输入奇数个1时，输出为1；反之为0。,三、组合逻辑电路的设计方法,设计步骤： 分析实际问题对逻辑功能的要求，确定变量，进行逻辑赋值。 根据逻辑功能列出真值表。需要指出，各变量状态的赋值不同，得到的
3、真值表将不同。 根据真值表写出相应的逻辑表达式，并用公式法或卡诺图法进行化简，最后转换成命题所要求的逻辑函数表达形式。 根据最简逻辑表达式，画出相应的逻辑电路图。,例：试用与非门设计一个三人表决电路。当表决提案时，多数人同意，提案才能通过。,解：(1) 分析设计要求，确定变量。将三个人的表决作为输入变量，分别用A、B、C来表示，规定变量取“1”表示同意，变量取“0”表示不同意。将表决结果作为输出变量，用Y来表示，规定Y取“1”表示提案通过，Y取“0”表示提案不通过。,(2) 根据上述逻辑功能列出真值表。,(3) 根据真值表，画出卡诺图，化简后写出最简的与或表达式，并转换为与非表达式：,(4)
4、画出逻辑电路图。,11.2集成组合逻辑器件,一、编码器 能够实现编码操作过程的器件被称为编码器。 编码器有二进制编码器、优先编码器和BCD码编码器等。,1.二进制编码器 二进制编码器是将2n个信号转换成n位二进制代码的电路。,下图所示是由与非门和非门组成的3位二进制编码器。,I0I7是八个需要编码的输入信号。 Y2、Y1、Y0为输出的三位二进制代码。,该编码器的输出逻辑表达式：,2.优先编码器,二进制编码器要求输入信号必须是互相排斥的，既同时只能对一个输入信号进行编码。 优先编码器允许电路同时输入多个信号，而电路只对其中优先级别最高的信号进行编码。,集成3位二进制优先编码器74LS148,集成
5、3位二进制优先编码器74LS148的真值表,集成10线-4线优先编码器,3. BCD码编码器,BCD编码器是对输入的十进制数09进行二进制编码。,二、 译码器,译码就是将二进制代码翻译成原来信号的过程，是编码的逆过程，能完成这一任务的电路称为译码器。,例如数控机床中的各种操作，如移位、进刀、转速选择等，都是以二进制代码的形式给出的。如规定“100”表示移位，“011”表示进刀，“010”表示转速选择等等，都需要译码器将其代码转换为特定指令，指挥机床正确运行。,译码器可分为二进制译码器、BCD译码器和数码显示译码器三种。,1.二进制译码器,二进制译码器是用于把二进制代码转换成相应输出信号的译码器
6、。,74LS138是集成3线-8线译码器,A2、A1、A0为二进制译码输入端， 为译码输出端（低电平有效），G1、 、 为选通控制端。当G11、 时，译码器处于工作状态；当G10、 时，译码器处于禁止状态。,2BCD码译码器,BCD码译码器是能将BCD代码转换成一位十进制数的电路。,有四个输入端：A3、A2、A1、A0，高电平有效；有十个输出端： ，分别对应于十进制数：09，低电平有效。,3 数码显示译码器,二-十进制编码,显示译码器,显示器件,在数字系统中常常需要把处理或测量的结果直接用十进制数的形式显示出来，显示译码器。,（1）数字显示器分类： 荧光显示器、辉光显示器、 LED（半导体发光
7、二极管）显示器，近几年来，液晶显示器和等离子显示器研制出来并投入使用。,（2）LED显示器的两种结构：,共阴极接法,共阳极接法,2、集成显示译码器74LS48,功能表,74LS48辅助控制信号端的作用,(1) 试灯输入信号 ：此信号用来测试七段数码管发光段好坏。当 =0、 =1时，不论其他输入端状态如何，则七段全亮，说明数码管工作正常。,(2) 熄灭输入信号 （即 ）：熄灭输入信号是为了降低系统的功耗而设置的。当 =0时，无论其他输入端的状态如何，所有发光段均熄灭，不显示任何数字。,三、 数据选择器,数据选择器又称多路选择器，它能从多个输入数据中选择一个数据输出，数据选择器有四选一、八选一、十
