《电子技术尹常永.22703电子教案第8章节1章节》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子技术尹常永.22703电子教案第8章节1章节（67页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第8章 组合逻辑电路,本章点睛,A/D转换 器（ADC),模拟信号,组合逻辑电路,时序逻辑电路,脉冲信号产生电路,存储器,D/A转换 器,模拟信号,数字信号,问题1：什么是组合逻辑电路？,问题2：组合逻辑电路的特点是什么？,问题3：组合逻辑电路的逻辑功能如何表示？,熟练掌握组合逻辑电路的分析,重点掌握组合逻辑电路的设计,主要要求,8.1 组合逻辑电路概述,8.1.1 组合逻辑电路分析,（1）根据已知的逻辑电路图，从输入到输出逐级写出逻辑函数表达式。 （2）用代数法或卡诺图法将逻辑函数进行化简和变换，得到函数的最简表达式。 （3）列出逻辑函数的真值表。 （4）根据真值表对逻辑电路进行分析，确定其
2、逻辑功能。,【例8.1.1】分析图8.1.1所示电路的逻辑功能。,（2）由最简逻辑式列写其真值表,【例8.1.2】一个双输入、双输出的组合逻辑电路如图8.1.2（a） 所示，分析其逻辑功能。,（b）图形符号,真值表,表达式,逻辑电路,2. 全加器(Full Adder)的设计,Si=AiBiCi+ AiBiCi+AiBiCi+AiBiCi =m(1,2,4,7),真值表,表达式,变 换,全加器的逻辑图和逻辑符号,8.1.2 组合逻辑电路设计,（1）进行逻辑抽象，列出能满足功能要求的真值表。 分析逻辑要求，确定输入、输出逻辑变量； 进行逻辑状态赋值，即用逻辑0和逻辑1分别表示输入、输出变量的两种
3、不同逻辑状态； 列出真值表。 （2）根据真值表写出逻辑函数式。 找到真值表中输出为1的输入组合，将各输入组合所对应的最小项相加，即得到输出逻辑函数式。 （3）将逻辑函数化简或变换成适当的形式。 （4）根据化简或变换后的逻辑函数式画出逻辑图。,1. 4选1数据选择74LS153,例8.1.3】某发电厂的抽水站有三台水泵，要求有两台或三台水泵 工作时，发出正常信号，否则不发出正常信号，试设计一个能发出 正常信号的逻辑电路，要求用与非门实现。,【解】：（1）分析设计要求，列出真值表。 设三台水泵为A、B、C，输出为Y；并设水泵工作为1，不工作为0，发出正常信号为1，否则为0，由此可列出真值表如表8.
4、1.4所示。,（2）由真值表写输出逻辑函数,Y=,（3）将逻辑函数化简后变换成与非表达式。 采用卡诺图法化简，如图8.1.4（a）所示，得到最简与或表达式,Y=AB +AC+BC,利用摩根定律变换成与非表达式 Y=,（4）画出逻辑图。,【例8.1.4】试设计一个3输入、3输出的灯光控制电路，要求 当A=1、B=C=0时，红、绿灯亮；B=1、A=C=0时，黄、绿灯亮； C=1、A=B=0时，红、黄灯亮；A=B=C=0时，3个灯全亮。,【解】：（1）分析设计要求，列出真值表。 设A、B、C为3个输入信号，3个输出分别为红灯R、绿灯G、 黄灯Y，并设灯亮为1，灭为0，真值表如表8.1.5所示。,（2
5、）写出输出函数式。 R=,G=,Y=,（3）用卡诺图化简逻辑函数,（4）画出逻辑图,8.2 数据选择器和数值比较器,数据选择器也称为多路选择器或多路开关，其逻辑功 能是根据地址输入（又称选择输入）信号从多路输入 数据中选取其中的一路数据作为输出。,8.2.1 数据选择器的基本原理,Y=,D0-D3为4个数据输入端，Y为数据输出端，A1、A0为两个4选1的 公共地址输入端， 为选通端（或称为使能端），低电平有效。,4选1数据选择器74LS153的功能表,2. 8选1数据选择器 74LS151,74LS151功能表,2. 用数据选择器实现组合逻辑函数,【例8.2.1】用8选1数据选择器实现逻辑函数
6、：,Y=AB+BC+AC,【解】：（1）将逻辑函数转换成最小项表达式。,Y =AB+BC+AC=,=m3+m5+m6+m7,（2）写出8选1数据选择器的输出函数式,Y =,令 A2=A， A1=B，A0=C， 则 Y =m0D0+m1D1+m2D2+m3D3+ m4D4+m5D5+m6D6+m7D7,D3=D5=D6=D7=1，D0 =D1 =D2 =D4=0,（4）画出逻辑图,【例8.2.2】用4选1数据选择器实现逻辑函数：,Y=AB+BC+AC,【解】：（1）写出逻辑函数的最小项表达式,Y=AB+BC+AC=,=,（2）写出4选1数据选择器的输出函数式,Y =,（3）对照以上两式,D0 =
