《电工电子技术 教学课件 PPT 作者 张明海 王夕英 第11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 教学课件 PPT 作者 张明海 王夕英 第11章 组合逻辑电路（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第11章 组合逻辑电路,11.1 组合逻辑电路的特点及分析方法,11.2 组合逻辑电路的设计方法,11.3 常用中规模组合逻辑电路,11.1组合逻辑电路的特点及分析方法,任意时刻电路的输出信号仅取决于该时刻输入信号，与电 路原来所处的状态无关，这类数字电路称为组合逻辑电路。,组合逻辑电路研究的问题有分析电路和设计电路两大类。分析电路和设计电路的基础是逻辑代数和门电路的知识。,所谓分析，就是根据给定的逻辑电路，找出其输出信号和输入信号之间的逻辑关系，从而确定电路的逻辑功能。,组合逻辑电路的分析步骤,已知 逻辑图,写出 逻辑式,运用逻辑代数 化简或变换,列出逻辑 真值表,指出 逻辑功能,分析下图所
2、示组合电路的功能。,例,F,1 已知逻辑电路图,2相应逻辑表达式,根据逻辑图写出相应逻辑式,3化简逻辑式,4列出真值表,由真值表可看出：输入AB相同时，输出为0；输入AB相异时，输出为1。显然，这是一个异或门电路，具有异或功能。,5指出逻辑功能,应用代数法化简逻辑函数式,应用了反演律,还是应用了反演律,应用了分配律,应用了吸收律，得到最简形式。,化简,2,3,4,5,1,当输入A、B、C中有2个或2个以上 为1时，输出F就为1，否则输出F为0。 若输入是裁判，输出是裁定结果，显 然该电路是一个多数表决器。,例,分析下图所示组合电路的功能。,应用了反演律,写出逻辑真值表,由真值表数据分析,例,分
3、析下图所示组合电路的功能。,1,2,3,应用了反演律,应用了吸收律,由最简式可直接看出： 电路输出只与输入AB有 关，且具有与非功能。,步骤4可省略 ！,1,1,1,1,1,1,由最简逻辑函数式可知，电路的输出F只与输入A、B 有关，而与输入变量C无关，且F和A、B的逻辑关系为： 有0出1，全1出0，即具有对AB的与非功能！,也可应用卡诺图对该函数式进行化简：,用卡诺图化简之前应找出该逻辑函数具有的所有最小项：,用卡诺图化简：,1. 分析下图所示逻辑电路的功能：,2. 分析下图所示逻辑电路的功能。,同或功能,同或功能,11.2. 组合逻辑电路的设计方法,根据给定的逻辑功能，画出实现该功能的逻辑
4、电路的过程称为组合逻辑电路的设计。,用与非门设计一个交通报警控制电路。交通信号灯有黄、绿、红3种，3种灯分别单独工作或黄、绿灯同时,工作时属正常情况，其他情况均属故障，出现故障时输出报警信号。要求用与非门组成电路。,设计,设黄、绿、红三灯分别用输入变量A、B、C表示， 灯亮时为工作，其值为“1”，灯灭时为不工作，其值,为“0”；输出报警信号用F表示，正常工作时F值为“0”，出现故障时F值为“1”。,根据上述假设，我们可根据题目要求，首先把电路的功能真值表表列写出来。,1 确定逻辑函数与变量关系,例,3 列出逻辑函数式,1,1,1,1,4 得出最简式,用卡诺图对上式进行化简：,5 画出逻辑电路图
5、,显然，组合逻辑电路的设计步骤为：据题意确定输入、 输出变量的逻辑形式；列出相关真值表；写出相应逻 辑表达式；化简逻辑式；根据最简逻辑式画出逻辑电 路图。,应用非非定律对逻辑式变换，找出输出对输入的与非关系：,对组合逻辑电路的设 计问题，不作深入要 求，学习者可根据需 要自己进一步巩固提 高。,11.3 常用中规模组合逻辑电路,1. 编码器,把若干个0和1按一定规律编排起来的过程称为编码。通 过编码获得的不同二进制数的组合称为代码。代码是机器 能够识别的、用来表示某一对象或特定信息的数字符号。,十进制编码或某种特定信息的编码难于用电路来实现， 数字电路中通常采用二进制编码或二十进制编码。二进
6、制编码是将某种特定信息编成二进制代码的电路；二十 进制编码是将十进制的十个数码编成二进制代码的电路。,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。,一位二进制代码有0和1两种，可以用来表示2个信息；两 位二进制代码有四种组合，可以用来表示4种信息；而n位 二进制代码有2n种组合，可以用来表示2n个信息。这种二 进制编码在电路上较容易实现。,(1)10线4线优先编码器,在数字系统中，当编码器同时有多个输入为有效时，常 要求输出不但有意义，而且应按事先编排好的优先顺序输 出，即要求编码器只对其中优先权最高的一个输入信号进 行编码，具有此功能的编码器称为优先编码器。 优
7、先编码器电路中，允许同时输入两个以上的编码信号。 只不过优先编码器在设计时已经将所有的输入信号按优先 顺序排了队，当几个输入信号同时出现时，优先编码器只 对其中优先权最高的一个输入信号实行编码。,74LS147编码器的管脚排列图及逻辑符号,10线4线优先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。常用的集成芯片有74LS147等。,74LS147优先编码器的管脚排列图,74LS147优先编码器真值表,74LS148优先编码器属于变量编码器，其输出位数为n时，输入端的数量为2n。下面以74LS148为例，介绍这类编码器的功能及应用。,(2)8线3线优先编码器74LS148,74LS148