8、六选一等多种类型。,D0D7是八个数据输入端，A2A0是地址信号输入端，Q和 是互补输出端。输出信号选择输入信号中的哪一路，由地址信号决定。例如地址信号：A2A1A0=000时，Y=D0，若A2A1A0=101，则Y=D5。为使能端，低电平有效，即当=0时，数据选择器工作；当=1时，数据选择器不工作。,数据选择器的应用,1 数据传输 从多路输入信号中选择一个输出，是数据选择器的基本用途。 它还可以将多路数据的并行输入转换成串行输出。,2 实现任意逻辑函数 用数据选择器可以实现逻辑函数的任意改变。对于n变量的逻辑函数，可以选用2n选一的数据选择器来实现。,例:用8选1数据选择器74LS151实现
9、逻辑函数Y=AB+BC+CA。,解:(1)将逻辑函数转换成最小项表达式。,（2）按照最小项的编号，将数据选择器的相应输入端接高电平，其余的输入端接低电平。,四、 数值比较器,1.定义：能够对两个位数相同的二进制数进行比较并判断其大小的电路称为数值比较器。,2.集成数值比较器 74LS85是四位大小比较器。,有八个输入端A3、A2、A1、A0、 B3、B2、B1、B0，三个输出端YAB、YAB、IAB、IA=B。,74LS85的真值表,五、 加法器,加法运算是计算机和数字系统中最基本的运算，其它各种运算都可以用加法运算来实现。,1.半加器 两个一位二进制数相加称为半加，实现半加运算的电路称为半加
10、器。,2.全加器 全加器是指两个多位二进制数相加时，第i位的被加数Ai、加数Bi及来自相邻低位的进位数Ci-1三者相加，得到本位和Si及向相邻高位的进位数Ci。实现全加运算的电路叫做全加器。,全加器真值表,全加器逻辑符号,四位全加器74LS283,11.3集成存储器,一、 半导体存储器的概念 存储器是用来存放数据、指令等信息的。 存储器由许多存储元件构成，每一个存储元件可以存放一位二进制数。 若干个存储元组成一个存储单元，一个存储单元可以存放一个存储字或多个字节。 存储单元的编号称为存储单元地址，简称为地址。 按元件的类型来分，半导体存储器有双极型和MOS型两大类；按存取信息的方式来分，半导体
11、存储器可分为只读存储器（ROM）和随机存取存储器（RAM）。,二、 只读存储器ROM,三、 可编程只读存储器PROM,ROM中存放的数据不能改写，只能在生产器件时将需要的数据存放在器件中。,PROM只可以进行一次编程，并且经过编程后的芯片仍然是只能读出，不能写入。,四、 可擦除可编程的只读存储器EPROM,五、 可编程逻辑阵列PLA,EPROM是一种可以将数据多次擦除和改写的存储器。,可编程逻辑器件PLD是20世纪80年代发展起来的新型器件，是一种由用户根据自己的需要来编程完成逻辑功能的器件。 PLA除了可以存储信息外，还可以实现组合逻辑电路的设计。,本章小结,1.组合逻辑电路的输出只与该时刻
12、的输入有关，电路没有记忆功能。 2.组合电路的分析是给出逻辑电路图，通过一定的步骤分析出该电路的逻辑功能。 3.组合逻辑电路的设计是给出逻辑功能要求，通过一定的步骤设计并画出逻辑电路图。 4.组合逻辑电路已经集成化，编码器、译码器、数据选择器、数据比较器、加法器等都有现成的集成电路,本章小结,5.集成存储器是大规模集成电路。对用户而言，ROM是只能读不能写的存储器，PROM是只能写一次再也不能改写的只读存储器，EPROM是可以用专用设备进行反复擦写、但安装在电路上时只能读的存储器，PLA是可以反复编程，充分利用存储器空间扩大存储容量，并可以方便的改变电路的逻辑功能的存储器。用PLA可以实现组合逻辑电路的设计，有些品种可以实现在线编程。,
