第20章门电路和组合逻辑电路

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1、第第2020章章 门电路和组合逻辑电路门电路和组合逻辑电路20.1 20.1 数制和脉冲信号数制和脉冲信号20.2 20.2 基本门电路及其组合基本门电路及其组合20.5 20.5 逻辑代数逻辑代数20.4 CMOS20.4 CMOS门电路门电路20.3 TTL20.3 TTL门电路门电路20.6 20.6 组合逻辑电路的分析与综合组合逻辑电路的分析与综合20.7 20.7 加法器加法器20.8 20.8 编码器编码器20.9 20.9 译码器和数字显示译码器和数字显示20.10 20.10 数据分配器和数据选择器数据分配器和数据选择器20.11 20.11 应用举例应用举例1. 1. 掌握基

2、本门电路的掌握基本门电路的掌握基本门电路的掌握基本门电路的逻辑功能逻辑功能逻辑功能逻辑功能、逻辑符号逻辑符号逻辑符号逻辑符号、真值表真值表真值表真值表和和和和逻辑表达式逻辑表达式逻辑表达式逻辑表达式。了解。了解。了解。了解 TTLTTL门电路、门电路、门电路、门电路、CMOSCMOS门电路门电路门电路门电路的特点的特点的特点的特点; ;3. 3. 会会会会分析分析分析分析和和和和设计设计设计设计简单的组合逻辑电路简单的组合逻辑电路简单的组合逻辑电路简单的组合逻辑电路; ;4.理解理解理解理解加法器加法器加法器加法器、编码器编码器编码器编码器、译码器译码器译码器译码器等常用组合逻辑电等常用组合逻

3、辑电等常用组合逻辑电等常用组合逻辑电路的工作原理和功能路的工作原理和功能路的工作原理和功能路的工作原理和功能; ;5. 5. 学会数字集成电路的使用方法。学会数字集成电路的使用方法。学会数字集成电路的使用方法。学会数字集成电路的使用方法。本章要求：本章要求：2. 2. 会用逻辑代数的会用逻辑代数的会用逻辑代数的会用逻辑代数的基本运算法则基本运算法则基本运算法则基本运算法则化简逻辑函数化简逻辑函数化简逻辑函数化简逻辑函数; ; 第第2020章章 门电路和组合逻辑电路门电路和组合逻辑电路模拟信号：模拟信号：模拟信号：模拟信号：随时间连续变化的信号随时间连续变化的信号随时间连续变化的信号随时间连续变

4、化的信号模拟信号模拟信号模拟信号模拟信号数字信号数字信号数字信号数字信号电子电路中的信号电子电路中的信号电子电路中的信号电子电路中的信号1. 模拟信号模拟信号正弦波信号正弦波信号正弦波信号正弦波信号t t三角波信号三角波信号三角波信号三角波信号t t 处理模拟信号的电路称为模拟电路处理模拟信号的电路称为模拟电路处理模拟信号的电路称为模拟电路处理模拟信号的电路称为模拟电路。如整流电路、放大如整流电路、放大如整流电路、放大如整流电路、放大电路等，注重研究的是输入和输出信号间的大小及相位关系。电路等，注重研究的是输入和输出信号间的大小及相位关系。电路等，注重研究的是输入和输出信号间的大小及相位关系。

5、电路等，注重研究的是输入和输出信号间的大小及相位关系。在模拟电路中，晶体管三极管通常工作在在模拟电路中，晶体管三极管通常工作在在模拟电路中，晶体管三极管通常工作在在模拟电路中，晶体管三极管通常工作在放大区放大区放大区放大区。 处理数字信号的电路称为数字电路处理数字信号的电路称为数字电路处理数字信号的电路称为数字电路处理数字信号的电路称为数字电路，它注重研究的，它注重研究的，它注重研究的，它注重研究的是输入、输出信号之间的逻辑关系。是输入、输出信号之间的逻辑关系。是输入、输出信号之间的逻辑关系。是输入、输出信号之间的逻辑关系。 在数字电路中，晶体管一般工作在在数字电路中，晶体管一般工作在在数字电

6、路中，晶体管一般工作在在数字电路中，晶体管一般工作在截止区截止区截止区截止区和和和和饱和区饱和区饱和区饱和区，起开关的作用。，起开关的作用。，起开关的作用。，起开关的作用。数字信号：数字信号：数字信号：数字信号：是一种跃变信号，并且持续时间短暂。是一种跃变信号，并且持续时间短暂。是一种跃变信号，并且持续时间短暂。是一种跃变信号，并且持续时间短暂。尖顶波尖顶波尖顶波尖顶波t矩形波矩形波矩形波矩形波t2. 2. 数字信号数字信号数字电路的特点数字电路的特点数字电路的结构是以数字电路的结构是以二值数字逻辑二值数字逻辑为基础的，其中的为基础的，其中的工作信号是离散的数字信号。电路中的电子器件工作工作信

7、号是离散的数字信号。电路中的电子器件工作于开关状态。于开关状态。数字电路分析的重点已不是其输入、输出间波形的数数字电路分析的重点已不是其输入、输出间波形的数值关系，而是输入、输出之间的值关系，而是输入、输出之间的逻辑关系逻辑关系。所采用的分析工具是所采用的分析工具是逻辑代数逻辑代数，表达电路的功能主要，表达电路的功能主要是功能表、真值表、逻辑表达式以及波形图。是功能表、真值表、逻辑表达式以及波形图。数字系统一般容易设计。数字系统一般容易设计。信息的处理、存储和传输能力更强。信息的处理、存储和传输能力更强。数字电路抗干扰能力强。数字电路抗干扰能力强。数字电路容易制造在数字电路容易制造在IC芯片上

8、。芯片上。20.1.1 数制数制20.1 数制和脉冲信号数制和脉冲信号 数制是人们对事物数量计数的一种统计规律数制是人们对事物数量计数的一种统计规律。在日。在日常生活中最常用的是十进制，但在计算机中，由于其电常生活中最常用的是十进制，但在计算机中，由于其电气元件最易实现的是两种稳定状态：器件的气元件最易实现的是两种稳定状态：器件的“开开”与与“关关”，电平的，电平的“高高”与与“低低”。因此，采用二进制数的。因此，采用二进制数的“0”和和“1”可以很方便地表示机内的数据运算与存储。可以很方便地表示机内的数据运算与存储。在编程时，为了方便阅读和书写，人们还经常用八进制在编程时，为了方便阅读和书写

9、，人们还经常用八进制数或十六进制来表示二进制数。虽然一个数可以用不同数或十六进制来表示二进制数。虽然一个数可以用不同计数制形式表示它的大小，但该数的量值则是相等的。计数制形式表示它的大小，但该数的量值则是相等的。 利用利用基数基数和和位权位权的概念，可以把的概念，可以把R进制数进制数N用下列形式用下列形式表示表示(N)RK n-1 R n-1K1R1K0R0K-1 R-1K-m R-m其中：其中：m、n为正整数，为正整数，n代表整数部分的位数；代表整数部分的位数；m代表小数代表小数部分的位数；部分的位数；Ki代表代表R进制中的任一个数码，进制中的任一个数码，0KiR-1。20. 1.1.1 进

10、位计数制进位计数制 (1) 基数基数R(Radix)：它代表计数制中所用到的数码个数。如：它代表计数制中所用到的数码个数。如:十进制计数中用到十进制计数中用到09共十个数码，基数共十个数码，基数R=10；而二进制计数；而二进制计数中用到中用到0和和1两个数码，基数两个数码，基数R=2 。一般地说，基数为。一般地说，基数为R的计数制的计数制(简称简称R进制进制)中，包含中，包含0、1、R-1个数码，进位规律为个数码，进位规律为“逢逢R进进1”。 (2) 位权位权W(Weight)：进位计数制中，某个数位的值是由这一：进位计数制中，某个数位的值是由这一位的数码值乘以处在这一位的位的数码值乘以处在这

11、一位的固定常数决定固定常数决定的，通常的，通常把这一固定把这一固定常数称之为位权值，简称位权常数称之为位权值，简称位权。各位的位权是以。各位的位权是以R为底的幂。如为底的幂。如十进制数基数十进制数基数R=10，则个位、十位、百位上的位权分别为，则个位、十位、百位上的位权分别为10 0，10 1，10 2。2. 二进制数二进制数 二进制数，二进制数，R2，Ki取取0或或1，进位规律为，进位规律为“逢逢2进进1”。任一。任一个二进制数个二进制数N可表示为可表示为:(N)2K n-1 2 n-1K n-2 2 n-2K121K020-1-1K-m 2-m 例如：例如：(1001.101)2=1230

12、2202112012-102-2+ 12-320.1.1.2 常用数制常用数制1. 十进制数十进制数 十进制，十进制，R10，Ki可取可取09共共10个数码中的任意个数码中的任意1个，进位个，进位规律为规律为“逢逢10进进1”。任意一个十进制数。任意一个十进制数N可以表示为可以表示为: (N)10K n-1 10 n-1K n-2 10 n-2K1101K0100K-1 10-1K-m 10-m 例如：例如：(258.91)10210251018100910-1110-24. 十六进制数十六进制数 十六进制数，十六进制数，16，i可取可取015共共16个数码中的任一个数码中的任一个，其中个，其

13、中1015分别用分别用A、B、C、D、E、F表示，进位规律为表示，进位规律为“逢逢16进进1”。任意一个十六进制数可表示为。任意一个十六进制数可表示为:(N)16K n-1 16 n-1K n-2 16 n-2K1161K0160K-1 16-1K-m 16 m 例如：例如：(2D0C.A)162163131620161121601016 -13. 八进制数八进制数 八进制，八进制，R8，Ki可取可取07共共8个数码中的任意个数码中的任意1个，进位个，进位规律为规律为“逢逢8进进1”。任意一个八进制数。任意一个八进制数N可以表示为可以表示为: (N)8K n-1 8 n-1K n-2 8 n-

14、2K181K080K-1 8-1K-m 8-m 例如：例如：(246.12)828248168018-128-2为为避避免免混混淆淆，除除用用(N)R的的方方法法区区分分不不同同进进制制数数外外，还还常用常用数字后加字母数字后加字母作为标注。作为标注。字母字母B(Binary)表示二进制数表示二进制数;字字母母Q(Octal的的缩缩写写为为字字母母O，为为区区别别数数字字0故故写写成成Q)表示八进制数表示八进制数;字母字母D(Decimal)或或不加字母不加字母表示十进制数表示十进制数;字母字母H(Hexadecimal)表示十六进制数。表示十六进制数。 二、八、十、十六进制数码对应表二、八、