8、的管脚排列图,在表示输入、输出端的字母上，“非”号表示低电平有效。,74LS148编码器真值表,74LS148编码器的逻辑功能电路图,由74LS148变量编码器功能电路图可看出：当某个输入低 电平时，按优先级别，输出分别为000、001、010。 注意：输出也是低电平有效，不在线上的视为高电平“1”。,000 001 010 011 100 101 110 111,74LS148变量编码器的扩展应用,利用使能端的作用，可以用两块74LS148扩展为16线4线优先编码器。,2. 译码器,译码和编码的过程相反。通过译码可将输入的二进制代码 按编码时的原意译成对应的特定信息或十进制数码输出。译 码器
9、是一个多输入、多输出的组合逻辑电路。它的作用是把 机器识别的、给定的二进制代码“翻译”成为人们识别的特定 信息，使其输出端具有某种特定的状态，并且在输出通道中 相应的一路有信号输出。,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。,按功能的不同译码器可分为通用变量译码器、代码变换译码器和显示译码器，本节主要介绍变量译码器和显示译码器的外部工作特性和应用。,(1)变量译码器,变量译码器的输入、输出端的数量关系是：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3线8线译码
10、 器74 LS138， 4线16线译码器74LS154和带锁存的3线8 线译码器74LS131等。,74LS138变量译码器逻辑功能电路图,74LS138译码器真值表,用两片74LS138可以构成4线16线译码器，连接方法如下图示:,74LS138译码器的功能扩展,用74LS138还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。,Fm(1,2,3,4,5,6)构成的逻辑电路图,74LS138译码器可实现
11、逻辑函数,1,1,1,1,1,1,例,解,(2)显示译码器,用来驱动各种显示器件，把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显示出来的电路称 为显示译码器。数码显示管是常用的显示器件之一。,数码管产品外形图,1)数码显示器,常用的数码显示管有半导体发 光二极管构成的LED和液晶数码 管LCD两类。数码管是用某些特 殊的半导体材料分段式封装而成 的显示译码器常见器件 。,半导体LED数码管的基本单元是PN结，目前较多采用磷砷化镓做成的PN结，当外加正向电压时，就能发出清晰的光。,单个PN结可以封装成发光二极管，多个PN结可以按分段式封装成半导体LED数码管，其管脚排列如图所示
12、。,LED数码管将十进制数码分成七段，每一段都是一个发光 二极管，七个发光二极管有共阴极和共阳极两种接法。前者 某一段接高电平时发光，后者某一段接低电平时发光。,管脚排列图,共阴极七段LED管,共阳极七段LED管,半导体数码管在使用时每个管要串联约100的限流电阻。 常用的共阴极数码显示器真值表如下：,2)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：74LS47、 74LS48 、 CC4511等。,图示为集成显示译码器CC4511的管脚排列图。其中A2A0为输入端；ag为输出端，还有电源端和“地
13、”端；其余为控制端。,CC4511 功能真值表,(3)数值比较器,在数字系统中，特别是在计算机中都需具有运算功能，而比 较两个数A和B的大小就是一种简单的运算。根据比较的结果 决定下一步的操作。具有这种功能的电路称为数值比较器。,1)一位数值比较器,当对两个一位二进制数A和B进行比较时，数值比较器的比较结果有三种情况，AB、AB和AB。其比较关系见下表：,据上述关系式可画出一位数值比较器的逻辑电路图如下:,2)集成数值比较器,常用的集成数值比较器的型号有4位数值比较器74LS85， 8位数值比较器74LS521， 8位数值比较器，OC输出74LS518等。我们将通过对74LS85的分析，让大家
14、对此类集成逻辑器件的使用方法有一些了解。,在进行多位数值的比较时，先比较两个数值的最高位， 当其不相等时，即可得到比较结果。当其相等时，再进行 次高位的比较，不相等时，即得到比较结果。相等时，再 进行下一位比较，直到得出比较结果。,74LS85是一个16脚的集成逻辑器 件，左示为其管脚排列图。除了两 个四位二进制数的输入端和三个比 较结果的输出端外，增加了三个低 位的比较结果的输入端，用作比较 器“扩展”比较位数。74LS85的输入 和输出均为高电平有效。,两个74LS85芯片构成八位数值比较器时，可将低位的输出端和高位的比较输入端对应相连，高位芯片的输出端作为整个八位比较器的比较结果输出端。
15、,(4)数据选择器,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。,数据选择器可实现将数据源传来的数据分配到不同通道上，因此它类似于一个单刀多掷开关，如图所示。,数据选择器根据地址选择信 号，从而将输入数据分配到相 应的通道上。两个74LS153芯 片可构成八位数值比较器时， 可将低位的输出端和高位的比 较输入端对应相连，高位芯片 的输出端作为整个八位比较器 的比较结果输出端。,集成数据选择器的规格很多，常用的型号有74LS151、CT4138八选一选择器，74LS153、CT1153双四选一等。,选通控制端S为低电平有效，即 时芯片被选中，处于工作状态； 时芯片被禁止，输出 。,在选通状态下，地址控制端A1A0=00时，D0被选通，Y=D0,在选通状态下，地址控制端A1A0=01时，D1被选通，Y=D1,在选通状态下，地址控制端A1A0=10时，D2被选通，Y=D2,在选通状态下，地址控制端A1A0=11时，D3被选通，Y=D3,集成数据选择器的管脚排列图及功能真值表均可在电子手册上查到，关键是要看懂功能真值表，理解其逻辑功能，正确选用型号。,