7、0，D1 =D2 =C，D3=,=1,（4）画出逻辑图,【相关链接】数据分配器,8.2.3 数值比较器,1. 数值比较器（1位）,B,一位数值比较器逻辑电路,1. 数值比较器（多位）,以4位二进制数A3A2A1A0和B3B2B1B0的比较为例,4位数值比较器74LS85真值表,两位数值比较逻辑图,由74LS85组成的8位数值比较器,8.3 数码显示及译码与编码器,8.3.1 数码显示器,1. 半导体数码管（LED）,(a) 共阳极接法 (b) 共阴极接法,2.液晶显示器（LCD）,液晶是液态晶体的简称，它是一种介于晶体和液体之间 的有机化合物。常温下，它既有液体的流动性和连续性， 又有晶体的某
8、些光学特性，其透明度和呈现的颜色受外 加电场的控制，七段液晶显示器就是利用这一特点制成的。,二进制译码器 特点：n线-2n线译码器。（注：n个输入，2n个输出） 以74LS138（3线-8线）译码器为例：,二进制译码器的一般电路,输 出,输 入,二进制 代码,8.3.2 译码器,1. 二进制译码器,(a)外引线排列图 (b)惯用逻辑符号,2. 二-十进制译码器,4线-10线译码器74LS42,3. 显示译码器,显示译码器的功能是将输入的BCD码转换成相应的 输出信号，来驱动数码显示器显示09十个数字。,七段显示译码器CC4511,4. 译码器的灵活应用,（1）译码器的功能扩展,两片3线-8线译
9、码器扩展为4线-16线译码器,（2）用变量译码器实现组合逻辑函数,变量译码器亦即最小项译码器，它把输入变量的所有 状态都翻译出来，它的每一个输出都对应了输入变量 的一个最小项。从实现组合逻辑函数的角度来看，变 量译码器的输出端提供了其输入变量的全部最小项， 而任何一个逻辑函数都可以写成最小项表达式，根据 这个特点，利用附加的门电路将译码器的最小项输出 适当地组合起来，就可以实现任何组合逻辑函数。,【例8.3.1】用3线-8线译码器74LS138实现逻辑函数,【解】：已知3线-8线译码器74LS138的输出表达式为,所谓的编码器，就是在数字系统中，能把具有特定意义的信息（数字和字符）变成若干位代
10、码的电路。,8.3.3 编码器,1. 普通编码器,线线编码器真值表,线线编码器原理框图,线线编码器逻辑图,2. 优先编码器,(a)外引线排列图 (b)惯用逻辑符号,8线-3线优先编码器74LS148,74LS148功能表,【相关链接】编码器的功能扩展,8.4 组合逻辑电路中的竞争冒险,8.4.1 竞争冒险概念,1. 竞争冒险,在组合逻辑电路中，当输入信号的状态改变时，输出端 可能产生虚假错误信号过渡干扰脉冲，这种现象就称 为竞争冒险。,产生正向干扰脉冲的竞争冒险 (a)逻辑图 (b)工作波形图,2.产生竞争冒险的原因,（1）实际的输入信号不可能为理想，必然存在着一定的上升时间和 下降时间。 （
11、2）门电路中的两个输入信号往往是经过不同传输途径到达的， 由于各门电路的传输时间不一样，且传输路径的长短也不一样， 这样两个输入信号状态改变的时间就有先后差别。,8.4.2 竞争冒险的判断和消除,1. 竞争冒险的判断方法,【例8.4.1】试判断图8.4.3所示电路是否存在竞争冒险,1. 竞争冒险的消除方法,（1）接入滤波电容,（2）修改逻辑设计,（3）引入选通脉冲,本章小结,1组合逻辑电路是一种无记忆能力的电路，其功能特点是任一时刻的输出仅取决于该时刻的输入，而与电路的原状态无关。 2对于给定的组合逻辑电路，其分析方法是：写出逻辑表达式变换和化简逻辑表达式列出真值表确定逻辑功能。 3组合逻辑电
12、路的设计方法是：进行逻辑抽象，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本章重点介绍了几种常用的中规模集成组合逻辑电路，如数据选择器和数值比较器、译码器、编码器等。这些功能电路都有TTL和CMOS两大系列产品，可按需要选用。学习时应注意掌握这些集成电路的逻辑功能（读懂功能表）、各控制端的作用、有效电平及连接方法，正确地掌握它们的使用方法。,5用中规模集成组件来设计组合逻辑电路已愈来愈普及，应用 也愈来愈广。目前应用较多的集成组件有数据选择器和译码器 两种。通常用数据选择器来实现多输入单输出的逻辑函数；用 变量译码器来实现多输入多输出的逻辑函数。 6用中规模集成组件来设计组合逻辑电路的方法是：根据逻辑 函数变量数选用合适的组件将要实现的逻辑函数变换成与所 选用组件的输出函数式相似形式比较对照，确定组件输入变 量的连接关系和输出函数画出逻辑图。 7本章最后介绍了组合逻辑电路的竞争冒险现象，说明了竞争 冒险产生的原因，并介绍了几种消除竞争冒险的方法。,点睛实例,我们根据实际工艺加工需要给出如下真值表，由于有4个输 入端S1、S2、S3、S4，这样共有24=16中输入情况，但是在 实际操作中，有的情况不允许出现， 我们根据实际情况列 出真值表。,同样方法，完成的M2、M3、M4设计，然后选择集成电路 芯片74AHC04，74AHC10组合成电路图，并绘制成印刷电路板。,