15、十、十六进制数码对应表20.1.1.3 各种进制数间的相互转换各种进制数间的相互转换1. 各种进制数转换成十进制数各种进制数转换成十进制数 各种进制数转换成十进制数的方法是：将各进制数先按权展各种进制数转换成十进制数的方法是：将各进制数先按权展成多项式，再利用十进制运算法则求和，即可得到该数对应的十成多项式，再利用十进制运算法则求和，即可得到该数对应的十进制数。进制数。例例1: 将数将数1001.101B，246.12Q，2D07.AH转换为十进制数。转换为十进制数。1001.101B12302202112012102-212-3810.50.1259.625246.12Q2824816801

16、8-128-21283260.1250.03125166.156252D07.AH216313162016171601016-18192332870.62511527.6252.十进制数转换为二、八、十六进制数十进制数转换为二、八、十六进制数 1)整数部分转换：整数部分转换：除除R取余法取余法2)小数部分转换：小数部分转换：乘乘R取整法，取整法，取规定位数。取规定位数。168.68610101000.10101B168.686250.53716Q168.686A8.AF9DBH3.二进制数与八进制数之间的相互转换二进制数与八进制数之间的相互转换可采用“合3为1”的原则，即从小数点开始分别向左、

17、右两边各以3位为1组进行二八换算；若不足3位的以0补足，便可将二进制数转换为八进制数。例:将1111011.0101B转换为八进制数。解:根据“合3为1”和“不足3位以0补足”的原则，将此二进制数书写为：001111011.01010017324因此，其结果为1111011.0101B173.24Q。例:将1357.246Q转换成二进制数。解:根据“1分为3”的原则，可将该八进制数书写为：1357.26001011101111010100110其结果为1357.246Q1011101111.01010011B。4.二进制数与十六进制数之间的相互转换二进制数与十六进制数之间的相互转换可采用“合4

18、为1”的原则，从小数点开始分别向左、右两边各以4位为1组进行二十六换算；若不足4位以0补足，便可将二进制数转换为十六进制数。例:将1101000101011.001111B转换成十六进制数。解:根据“合4为1”的原则，可将该二进制数书写为：0001101000101011001111001A2B3C其结果为1101000101011.001111B=1A2B.3CH。例:将4D5E.6FH转换成二进制数。解:根据“1分为4”的原则，可将该十六进制数书写为：4D5E6F010011010101111001101111其结果为4D5E.6FH100110101011110.01101111B。20

19、.1.1.4 二进制算术运算二进制算术运算 二进制数不仅物理上容易实现，而且算术运算也比较简单，其加、减法遵循“逢2进1”、“借1当2”的原则。1. 二进制加法二进制加法1位二进制数的加法规则为:0000111011110(有进位)例:求11001010B11101B。解:被加数11001010加数11101进位)00110000和11100111则11001010B11101B11100111B。由此可见，两个二进制数相加时，每1位有3个数参与运算(本位被加数、加数、低位进位)，从而得到本位和以及向高位的进位。 2. 二进制减法二进制减法1位二进制数减法规则为:101110000011(有借

20、位)例:求10101010B10101B。解:被减数10101010减数10101借位)00101010差10010101则10101010B10101B10010101B。 3.二进制乘法二进制乘法1位二进制乘法规则为:000010100111例:求110011B1011B。解:被乘数110011乘数)1011110011110011000000)110011积1000110001则110011B1011B1000110001B。4.二进制除法二进制除法二进制除法的运算过程类似于十进制除法的运算过程。例:求100100B101B。解:00011110110010010110001011101

21、011则100100B101B=111B，余1B。脉冲信号脉冲信号脉冲信号脉冲信号正脉冲：正脉冲：正脉冲：正脉冲：脉冲跃变后的值比初始值高脉冲跃变后的值比初始值高负脉冲：负脉冲：负脉冲：负脉冲：脉冲跃变后的值比初始值低脉冲跃变后的值比初始值低如：如：如：如：0 0+3V+3V0 0-3V-3V正脉冲正脉冲正脉冲正脉冲0 0+3V+3V0 0-3V-3V负脉冲负脉冲负脉冲负脉冲 脉冲信号脉冲信号脉冲信号脉冲信号是一种跃变信号，并且持续时间短暂。是一种跃变信号，并且持续时间短暂。是一种跃变信号，并且持续时间短暂。是一种跃变信号，并且持续时间短暂。20.1.2 20.1.2 脉冲信号脉冲信号脉冲幅度

22、脉冲幅度脉冲幅度脉冲幅度 A A：脉冲信号变化的最大值：脉冲信号变化的最大值：脉冲信号变化的最大值：脉冲信号变化的最大值脉冲上升沿脉冲上升沿脉冲上升沿脉冲上升沿 t tr r ：从脉冲幅值：从脉冲幅值10%上升到上升到90%所需时间所需时间脉冲周期脉冲周期脉冲周期脉冲周期 T T ：周期性脉冲信号相邻两个上升沿（或下降沿）的脉：周期性脉冲信号相邻两个上升沿（或下降沿）的脉：周期性脉冲信号相邻两个上升沿（或下降沿）的脉：周期性脉冲信号相邻两个上升沿（或下降沿）的脉 冲幅度的冲幅度的冲幅度的冲幅度的10%10%两点之间的时间间隔两点之间的时间间隔两点之间的时间间隔两点之间的时间间隔脉冲下降沿脉冲下

23、降沿脉冲下降沿脉冲下降沿 t tf f ：从脉冲幅值从脉冲幅值90%下降到下降到10%所需时间所需时间脉冲宽度脉冲宽度脉冲宽度脉冲宽度 t tp p ：从上升沿的脉冲幅度：从上升沿的脉冲幅度：从上升沿的脉冲幅度：从上升沿的脉冲幅度50%50%到下降沿的脉冲幅度到下降沿的脉冲幅度到下降沿的脉冲幅度到下降沿的脉冲幅度50%50% 所需时间所需时间所需时间所需时间脉冲信号的部分参数：脉冲信号的部分参数：脉冲信号的部分参数：脉冲信号的部分参数：A0.9A0.5A0.1AtptrtfT实际的矩形波实际的矩形波实际的矩形波实际的矩形波20.2 基本门电路及其组合基本门电路及其组合 逻辑门电路是数字电路中最

24、基本的逻辑元件。逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件。逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件。逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件。 所谓所谓门门就是一种开关，它能按照一定的条件去控制就是一种开关，它能按照一定的条件去控制信号的通过或不通过。信号的通过或不通过。 门电路的输入和输出之间存在一定的逻辑关系门电路的输入和输出之间存在一定的逻辑关系(因因果关系果关系)，所以门电路又称为，所以门电路又称为逻辑门电路逻辑门电路。20.2.1 逻辑门电路的基本概念逻辑门电路的基本概念 基本逻辑关系为基本逻辑关系为“ “与与与与” ”、“ “或或或或” ”、“ “非非非非” ”三种。三种。 下面通过例子

25、说明逻辑电路的概念及下面通过例子说明逻辑电路的概念及“ “与与与与” ”、“ “或或或或” ”、“ “非非非非” ”的意义。的意义。220V+- 设：开关断开、灯不亮用逻辑设：开关断开、灯不亮用逻辑设：开关断开、灯不亮用逻辑设：开关断开、灯不亮用逻辑 “ “0”0”表示，开关闭表示，开关闭表示，开关闭表示，开关闭合、灯亮用合、灯亮用合、灯亮用合、灯亮用 逻辑逻辑逻辑逻辑“ “1”1”表示。表示。表示。表示。逻辑表达式逻辑表达式逻辑表达式逻辑表达式： Y = A B1. “与与”逻辑关系逻辑关系 “ “与与与与” ”逻辑关系是指当决定某事件的条件全部具备逻辑关系是指当决定某事件的条件全部具备逻辑

26、关系是指当决定某事件的条件全部具备逻辑关系是指当决定某事件的条件全部具备时，该事件才发生。时，该事件才发生。时，该事件才发生。时，该事件才发生。000101110100ABYBYA状态表状态表状态表状态表BY220VA+-2. “或或”逻辑关系逻辑关系 “ “或或或或” ”逻辑关系是指当决定某事件的条件之一具备逻辑关系是指当决定某事件的条件之一具备逻辑关系是指当决定某事件的条件之一具备逻辑关系是指当决定某事件的条件之一具备时，该事件就发生。时，该事件就发生。时，该事件就发生。时，该事件就发生。逻辑表达式：逻辑表达式：逻辑表达式：逻辑表达式： Y = A + B状态表状态表状态表状态表00011

27、1110110ABY3. “非非”逻辑关系逻辑关系 “非非”逻辑关系是否定或相反的意思。逻辑关系是否定或相反的意思。逻辑关系是否定或相反的意思。逻辑关系是否定或相反的意思。逻辑表达式：逻辑表达式：逻辑表达式：逻辑表达式：Y = A状态表状态表状态表状态表101AY0Y220VA+-R 由电子电路实现逻辑运算时，它的输入和输出信号由电子电路实现逻辑运算时，它的输入和输出信号由电子电路实现逻辑运算时，它的输入和输出信号由电子电路实现逻辑运算时，它的输入和输出信号都是用电位（或称电平）的都是用电位（或称电平）的都是用电位（或称电平）的都是用电位（或称电平）的高低高低高低高低表示的。表示的。表示的。表

28、示的。高电平和低电高电平和低电高电平和低电高电平和低电平都不是一个固定的数值，而是有一定的变化范围平都不是一个固定的数值，而是有一定的变化范围平都不是一个固定的数值，而是有一定的变化范围平都不是一个固定的数值，而是有一定的变化范围。 门电路是用以实现逻辑关系的电子电路，与前面所门电路是用以实现逻辑关系的电子电路，与前面所门电路是用以实现逻辑关系的电子电路，与前面所门电路是用以实现逻辑关系的电子电路，与前面所讲过的基本逻辑关系相对应。讲过的基本逻辑关系相对应。讲过的基本逻辑关系相对应。讲过的基本逻辑关系相对应。 门电路主要有：与门、或门、非门、与非门、或非门电路主要有：与门、或门、非门、与非门、

29、或非门电路主要有：与门、或门、非门、与非门、或非门电路主要有：与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门、门、异或门、门、异或门、门、异或门、同或门同或门同或门同或门等。等。等。等。20.2.2 分立元件基本逻辑门电路分立元件基本逻辑门电路 电平的高低一电平的高低一般用般用“1”和和“0”两种状态区别，若两种状态区别，若规定规定高电平为高电平为“1”，低电平为，低电平为“0”则称为则称为正逻正逻辑辑。反之则称为。反之则称为负负逻辑逻辑。若无特殊说。若无特殊说明，均采用正逻辑。明，均采用正逻辑。100VUCC高电平高电平低电平低电平1. 二极管二极管“与与” 门电路门电路 (1) (1) 电路电路

30、电路电路(2) (2) 工作原理工作原理工作原理工作原理 输入输入A、B、C全为高电平全为高电平“1”，输出输出 Y 为为“1”。 输入输入A、B、C不全为不全为“1”，输出输出 Y 为为“0”。0V0V0V0V0V3V+U 12VRDADCABYDBC3V3V3V0V00000010101011001000011001001111ABYC“ “与与与与” ” 门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表0V3V(3) (3) 逻辑关系：逻辑关系：逻辑关系：逻辑关系： “ “与与与与” ” 逻辑逻辑即：有即：有“0”出出“0”， 全全“1”出出“1”Y=A B C逻辑逻辑逻辑逻辑表达式表达

31、式表达式表达式： 逻辑逻辑逻辑逻辑符号符号符号符号：&ABYC00000010101011001000011001001111ABYC“ “与与与与” ” 门逻辑门逻辑门逻辑门逻辑状态表状态表状态表状态表2. 二极管二极管“或或” 门电路门电路 (1) (1) 电路电路电路电路0V0V0V0V0V3V3V3V3V0V00000011101111011001011101011111ABYC“ “或或或或” ” 门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表3V3V-U 12VRDADCABYDBC(2) (2) 工作原理工作原理工作原理工作原理 输入输入A、B、C全为低电平全为低电平“0”，输

32、出输出 Y 为为“0”。 输入输入A、B、C有一个为有一个为“1”，输出输出 Y 为为“1”。(3) 逻辑关系逻辑关系：“ “或或或或” ”逻辑逻辑即：有即：有“1”出出“1”， 全全“0”出出“0”Y=A+B+C逻辑逻辑逻辑逻辑表达式表达式表达式表达式： 逻辑逻辑逻辑逻辑符号符号符号符号：ABYC 100000011101111011001011101011111ABYC“ “或或或或” ” 门逻辑门逻辑门逻辑门逻辑状态表状态表状态表状态表3. 晶体管晶体管“非非” 门电路门电路+UCC-UBBARKRBRCYT 1 0截止截止截止截止饱和饱和(2) 逻辑逻辑表达式表达式：Y=A“0”10“

33、1” (1) (1) 电路电路电路电路“0”“1”AY“ “非非非非” ” 门逻辑门逻辑门逻辑门逻辑状态表状态表状态表状态表逻辑逻辑符号符号1AY1. 与非门电路与非门电路有有“0”出出“1”，全，全“1”出出“0”“ “与与与与” ”门门门门&ABCY&ABC“ “与非与非与非与非” ”门门门门00010011101111011001011101011110ABYC“ “与非与非与非与非” ” 门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表Y=A B C逻辑表达式逻辑表达式逻辑表达式逻辑表达式: : 1Y“ “非非非非” ”门门门门20.2.3 基本逻辑门电路的组合基本逻辑门电路的组合2.

34、 或非门电路或非门电路Y&ABC“ “或非或非或非或非” ”门门门门1Y“ “或或或或” ”门门门门ABC 1有有“1”出出“0”，全，全“0”出出“1”00010010101011001000011001001110ABYC“ “或非或非或非或非” ” 门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表Y=A+B+C逻辑表达式逻辑表达式逻辑表达式逻辑表达式: : “ “非非非非” ”门门门门例：根据输入波形画出输出波形例：根据输入波形画出输出波形例：根据输入波形画出输出波形例：根据输入波形画出输出波形ABY1有有“0”出出“0”，全全“1”出出“1”有有“1”出出“1”，全全“0”出出“0”&

35、ABY1 1ABY2Y2ABC&1&D1Y3. 与或非门电路与或非门电路Y=AB+CD逻辑表达式逻辑表达式逻辑表达式逻辑表达式: : 1&YABCD逻辑符号逻辑符号逻辑表达式逻辑表达式Y= A Y= A B = ABB = AB与逻辑状态表与逻辑状态表与逻辑与逻辑ABY101101000010ABY 逻辑符号逻辑符号逻辑表达式逻辑表达式Y= A Y= A + + B B或逻辑状态表或逻辑状态表或逻辑或逻辑ABY 1逻辑符号逻辑符号ABY101101001110非逻辑非逻辑非逻辑真值表非逻辑真值表逻辑符号逻辑符号AY1AY0110逻辑表达式逻辑表达式Y= A Y= A 三、复合逻辑运算三、复合逻

36、辑运算与非逻辑运算与非逻辑运算Y=ABC或非逻辑运算或非逻辑运算Y=A+B+C与或非逻辑运算与或非逻辑运算Y=AB+CDY1ABC1&YABCDY&ABC20.3 TTL门电路门电路( (三极管三极管三极管三极管三极管逻辑门电路三极管逻辑门电路三极管逻辑门电路三极管逻辑门电路) ) TTL门电路是门电路是双极型集成电路双极型集成电路，与分立元件，与分立元件相比，相比，具有速度快、可靠性高和微型化等优点具有速度快、可靠性高和微型化等优点，目前分立元件电路已被集成电路替代目前分立元件电路已被集成电路替代。下面介绍。下面介绍集成集成 “与非与非”门电路的工作原理、特性和参数。门电路的工作原理、特性和

37、参数。 T5Y R3R5AB CR4R2R1 T3 T4T2+5V T1输入级输入级输入级输入级中间级中间级中间级中间级输出级输出级输出级输出级20.3.1 TTL“与非与非”门电路门电路1. 1. 电路电路电路电路E2E3E1B等效电路等效电路等效电路等效电路C多发射极多发射极多发射极多发射极三极管三极管三极管三极管 T5Y R3R5AB CR4R2R1 T3 T4T2+5V T1(1) (1) 输入全为高电平输入全为高电平输入全为高电平输入全为高电平“ “1”(3.6V)1”(3.6V)时时时时2. 2. 工作原理工作原理工作原理工作原理4.3VT T2 2、T T5 5饱和导通饱和导通饱

38、和导通饱和导通钳位钳位2.1VE E结反偏结反偏结反偏结反偏截止截止截止截止“0”(0.3V) 负载电流负载电流负载电流负载电流（灌电流）（灌电流）（灌电流）（灌电流）输入全高输入全高“1”,输出为输出为低低“0”1VT1R1+Ucc T4 T5Y R3R5AB CR4R2R1 T3 T4T2+5V T12. 2. 工作原理工作原理工作原理工作原理1VT T2 2、T T5 5截止截止截止截止 负载电流负载电流负载电流负载电流（拉电流）（拉电流）（拉电流）（拉电流）(2) (2) 输入端有任一低电平输入端有任一低电平输入端有任一低电平输入端有任一低电平“ “0”(0.3V)0”(0.3V)(0

39、.3V)“1”“0”输入有低输入有低“0”输出为输出为高高“1” 流过流过 E结的电结的电流为正向电流流为正向电流5VVY 5-0.7-0.7 =3.6V有有有有“ “0”0”出出出出“ “1”1”全全全全“ “1”1”出出出出“ “0”0”“与非与非”逻辑关系逻辑关系00010011101111011001011101011110ABYC“ “与非与非与非与非” ” 门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表Y=A B C逻辑表达式逻辑表达式逻辑表达式逻辑表达式: : Y&ABC“ “与非与非与非与非” ”门门门门74LS00、74LS20管脚排列示意图管脚排列示意图&12111098

40、14133456712&UCC4B4A4Y3B3A3Y1B1A1Y2B2A2Y GND(a)74LS001211109814133456712&UCC2D3C2BNC 2A2Y1B1ANC1D1C1Y GND74LS20(b)(1) (1) 电压传输特性：电压传输特性：电压传输特性：电压传输特性：输出电压输出电压输出电压输出电压 U UOO与输入电压与输入电压与输入电压与输入电压 U Ui i的关系。的关系。的关系。的关系。C CD DE E3. TTL“3. TTL“与非与非与非与非” ”门特性及参数门特性及参数门特性及参数门特性及参数电压传输特性电压传输特性电压传输特性电压传输特性测试电路

41、测试电路测试电路测试电路A AB BO O1 12 23 31 12 23 34 4 U Ui i /V/VU UOO/V/V&+5V+5VU Ui iU Uo oV VV VA AB BC CD DE E(2) TTL“(2) TTL“与非与非与非与非” ”门的参门的参门的参门的参数数数数电压传输特性电压传输特性电压传输特性电压传输特性典型值典型值典型值典型值3.6V3.6V， 2.4V2.4V为合格为合格为合格为合格典型值典型值典型值典型值0.3V0.3V， 0.4V0.4V为合格为合格为合格为合格输出高电平电压输出高电平电压输出高电平电压输出高电平电压U UOHOH输出低电平电压输出低电

42、平电压输出低电平电压输出低电平电压U UOLOL输出高电平输出高电平输出高电平输出高电平电压电压电压电压U UOHOH和输出低电平电压和输出低电平电压和输出低电平电压和输出低电平电压U UOLOLU UOO/V/VO O1 12 23 31 12 23 34 4 U Ui i /V/VABDE低电平噪声容限电压低电平噪声容限电压低电平噪声容限电压低电平噪声容限电压U UNLNL保证输出高电平电保证输出高电平电保证输出高电平电保证输出高电平电压不低于额定值压不低于额定值压不低于额定值压不低于额定值90%90%的条的条的条的条件下所允许叠加在输入低件下所允许叠加在输入低件下所允许叠加在输入低件下所

43、允许叠加在输入低电平电压上的最大噪声电平电压上的最大噪声电平电压上的最大噪声电平电压上的最大噪声（或干扰）电压。（或干扰）电压。（或干扰）电压。（或干扰）电压。U UNLNL= =U UOFF OFF U UILIL允许叠加干扰允许叠加干扰定量说明门电路抗干扰能力定量说明门电路抗干扰能力定量说明门电路抗干扰能力定量说明门电路抗干扰能力UOFF U UOFFOFF是保证输出为额定是保证输出为额定是保证输出为额定是保证输出为额定高电平的高电平的高电平的高电平的90%90%时所对应的时所对应的时所对应的时所对应的最大输入低电平电压最大输入低电平电压最大输入低电平电压最大输入低电平电压。0.9UOH输

44、入输入输入输入低电平低电平低电平低电平电压电压电压电压U UILILO O1231234 Ui /V/VU UOO/V/V输入输入输入输入高电平高电平高电平高电平电压电压电压电压U UIHIHAB高电平噪声容限电压高电平噪声容限电压高电平噪声容限电压高电平噪声容限电压UNH保证输出低电平保证输出低电平保证输出低电平保证输出低电平电压的条件下所允许叠电压的条件下所允许叠电压的条件下所允许叠电压的条件下所允许叠加在输入高加在输入高加在输入高加在输入高 电平电压电平电压电平电压电平电压上的最大噪声（或干扰）上的最大噪声（或干扰）上的最大噪声（或干扰）上的最大噪声（或干扰）电压。电压。电压。电压。UN

45、H=UIHUON允许叠加干扰允许叠加干扰允许叠加干扰允许叠加干扰定量说明门电路抗干扰能力定量说明门电路抗干扰能力定量说明门电路抗干扰能力定量说明门电路抗干扰能力 UON是保证输出为额定是保证输出为额定低电平时所对应的低电平时所对应的最小输最小输入高电平电压入高电平电压。DEO O1231234 Ui /V/VU UOO/V/VUON 指一个指一个指一个指一个“ “与非与非与非与非” ”门能带同类门的最大数目，它表示门能带同类门的最大数目，它表示门能带同类门的最大数目，它表示门能带同类门的最大数目，它表示带负载的能力。对于带负载的能力。对于带负载的能力。对于带负载的能力。对于TTL“TTL“与非

46、与非与非与非” ”门门门门 N NOO 8 8。输入高电平电流输入高电平电流输入高电平电流输入高电平电流 I IIHIH和输入低电平电流和输入低电平电流和输入低电平电流和输入低电平电流 I IILIL 当某一输入端接当某一输入端接当某一输入端接当某一输入端接高电平高电平高电平高电平，其余输入端接低电，其余输入端接低电，其余输入端接低电，其余输入端接低电 平时平时平时平时, ,流入该输入端的电流，流入该输入端的电流，流入该输入端的电流，流入该输入端的电流，称为高电平输入电流称为高电平输入电流称为高电平输入电流称为高电平输入电流 I IIHIH( ( A)A)。 当某一输入端接当某一输入端接当某一

47、输入端接当某一输入端接低电平低电平低电平低电平，其余输入端接高电平时其余输入端接高电平时其余输入端接高电平时其余输入端接高电平时, ,流出该输入端的电流，流出该输入端的电流，流出该输入端的电流，流出该输入端的电流，称为低电平输入电流称为低电平输入电流称为低电平输入电流称为低电平输入电流 I IILIL(mA(mA) )。扇出系数扇出系数扇出系数扇出系数N NOO20.3.2 三态输出三态输出“与非与非”门门当控制端为当控制端为当控制端为当控制端为高电平高电平高电平高电平“ “1”1”时，实现正时，实现正时，实现正时，实现正常的常的常的常的“ “与非与非与非与非” ”逻辑关系逻辑关系逻辑关系逻辑

48、关系 Y Y = = A BA B“1”控制端控制端 DE1. 1. 电路电路电路电路 D截止截止截止截止 T5Y R3R5AB R4R2R1 T3 T4T2+5V T1“0”控制端控制端 DE T5Y R3R5AB R4R2R1 T3 T4T2+5V T1导通导通导通导通1V1V当控制端为低当控制端为低当控制端为低当控制端为低电平电平电平电平“ “0”0”时，时，时，时，输出输出输出输出 Y Y 处于开处于开处于开处于开路状态，也称路状态，也称路状态，也称路状态，也称为为为为高阻状态高阻状态高阻状态高阻状态。&YEBA逻辑符号逻辑符号 0 高阻高阻0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1

49、11 1 1 0 表示任意态表示任意态表示任意态表示任意态三态输出三态输出三态输出三态输出“ “与非与非与非与非” ”状态表状态表状态表状态表ABEY功能表功能表输出高阻输出高阻输出高阻输出高阻三态门应用：三态门应用：三态门应用：三态门应用：可实现用可实现用可实现用可实现用一条一条一条一条总线分时传送几个不总线分时传送几个不总线分时传送几个不总线分时传送几个不同的数据或控制信号。同的数据或控制信号。同的数据或控制信号。同的数据或控制信号。“1”“0”“0”如图所示如图所示如图所示如图所示: :总总总总线线线线&A A1 1B B1 1E E1 1&A A2 2B B2 2E E2 2&A A3

50、 3B B3 3E E3 3A1 B120. 4. 1 CMOS“非门非门”电路电路AYT2+UDDT1N 沟道沟道P 沟道沟道GGDSS20.4 CMOS门电路门电路 PMOSPMOS管管管管NMOSNMOS管管管管CMOS CMOS 管管管管负载管负载管负载管负载管驱动管驱动管驱动管驱动管( (互补对称管互补对称管互补对称管互补对称管) )A A=“1”=“1”时，时，时，时，T T1 1导通，导通，导通，导通， T T2 2截止，截止，截止，截止，Y Y=“0”=“0”A A=“0”=“0”时，时，时，时，T T1 1截止，截止，截止，截止， T T2 2导通，导通，导通，导通，Y Y=

51、“1”=“1”Y= AY= A( (互补对称管互补对称管互补对称管互补对称管) )T4 与与 T3 并联并联;T1 与与 T2 串联；串联； 当当 AB 都是高电平时都是高电平时,T1与与T2 同时导通，同时导通，T4 与与T3 同时截止同时截止,输出输出Y为为低电平低电平。 当当AB中有一个是低电平中有一个是低电平时，时，T1与与T2中有一个截止，中有一个截止，T4与与T3中有一个导通中有一个导通, 输出输出Y 为为高电平高电平。20. 4. 2 CMOS“与非与非门门”电路电路ABT4T3T1T2+UDDY1. 1. 电路电路电路电路2. 2. 工作原理工作原理工作原理工作原理BT4T3T

52、1T2AY 当当 AB 中中有一个是高电有一个是高电平时平时，T1与与 T2中有一个导通，中有一个导通，T4与与 T3中有一个截止，输出中有一个截止，输出 Y 为为低电平低电平。 当当AB都都是是低低电电平平时时，T1 与与 T2 同同时时截截止止，T4 与与 T3 同同时导通；输出时导通；输出 Y 为为高电平高电平。20. 4. 3 CMOS“或非门或非门”电路电路1. 1. 电路电路电路电路2. 2. 工作原理工作原理工作原理工作原理(1) (1) 静态功耗低（每门只有静态功耗低（每门只有静态功耗低（每门只有静态功耗低（每门只有0.01mW, TTL0.01mW, TTL每门每门每门每门1

53、0mW)10mW)(2) (2) 抗干扰能力强抗干扰能力强抗干扰能力强抗干扰能力强(3) (3) 扇出系数大扇出系数大扇出系数大扇出系数大(4) (4) 允许电源电压范围宽允许电源电压范围宽允许电源电压范围宽允许电源电压范围宽 ( 3 18V )( 3 18V )(1) (1) 速度快速度快速度快速度快(2) (2) 抗干扰能力强抗干扰能力强抗干扰能力强抗干扰能力强(3) (3) 带负载能力强带负载能力强带负载能力强带负载能力强20.5 20.5 逻辑代数逻辑代数 逻辑代数逻辑代数逻辑代数逻辑代数（又称布尔代数）（又称布尔代数）（又称布尔代数）（又称布尔代数），它是分析设计逻辑电它是分析设计逻

54、辑电它是分析设计逻辑电它是分析设计逻辑电路的路的路的路的数学工具数学工具数学工具数学工具。虽然它和普通代数一样也用字母表示变。虽然它和普通代数一样也用字母表示变。虽然它和普通代数一样也用字母表示变。虽然它和普通代数一样也用字母表示变量，量，量，量，但变量的取值只有但变量的取值只有但变量的取值只有但变量的取值只有“ “0”0”，“ “1”1”两种，分别称为逻两种，分别称为逻两种，分别称为逻两种，分别称为逻辑辑辑辑“ “0”0”和逻辑和逻辑和逻辑和逻辑“ “1”1”。这里这里这里这里“ “0”0”和和和和“ “1”1”并不表示数量并不表示数量并不表示数量并不表示数量的大小，而是表示两种的大小，而是

55、表示两种的大小，而是表示两种的大小，而是表示两种相互对立相互对立相互对立相互对立的逻辑状态。的逻辑状态。的逻辑状态。的逻辑状态。 逻辑代数所表示的只是逻辑代数所表示的只是逻辑代数所表示的只是逻辑代数所表示的只是逻辑关系逻辑关系逻辑关系逻辑关系，而不是数量关而不是数量关而不是数量关而不是数量关系。这是它与普通代数的本质区别系。这是它与普通代数的本质区别系。这是它与普通代数的本质区别系。这是它与普通代数的本质区别。1. 1. 常量与变量的关系常量与变量的关系常量与变量的关系常量与变量的关系20. 5. 1 逻辑代数运算法则逻辑代数运算法则自等律自等律自等律自等律0-10-1律律律律重叠律重叠律重叠

56、律重叠律还原律还原律还原律还原律互补律互补律互补律互补律普通代数普通代数普通代数普通代数不适用！不适用！不适用！不适用！证证证证: :结合律结合律结合律结合律分配律分配律分配律分配律A+1=1 A A=A.2. 2. 逻辑代数的基本运算法则逻辑代数的基本运算法则逻辑代数的基本运算法则逻辑代数的基本运算法则交换律交换律交换律交换律110011111100反演律反演律反演律反演律列状态表证明：列状态表证明：AB00011011111001000000由此反演律能推广到由此反演律能推广到n个变量：个变量：吸收律吸收律吸收律吸收律(1) A+AB = A (2) A(A+B) = A对偶式对偶式对偶式

57、对偶式（1）举例）举例对偶关系：对偶关系：对偶关系：对偶关系：将某逻辑表达式中的将某逻辑表达式中的将某逻辑表达式中的将某逻辑表达式中的与与与与( )( )换成或换成或换成或换成或 (+)(+)，或，或，或，或(+)(+)换成与换成与换成与换成与( )( )，得到一个新的逻辑表达式，即为原逻辑得到一个新的逻辑表达式，即为原逻辑得到一个新的逻辑表达式，即为原逻辑得到一个新的逻辑表达式，即为原逻辑式的式的式的式的对偶式对偶式对偶式对偶式。若原逻辑恒等式成立，则其对偶式也成立。若原逻辑恒等式成立，则其对偶式也成立。若原逻辑恒等式成立，则其对偶式也成立。若原逻辑恒等式成立，则其对偶式也成立。逻辑运算的顺

58、序：逻辑运算的顺序： 先先括号内括号内逻辑运算，后逻辑运算，后括号外括号外运算；先运算；先一元一元函数运函数运算（逻辑非），后算（逻辑非），后二元二元函数运算（逻辑与，逻辑或）；函数运算（逻辑与，逻辑或）；先逻辑先逻辑与与运算，后逻辑运算，后逻辑或或运算。运算。证明证明：A+AB = A（3）（4）对偶式对偶式对偶式对偶式（5）（6）对偶式对偶式对偶式对偶式（3）举例）举例（5）举例）举例 用有限个与、或、非逻辑运算符，按某种逻辑关系用有限个与、或、非逻辑运算符，按某种逻辑关系将逻辑变量将逻辑变量A、B、C、. .连接起来，所得的表达式：连接起来，所得的表达式：Y = f（A、B、C、.）称为

59、称为逻辑函数逻辑函数。 取值：逻辑取值：逻辑0、逻辑、逻辑1。逻辑。逻辑0和逻辑和逻辑1不代表不代表数值大数值大小小，仅表示相互矛盾、相互对立的，仅表示相互矛盾、相互对立的两种逻辑状态两种逻辑状态一、逻辑函数一、逻辑函数20. 5. 2 逻辑函数的表示方法逻辑函数的表示方法表示方法表示方法表示方法表示方法逻辑式逻辑式逻辑式逻辑式逻辑状态表逻辑状态表逻辑状态表逻辑状态表逻辑图逻辑图逻辑图逻辑图 卡诺图卡诺图卡诺图卡诺图下面举例说明这四种表示方法。下面举例说明这四种表示方法。 例：例：例：例：有一有一有一有一T T形走廊，在相会处有一路灯，在进入走形走廊，在相会处有一路灯，在进入走形走廊，在相会处

60、有一路灯，在进入走形走廊，在相会处有一路灯，在进入走廊的廊的廊的廊的A A、B B、C C三地各有控制开关，都能独立进行控制。三地各有控制开关，都能独立进行控制。三地各有控制开关，都能独立进行控制。三地各有控制开关，都能独立进行控制。任意闭合一个开关，灯亮；任意闭合一个开关，灯亮；任意闭合一个开关，灯亮；任意闭合一个开关，灯亮；任意闭合两个开关，灯灭；任意闭合两个开关，灯灭；任意闭合两个开关，灯灭；任意闭合两个开关，灯灭；三个开关同时闭合，灯亮。三个开关同时闭合，灯亮。三个开关同时闭合，灯亮。三个开关同时闭合，灯亮。设设设设A A、B B、C C代表三个开关代表三个开关代表三个开关代表三个开关

61、（输入变量）；（输入变量）；（输入变量）；（输入变量）；Y Y 代表灯（输出变量）。代表灯（输出变量）。代表灯（输出变量）。代表灯（输出变量）。 1. 1. 逻辑状态表逻辑状态表逻辑状态表逻辑状态表设：设： 开关闭合其状态为开关闭合其状态为“1”，断开为，断开为“0”灯亮状态为灯亮状态为“1”，灯灭为，灯灭为“0”用输入、输出变量用输入、输出变量用输入、输出变量用输入、输出变量的逻辑状态的逻辑状态的逻辑状态的逻辑状态(“1”(“1”或或或或“ “0”)0”)以表格形式以表格形式以表格形式以表格形式来表示逻辑函数。来表示逻辑函数。来表示逻辑函数。来表示逻辑函数。三输入变量有八种组合状态三输入变量

62、有八种组合状态三输入变量有八种组合状态三输入变量有八种组合状态n n输入变量有输入变量有输入变量有输入变量有2 2n n种组合状态种组合状态种组合状态种组合状态 0 0 0 0 A A B B C Y Y0 0 1 10 1 0 10 1 1 01 0 0 11 0 1 01 1 0 01 1 1 1 2. 2. 逻辑式逻辑式逻辑式逻辑式取取 Y=“1”( 或或Y=“0” ) 列逻辑式列逻辑式取取 Y = “1” 用用用用“ “与与与与”“”“或或或或”“”“非非非非” ”等运算来表达逻辑函数的表等运算来表达逻辑函数的表等运算来表达逻辑函数的表等运算来表达逻辑函数的表达式。达式。达式。达式。(

63、1)由逻辑状态表写出逻辑式由逻辑状态表写出逻辑式 对应于对应于Y=1，若输入变量若输入变量若输入变量若输入变量为为为为“ “1”1”，则取输入变量本身，则取输入变量本身，则取输入变量本身，则取输入变量本身( (如如如如 A A ) )；若输入变量为若输入变量为若输入变量为若输入变量为“ “0”0”则则则则取其反变量取其反变量取其反变量取其反变量( (如如如如 A A ) )。一种组合中，输入变一种组合中，输入变量之间是量之间是“与与”关系，关系， 0 0 0 0 A A B B C Y Y0 0 1 10 1 0 10 1 1 01 0 0 11 0 1 01 1 0 01 1 1 1各组合之

64、间各组合之间各组合之间各组合之间是是是是“ “或或或或” ”关系关系关系关系反之，也可由逻辑式列出状态表。反之，也可由逻辑式列出状态表。反之，也可由逻辑式列出状态表。反之，也可由逻辑式列出状态表。 0 0 0 0 A A B B C Y Y0 0 1 10 1 0 10 1 1 01 0 0 11 0 1 01 1 0 01 1 1 1逻辑式：逻辑式：逻辑式：逻辑式： 3. 3. 逻辑图逻辑图逻辑图逻辑图YCBA&1CBA20. 5. 3 逻辑函数的化简逻辑函数的化简 由逻辑状态表直接写出的逻辑式及由此画出的逻辑由逻辑状态表直接写出的逻辑式及由此画出的逻辑由逻辑状态表直接写出的逻辑式及由此画出

65、的逻辑由逻辑状态表直接写出的逻辑式及由此画出的逻辑图，一般比较复杂；若图，一般比较复杂；若图，一般比较复杂；若图，一般比较复杂；若经过简化，则可使用较少的逻辑经过简化，则可使用较少的逻辑经过简化，则可使用较少的逻辑经过简化，则可使用较少的逻辑门实现同样的逻辑功能。门实现同样的逻辑功能。门实现同样的逻辑功能。门实现同样的逻辑功能。从而从而从而从而可节省器件，降低成本，可节省器件，降低成本，可节省器件，降低成本，可节省器件，降低成本，提高电路工作的可靠性。提高电路工作的可靠性。提高电路工作的可靠性。提高电路工作的可靠性。 利用逻辑代数变换，可用不同的门电路实现相同的利用逻辑代数变换，可用不同的门电

66、路实现相同的利用逻辑代数变换，可用不同的门电路实现相同的利用逻辑代数变换，可用不同的门电路实现相同的逻辑功能。逻辑功能。逻辑功能。逻辑功能。化简方法化简方法化简方法化简方法公式法公式法公式法公式法 卡诺图法卡诺图法卡诺图法卡诺图法 五种常用表达式五种常用表达式Y(AY(A、B B、C)C)“与与或或”式式“或或与与”式式“与非与非与非与非”式式 “或非或非或非或非”式式“与与或或非非”式式 表达式形式转换表达式形式转换1. 用用 “与非与非”门构成基本门电路门构成基本门电路(2)应用应用“与非与非”门构成门构成“或或”门门电路电路(1) 应用应用“与非与非”门构成门构成“与与”门电路门电路AY

67、&B&BAY&由逻辑代数运算法则：由逻辑代数运算法则：由逻辑代数运算法则：由逻辑代数运算法则：&YA(3) (3) 应用应用应用应用“ “与非与非与非与非” ”门构成门构成门构成门构成“ “非非非非” ”门电路门电路门电路门电路(4) (4) 用用用用“ “与非与非与非与非” ”门构成门构成门构成门构成“ “或非或非或非或非” ”门门门门YBA&由逻辑代数运算法则：由逻辑代数运算法则：例例1:化简化简2. 2. 应用逻辑代数运算法则化简应用逻辑代数运算法则化简应用逻辑代数运算法则化简应用逻辑代数运算法则化简（1 1）并项法）并项法）并项法）并项法例例2: 化简化简（2 2）配项法）配项法）配项

68、法）配项法例例3: 化简化简（3 3）加项法）加项法）加项法）加项法（4 4）吸收法）吸收法）吸收法）吸收法吸收吸收吸收吸收例例4: 化简化简例例5:化简化简吸收吸收吸收吸收吸收吸收吸收吸收吸收吸收吸收吸收吸收吸收吸收吸收 时序逻辑电路：时序逻辑电路：时序逻辑电路：时序逻辑电路：电路的输出状态不仅取决于电路的输出状态不仅取决于电路的输出状态不仅取决于电路的输出状态不仅取决于当时当时当时当时的的的的输入信号，而且与电路输入信号，而且与电路输入信号，而且与电路输入信号，而且与电路原来的状态原来的状态有关，有关，有关，有关，当输入信号消当输入信号消当输入信号消当输入信号消失后，电路状态仍维持不变。失

69、后，电路状态仍维持不变。失后，电路状态仍维持不变。失后，电路状态仍维持不变。这种电路这种电路这种电路这种电路具有存贮记忆功具有存贮记忆功具有存贮记忆功具有存贮记忆功能能能能。（第（第（第（第2121章）章）章）章）数字电路数字电路数字电路数字电路组合逻辑电路组合逻辑电路组合逻辑电路组合逻辑电路时序逻辑电路时序逻辑电路时序逻辑电路时序逻辑电路 组合逻辑电路：组合逻辑电路：组合逻辑电路：组合逻辑电路：任何时刻电路的输出状态只取决于任何时刻电路的输出状态只取决于任何时刻电路的输出状态只取决于任何时刻电路的输出状态只取决于该时刻的输入状态，而与该时刻该时刻的输入状态，而与该时刻该时刻的输入状态，而与该

70、时刻该时刻的输入状态，而与该时刻以前以前以前以前的电路状态无关。的电路状态无关。的电路状态无关。的电路状态无关。20. 6 组合逻辑电路的分析与设计组合逻辑电路的分析与设计组合逻辑电路框图组合逻辑电路框图组合逻辑电路框图组合逻辑电路框图X X1 1X Xn nX X2 2Y Y2 2Y Y1 1Y Yn n. . . . .组合逻辑电路组合逻辑电路组合逻辑电路组合逻辑电路输入输入输入输入输出输出输出输出20. 6. 1 组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的分析(1) (1) 由逻辑图写出输出端的逻辑由逻辑图写出输出端的逻辑由逻辑图写出输出端的逻辑由逻辑图写出输出端的逻辑表达式表达式表达式表达式(2

71、) (2) 运用逻辑代数运用逻辑代数运用逻辑代数运用逻辑代数化简化简化简化简(3) (3) 列逻辑列逻辑列逻辑列逻辑状态表状态表状态表状态表(4) (4) 分析逻辑分析逻辑分析逻辑分析逻辑功能功能功能功能已知逻辑电路已知逻辑电路确定确定逻辑功能逻辑功能分析步骤：分析步骤：例例例例 1 1：分析下图的逻辑功能分析下图的逻辑功能分析下图的逻辑功能分析下图的逻辑功能 (1) (1) 写出逻辑写出逻辑写出逻辑写出逻辑表达式表达式表达式表达式Y = Y2 Y3= A AB B AB.A B.A B.A. .A BBY1AB&YY3Y2(2) (2) 应用逻辑代数应用逻辑代数应用逻辑代数应用逻辑代数化简化

72、简化简化简Y = A AB B AB. = A AB +B AB.= AB +AB反演律反演律 = A (A+B) +B (A+B).反演律反演律 = A AB +B AB. (3) (3) 列逻辑列逻辑列逻辑列逻辑状态表状态表状态表状态表Y= AB +AB=A B逻辑式逻辑式逻辑式逻辑式 (4) (4) 分析逻辑分析逻辑分析逻辑分析逻辑功能功能功能功能 输入输入输入输入相同相同相同相同输出为输出为输出为输出为“ “0”0”，输入输入输入输入相异相异相异相异输出为输出为输出为输出为“ “1”1”，称为称为称为称为“ “异或异或异或异或” ”逻辑逻辑逻辑逻辑关系。这种电路称关系。这种电路称关系。

73、这种电路称关系。这种电路称“ “异或异或异或异或” ”门。门。门。门。 =1=1A AB BY Y逻辑符号逻辑符号逻辑符号逻辑符号ABY001 100111001(1) (1) 写出写出写出写出逻辑式逻辑式逻辑式逻辑式例例例例 2 2：分析下图的逻辑功能分析下图的逻辑功能分析下图的逻辑功能分析下图的逻辑功能A B.Y = AB AB .AB化简化简化简化简AB= AB +AB&1 11 1BAY& (2) (2) 列逻辑列逻辑列逻辑列逻辑状态表状态表状态表状态表Y= AB +AB(3) (3) 分析逻辑分析逻辑分析逻辑分析逻辑功能功能功能功能 输入输入输入输入相同相同相同相同输出为输出为输出为

74、输出为“ “1”,1”,输入相异输出为输入相异输出为输入相异输出为输入相异输出为“ “0”,0”,称称称称为为为为“ “判一致电路判一致电路判一致电路判一致电路” ”(“(“同或同或同或同或” ”门门门门) ) , ,可用于判断各输入端可用于判断各输入端可用于判断各输入端可用于判断各输入端的状态是否相同。的状态是否相同。的状态是否相同。的状态是否相同。=A B逻辑式逻辑式逻辑式逻辑式 =1ABY逻辑符号逻辑符号=A BABY001 100100111例例例例3 3：分析下图的逻辑功能分析下图的逻辑功能分析下图的逻辑功能分析下图的逻辑功能Y&1BA&C101AA写出逻辑式：写出逻辑式：写出逻辑式

75、：写出逻辑式：=AC +BCY=AC BC 设：设：C=1封锁封锁打开打开选通选通A信号信号B BY&1BA&C001设：设：C=0封锁封锁封锁封锁选通选通B信号信号打开打开打开打开例例例例 3 3：分析下图的逻辑功能分析下图的逻辑功能分析下图的逻辑功能分析下图的逻辑功能B写出逻辑式：写出逻辑式：写出逻辑式：写出逻辑式：=AC +BCY=AC BC20. 6. 2 组合逻辑电路的综合组合逻辑电路的综合根据逻辑功能要求根据逻辑功能要求逻辑电路逻辑电路设计设计设计设计 (1) 由逻辑要求，列出逻辑由逻辑要求，列出逻辑状态表状态表 (2) 由逻辑状态表写出逻辑由逻辑状态表写出逻辑表达式表达式 (3)

76、 简化和变换简化和变换逻辑表达式逻辑表达式 (4) 画出画出逻辑图逻辑图设计步骤如下：设计步骤如下： 例例例例1 1：设计一个三人设计一个三人设计一个三人设计一个三人(A(A、B B、C)C)表决电路。每人有一表决电路。每人有一表决电路。每人有一表决电路。每人有一按键，如果赞同，按键，表示按键，如果赞同，按键，表示按键，如果赞同，按键，表示按键，如果赞同，按键，表示“ “1”1”；如不赞同，不按键，；如不赞同，不按键，；如不赞同，不按键，；如不赞同，不按键，表示表示表示表示 “ “0”0”。表决结果用指示灯表示，多数赞同，灯亮。表决结果用指示灯表示，多数赞同，灯亮。表决结果用指示灯表示，多数赞

77、同，灯亮。表决结果用指示灯表示，多数赞同，灯亮为为为为“ “1”1”，反之灯不亮为，反之灯不亮为，反之灯不亮为，反之灯不亮为“ “0”0”。 (1) 1) 列逻辑状态表列逻辑状态表列逻辑状态表列逻辑状态表 (2) (2) 写出逻辑表达式写出逻辑表达式写出逻辑表达式写出逻辑表达式取取取取 Y Y=“1”( =“1”( 或或或或Y Y=“0” ) =“0” ) 列逻辑式列逻辑式列逻辑式列逻辑式取取取取 Y Y = “1” = “1” 对应于对应于对应于对应于Y Y=1=1，若输入变量为若输入变量为若输入变量为若输入变量为“ “1”1”，则取输入变量本身则取输入变量本身则取输入变量本身则取输入变量本

78、身( (如如如如 A A ) )；若输入变量为若输入变量为若输入变量为若输入变量为“ “0”0”则取其反变则取其反变则取其反变则取其反变量量量量( (如如如如 A A ) )。 0 0 0 0 A A B B C Y Y0 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1(3) (3) 用用用用“ “与非与非与非与非” ”门构成逻辑电门构成逻辑电门构成逻辑电门构成逻辑电路路路路在一种组合中，各输入变量之间是在一种组合中，各输入变量之间是在一种组合中，各输入变量之间是在一种组合中，各输入变量之间是“ “与与与与” ”关系关系关系关系各组合之间是各组合

79、之间是各组合之间是各组合之间是“ “或或或或” ”关系关系关系关系 0 0 0 0 A A B B C Y Y0 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1ABC00011110011111三人表决电路三人表决电路三人表决电路三人表决电路& & ABCY&ABCC 例例例例2 2：设计一个三变量奇偶检验器。设计一个三变量奇偶检验器。设计一个三变量奇偶检验器。设计一个三变量奇偶检验器。 要求要求要求要求: : 当输入变量当输入变量当输入变量当输入变量A A、B B、C C中有奇数个同时为中有奇数个同时为中有奇数个同时为中有奇数个同时为“ “1”

80、1”时，输出为时，输出为时，输出为时，输出为“ “1”1”，否则为，否则为，否则为，否则为 “ “0”0”。用。用。用。用“ “与非与非与非与非” ”门实现。门实现。门实现。门实现。 (1) 1) 列逻辑状态表列逻辑状态表列逻辑状态表列逻辑状态表 (2) (2) 写出逻辑表达式写出逻辑表达式写出逻辑表达式写出逻辑表达式 0 0 0 0 A A B B C C Y Y0 0 1 10 1 0 10 1 1 01 0 0 11 0 1 01 1 0 01 1 1 1(3) (3) 用用用用“ “与非与非与非与非” ”门构成逻辑电门构成逻辑电门构成逻辑电门构成逻辑电路路路路A ABCBC00001

81、10 00101111110101 11 11 11 1解：解： (4) (4) 逻辑图逻辑图逻辑图逻辑图YCBA01100111110&1010 例例例例 3:3: 某工厂有某工厂有某工厂有某工厂有A A、B B、C C三个车间和一个自备电站，三个车间和一个自备电站，三个车间和一个自备电站，三个车间和一个自备电站，站内有两台发电机站内有两台发电机站内有两台发电机站内有两台发电机G G1 1和和和和G G2 2。G G1 1的容量是的容量是的容量是的容量是G G2 2的两倍。如果的两倍。如果的两倍。如果的两倍。如果一个车间开工，只需一个车间开工，只需一个车间开工，只需一个车间开工，只需G G2

82、 2运行即可满足要求；如果两个车运行即可满足要求；如果两个车运行即可满足要求；如果两个车运行即可满足要求；如果两个车间开工，只需间开工，只需间开工，只需间开工，只需G G1 1运行，如果三个车间同时开工，则运行，如果三个车间同时开工，则运行，如果三个车间同时开工，则运行，如果三个车间同时开工，则G G1 1和和和和 G G2 2均需运行。试画出控制均需运行。试画出控制均需运行。试画出控制均需运行。试画出控制G G1 1和和和和 G G2 2运行的逻辑图。运行的逻辑图。运行的逻辑图。运行的逻辑图。 设：设：设：设：A A、B B、C C分别表示三个车间的开工状态：分别表示三个车间的开工状态：分别

83、表示三个车间的开工状态：分别表示三个车间的开工状态： 开工为开工为“1”，不开工为，不开工为“0”； G1和和 G2运行为运行为“1”，不运行为，不运行为“0”。(1) (1) 根据逻辑要求列状态表根据逻辑要求列状态表根据逻辑要求列状态表根据逻辑要求列状态表 首先假设逻辑变量、逻辑函数取首先假设逻辑变量、逻辑函数取首先假设逻辑变量、逻辑函数取首先假设逻辑变量、逻辑函数取“ “0”0”、“ “1”1”的含的含的含的含义义义义。 逻辑要求：如果一个车间逻辑要求：如果一个车间逻辑要求：如果一个车间逻辑要求：如果一个车间开工，只需开工，只需开工，只需开工，只需G G2 2运行即可满足要运行即可满足要运

84、行即可满足要运行即可满足要求；如果两个车间开工，只需求；如果两个车间开工，只需求；如果两个车间开工，只需求；如果两个车间开工，只需G G1 1运行，如果三个车间同时开运行，如果三个车间同时开运行，如果三个车间同时开运行，如果三个车间同时开工，则工，则工，则工，则G G1 1和和和和 G G2 2均需运行。均需运行。均需运行。均需运行。开工开工开工开工“1”不开工不开工不开工不开工“0”运行运行运行运行“1”不运行不运行不运行不运行“0”(1) (1) 根据逻辑要求列状态表根据逻辑要求列状态表根据逻辑要求列状态表根据逻辑要求列状态表0111 0 0 1 0 100011 0 11 0 10 0

85、1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 01 1 10 0 0A B C G1 G2(2) (2) 由状态表写出逻辑式由状态表写出逻辑式由状态表写出逻辑式由状态表写出逻辑式ABC00100111101111或由卡图诺可得相同结果或由卡图诺可得相同结果或由卡图诺可得相同结果或由卡图诺可得相同结果 (3) (3) 化简逻辑式可得：化简逻辑式可得：化简逻辑式可得：化简逻辑式可得：1 0 10 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 01 1 10 0 00111 0 0 1 0A B C G1 G2 100011 0 1(4) (4) 用用用用“ “与非与非与非与非” ”门构成逻

86、辑电路门构成逻辑电路门构成逻辑电路门构成逻辑电路 由逻辑表达式画出卡由逻辑表达式画出卡由逻辑表达式画出卡由逻辑表达式画出卡诺图，由卡图诺可知，诺图，由卡图诺可知，诺图，由卡图诺可知，诺图，由卡图诺可知，该函数不可化简。该函数不可化简。该函数不可化简。该函数不可化简。ABC00100111101111(5) (5) 画出逻辑图画出逻辑图画出逻辑图画出逻辑图A BCA BC&G1G220. 7 加法器加法器20. 7 .1 二进制二进制 十进制：十进制：十进制：十进制：0909十个数码，十个数码，十个数码，十个数码，“ “逢十进一逢十进一逢十进一逢十进一” ”。 在数字电路中，常用的组合电路有在数

87、字电路中，常用的组合电路有在数字电路中，常用的组合电路有在数字电路中，常用的组合电路有加法器、编码器、加法器、编码器、加法器、编码器、加法器、编码器、译码器、译码器、译码器、译码器、数据分配器和多路选择器等。下面几节分别介数据分配器和多路选择器等。下面几节分别介数据分配器和多路选择器等。下面几节分别介数据分配器和多路选择器等。下面几节分别介绍这几种典型组合逻辑电路的基本结构、工作原理和使绍这几种典型组合逻辑电路的基本结构、工作原理和使绍这几种典型组合逻辑电路的基本结构、工作原理和使绍这几种典型组合逻辑电路的基本结构、工作原理和使用方法。用方法。用方法。用方法。 在数字电路中，为了把电路的两个状

88、态在数字电路中，为了把电路的两个状态在数字电路中，为了把电路的两个状态在数字电路中，为了把电路的两个状态 ( (“1”“1”态和态和态和态和“ “0”0”态态态态) )与数码对应起来，采用与数码对应起来，采用与数码对应起来，采用与数码对应起来，采用二进制二进制二进制二进制。 二进制：二进制：二进制：二进制：0 0，1 1两个数码，两个数码，两个数码，两个数码，“ “逢二进一逢二进一逢二进一逢二进一” ”。加法器加法器加法器加法器: : 实现二进制加法运算的电路实现二进制加法运算的电路实现二进制加法运算的电路实现二进制加法运算的电路进位进位进位进位如：如：如：如：0 0 0 0 11+10101

89、010不考虑低位不考虑低位来的进位来的进位半加器实现半加器实现要考虑低位要考虑低位要考虑低位要考虑低位来的进位来的进位来的进位来的进位全加器实现全加器实现20. 7. 1 半加器半加器 半加：实现两个一位二进制数相加，不考虑来自低半加：实现两个一位二进制数相加，不考虑来自低半加：实现两个一位二进制数相加，不考虑来自低半加：实现两个一位二进制数相加，不考虑来自低位的进位。位的进位。位的进位。位的进位。A AB B两个输入两个输入两个输入两个输入表示两个同位相加的数表示两个同位相加的数表示两个同位相加的数表示两个同位相加的数两个输出两个输出两个输出两个输出S SC C表示半加和表示半加和表示半加和

90、表示半加和表示向高位的进位表示向高位的进位表示向高位的进位表示向高位的进位逻辑符号：逻辑符号：逻辑符号：逻辑符号：半加器：半加器：半加器：半加器：COCOA AB BS SC C 半加器逻辑状态表半加器逻辑状态表半加器逻辑状态表半加器逻辑状态表逻辑表达式逻辑表达式逻辑表达式逻辑表达式逻辑图逻辑图逻辑图逻辑图&=1=1ABSCA B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 120. 7. 2 全加器全加器输入输入A Ai i表示两个同位相加的数表示两个同位相加的数表示两个同位相加的数表示两个同位相加的数B Bi iC Ci i-1表示低位来的进位表示低位来的进位输出输出输出输

91、出表示本位和表示本位和表示本位和表示本位和表示向高位的进位表示向高位的进位表示向高位的进位表示向高位的进位C Ci iS Si i 全加：实现两个一位二进制数相加，且考虑来自全加：实现两个一位二进制数相加，且考虑来自全加：实现两个一位二进制数相加，且考虑来自全加：实现两个一位二进制数相加，且考虑来自低位的进位。低位的进位。低位的进位。低位的进位。逻辑符号：逻辑符号：逻辑符号：逻辑符号： 全加器：全加器：全加器：全加器：AiBiCi-1SiCiCOCO CICI(1) (1) 列逻辑状态表列逻辑状态表列逻辑状态表列逻辑状态表(2) (2) 写出逻辑式写出逻辑式写出逻辑式写出逻辑式A Ai i B

92、 Bi i C Ci-1i-1 S Si i C Ci i 0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 1 11 0 0 1 1 01 0 1 0 1 11 1 0 0 1 11 1 1 1 1半加器构成的全加器半加器构成的全加器半加器构成的全加器半加器构成的全加器1BiAiCi-1SiC Ci iC COO C COO 逻辑图逻辑图逻辑图逻辑图&=11A Ai iCiSiC Ci-1i-1B Bi i&20. 8 编码器编码器 把二进制码按一定规律编排，使每组代码具有一特把二进制码按一定规律编排，使每组代码具有一特把二进制码按一定规律编排，使每组代码具有一特把二进制

93、码按一定规律编排，使每组代码具有一特定的含义，定的含义，定的含义，定的含义，称为编码。称为编码。称为编码。称为编码。 具有编码功能的具有编码功能的具有编码功能的具有编码功能的逻辑电路逻辑电路逻辑电路逻辑电路称为称为称为称为编码器编码器编码器编码器。 n 位二进制代码有位二进制代码有 2n 种组合，可以表示种组合，可以表示 2n 个信息。个信息。 要表示要表示要表示要表示N N个信息所需的二进制代码应满足个信息所需的二进制代码应满足个信息所需的二进制代码应满足个信息所需的二进制代码应满足: : 2n N20. 8. 1 二进制编码器二进制编码器将输入信号编成二进制代码的电路。将输入信号编成二进制

94、代码的电路。将输入信号编成二进制代码的电路。将输入信号编成二进制代码的电路。2 2n n个个个个n n位位位位编码器编码器高高高高低低低低电电电电平平平平信信信信号号号号二二二二进进进进制制制制代代代代码码码码(1) (1) 分析要求：分析要求：分析要求：分析要求： 输入有输入有输入有输入有8 8个信号，个信号，个信号，个信号，即即即即 N=8N=8，根据，根据，根据，根据 2 2n n N N 的关系，即的关系，即的关系，即的关系，即 n n=3=3，即输出为三位二进制代码。，即输出为三位二进制代码。，即输出为三位二进制代码。，即输出为三位二进制代码。 例：例：例：例：设计一个编码器，满足以

95、下要求：设计一个编码器，满足以下要求：设计一个编码器，满足以下要求：设计一个编码器，满足以下要求：(1) (1) 将将将将 I I0 0、I I1 1、I I7 7 8 8个信号编成二进制代码。个信号编成二进制代码。个信号编成二进制代码。个信号编成二进制代码。(2) (2) 编码器每次只能对一个信号进行编码，不允许两个编码器每次只能对一个信号进行编码，不允许两个编码器每次只能对一个信号进行编码，不允许两个编码器每次只能对一个信号进行编码，不允许两个 或两个以上的信号同时有效。或两个以上的信号同时有效。或两个以上的信号同时有效。或两个以上的信号同时有效。(3)(3) 设输入信号高电平有效。设输入

96、信号高电平有效。设输入信号高电平有效。设输入信号高电平有效。解：解：输入：输入：8个待编码的信号个待编码的信号I0I7 ；输出：输出：3位二进制代码位二进制代码 Y2 Y1 Y0 。输输 入入 输输 出出 I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 Y2 Y1 Y01 00000000 1 000000001 000000001 000000001 000000001 000000001 000000001000001010011100101110111Y2 = I4 + I5 + I6 + I7Y1 = I2 + I3+ I6 + I7Y0 = I1 + I3+ I5 + I7把把 I0

97、 I7 这八个输入信号编成二进制代码。这八个输入信号编成二进制代码。0 0 10 1 11 0 10 0 00 1 01 0 01 1 01 1 1I0I1I2I3I4 4I5I6I7 7 (2) (2) 列编码表：列编码表：列编码表：列编码表：输入输入输输 出出Y2 Y1 Y0Y2 = I4 + I5 + I6 + I7Y1 = I2 + I3+ I6 + I7Y0 = I1 + I3+ I5 + I7 (3) (3) 写出逻辑式并转换成写出逻辑式并转换成写出逻辑式并转换成写出逻辑式并转换成“ “与非与非与非与非” ”式式式式Y2 = I4 + I5 + I6 +I7 = I4 I5 I6

98、I7.= I4+ I5+ I6+ I7Y1 = I2+I3+I6+I7 = I2 I3 I6 I7. . .= I2 + I3 + I6+ I7Y0 = I1+ I3+ I5+ I7 = I1 I3 I5 I7.= I1 + I3+ I5 + I7 (4) (4) 画出逻辑图画出逻辑图画出逻辑图画出逻辑图10000000111I7I6I5I4I3I1I2&1 11 11 11 11 11 11 1Y2Y1Y0二进制二进制二进制二进制编码器：编码器：编码器：编码器：(1) (1) 将将将将 I I0 0、I I1 1、I I7 7 8 8个信号编成个信号编成个信号编成个信号编成3 3位二进制代码

99、，这种位二进制代码，这种位二进制代码，这种位二进制代码，这种编码器通常称为编码器通常称为编码器通常称为编码器通常称为8 8线线线线-3-3线编码器线编码器线编码器线编码器。(2) (2) 编码器每次只能对一个信号进行编码。因此每次只编码器每次只能对一个信号进行编码。因此每次只编码器每次只能对一个信号进行编码。因此每次只编码器每次只能对一个信号进行编码。因此每次只有一个输入为有一个输入为有一个输入为有一个输入为1 1，其余为，其余为，其余为，其余为0 0，产生的输出信号是对这一，产生的输出信号是对这一，产生的输出信号是对这一，产生的输出信号是对这一输入的编码。输入的编码。输入的编码。输入的编码。

100、(3)(3) 输入信号高电平有效。输入为输入信号高电平有效。输入为输入信号高电平有效。输入为输入信号高电平有效。输入为1 1时有输入信号，输时有输入信号，输时有输入信号，输时有输入信号，输入为入为入为入为0 0时无输入信号。低电平有效时则反之。时无输入信号。低电平有效时则反之。时无输入信号。低电平有效时则反之。时无输入信号。低电平有效时则反之。将十进制数将十进制数将十进制数将十进制数 09 09 编成二进制代码的电路编成二进制代码的电路编成二进制代码的电路编成二进制代码的电路20. 8. 2 二二 十进制编码器十进制编码器表示十进制数表示十进制数4 4位位位位10个个编码器编码器高高高高低低低

101、低电电电电平平平平信信信信号号号号二二二二进进进进制制制制代代代代码码码码 列编码表：列编码表：四位二进制代码四位二进制代码四位二进制代码四位二进制代码可以表示十六种可以表示十六种可以表示十六种可以表示十六种不同的状态，其不同的状态，其不同的状态，其不同的状态，其中任何十种状态中任何十种状态中任何十种状态中任何十种状态都可以表示都可以表示都可以表示都可以表示0909十十十十个数码，最常用个数码，最常用个数码，最常用个数码，最常用的是的是的是的是84218421码码码码。8421BCD8421BCD码编码表码编码表码编码表码编码表0 00 00 0输输输输 出出出出输输输输 入入入入Y Y1 1

102、Y Y2 2Y Y0 00 0 ( (I I0 0) )1 1 ( (I I1 1) )2 2 ( (I I2 2) )3 3 ( (I I3 3) )4 4 ( (I I4 4) )5 5 ( (I I5 5) )6 6 ( (I I6 6) )7 7 ( (I I7 7) )8 8 ( (I I8 8) )9 9 ( (I I9 9) )Y Y3 30001110100001111000110110 000 00000000111 写出逻辑式并化成写出逻辑式并化成写出逻辑式并化成写出逻辑式并化成“ “或非或非或非或非” ”门和门和门和门和“ “与非与非与非与非” ”门门门门Y3 = I8+

103、I9. = I4 + I6 I5 +I7Y2 = I4 +I5 +I6 +I7Y0 = I1 +I3 +I5 +I7 +I9. = I1+I9 I3 +I7 I5 +I7. = I2 + I6 I3 +I7Y1 = I2 +I3 +I6 +I7画出逻辑图画出逻辑图画出逻辑图画出逻辑图10000000011101101001& 1 1 1 1 1 1 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9Y Y3 3Y Y2 2Y Y1 1Y Y0 0方法二：方法二：方法二：方法二：写出逻辑式并化成写出逻辑式并化成写出逻辑式并化成写出逻辑式并化成 “ “与非与非与非与非” ”门门门门十键十键842

104、1码编码器的逻辑图码编码器的逻辑图+5V&Y3&Y2&Y1&Y0I0I1I2I3I4I5I6I7I8I91K 10S001S12S23S34S45S56S67S78S89S90 00 01 11 10 00 0 当有当有当有当有两个或两个以上两个或两个以上两个或两个以上两个或两个以上的信号同时输入编码电路，电的信号同时输入编码电路，电的信号同时输入编码电路，电的信号同时输入编码电路，电路只能对其中一个优先级别高的信号进行编码。路只能对其中一个优先级别高的信号进行编码。路只能对其中一个优先级别高的信号进行编码。路只能对其中一个优先级别高的信号进行编码。 即允许几个信号同时有效，但电路只对其中优先

105、级即允许几个信号同时有效，但电路只对其中优先级即允许几个信号同时有效，但电路只对其中优先级即允许几个信号同时有效，但电路只对其中优先级别高的信号进行编码，而对其它优先级别低的信号不予别高的信号进行编码，而对其它优先级别低的信号不予别高的信号进行编码，而对其它优先级别低的信号不予别高的信号进行编码，而对其它优先级别低的信号不予理睬。理睬。理睬。理睬。20. 8. 3 优先编码器优先编码器允许几个信号同时输入，但只对优先级别最高的进行编码。允许几个信号同时输入，但只对优先级别最高的进行编码。输输 入入输输 出出 I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I0 Y2 Y1 Y0 1 1 1 1 0

106、1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0优先编码器优先编码器优先顺序：优先顺序：I7 I074LS148 874LS148 8线线-3-3线优先编码器线优先编码器允许几个信号同时输入，但只对优先级别最高的进行编码。允许几个信号同时输入，但只对优先级别最高的进行编码。输输 入入输输 出出 I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I0 Y2 Y1 Y0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0

107、0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0输入输入输出输出为原为原变量变量逻逻辑辑图图1111I7I6I5I4I3I2I1I0I7I6I5I4I3I2I1111&Y2Y1Y074LS148 874LS148 8线线-3-3线优先编码器线优先编码器74LS74LS147 147 编码器功能表编码器功能表编码器功能表编码器功能表I I9 9Y Y0 0I I8 8I I7 7I I6 6I I5 5I I4 4I I3 3I I2 2I I1 1Y Y1 1Y Y2 2Y

108、 Y3 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1输输输输 入入入入 ( (低电平有效低电平有效低电平有效低电平有效) )输输输输 出出出出( (84218421反码反码反码反码) )0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 01 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 11 0 0 11 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 01 0 1 01 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 11 1

109、 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 01 1 0 01 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0例例: : 74LS147集成优先编码器集成优先编码器(10线线-4线线)74LS14774LS147引脚图引脚图引脚图引脚图低电平低电平低电平低电平有效有效有效有效16 15 14 13 12 11 10 91 2 3 4 5 6 7 8 74LS414720.9 译码器和数字显示译码器和数字显示 译码是编码的反过程，它是

110、将代码的组合译成一个译码是编码的反过程，它是将代码的组合译成一个译码是编码的反过程，它是将代码的组合译成一个译码是编码的反过程，它是将代码的组合译成一个特定的输出信号。特定的输出信号。特定的输出信号。特定的输出信号。二进制译码器二进制译码器二二十进制译码器十进制译码器显示译码器显示译码器译码器分类译码器分类20. 9. 1 二进制译码器二进制译码器8 8个个个个3 3位位位位译码器译码器译码器译码器二二二二进进进进制制制制代代代代码码码码高高高高低低低低电电电电平平平平信信信信号号号号n n个输入，个输入，个输入，个输入，2 2n n个输个输个输个输出，每次输入只对出，每次输入只对出，每次输入

111、只对出，每次输入只对应一个输出为应一个输出为应一个输出为应一个输出为1 1，其余为其余为其余为其余为0 0。状状状状 态态态态 表表表表 例：例：例：例：三位二进制译码器（输出高电平有效）三位二进制译码器（输出高电平有效）三位二进制译码器（输出高电平有效）三位二进制译码器（输出高电平有效）输输 入入A B CY0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y70 0 0 1 0 0 0 0 0 0 00 0 1 0 1 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 1 0 0 0 0 00 1 1 0 0 0 1 0 0 0 01 0 0 0 0 0 0 1 0 0 01 0 1 0 0 0 0 0 1

112、 0 01 1 0 0 0 0 0 0 0 1 01 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1输输 出出写出逻辑表达式写出逻辑表达式写出逻辑表达式写出逻辑表达式Y0=A B CY2=A B CY4=A BCY1=A B CY3=A B CY7=A B CY5=A B CY6=A B C逻辑图逻辑图逻辑图逻辑图CBA111&Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y70 1 11 0 010000000AABBCC 74LS139型译码器型译码器(a) 外引线排列图；外引线排列图；(b) 逻辑图逻辑图(a)GND1Y31Y21Y11Y01A11A01S876543212Y22Y32Y11Y02A12A02S+

113、UCC10916151413121174LS139(b)11111&Y0&Y1&Y2&Y3SA0A1双双双双 2/4 2/4 线译码器线译码器线译码器线译码器A A0 0、A A1 1是输入端是输入端是输入端是输入端Y Y0 0 Y Y3 3是输出端是输出端是输出端是输出端 S S 是使能端是使能端是使能端是使能端常用常用译码器译码器类型类型: :2 2线线 4 4线译码器线译码器 型号型号: 74LS139: 74LS1393 3线线 8 8线译码器线译码器 型号型号: 74LS138: 74LS1384 4线线 16 16线译码器线译码器 型号型号: 74LS154: 74LS15474L

114、S139139译码器译码器功能表功能表功能表功能表 输输 入入 输输 出出SA0A1Y0110000011001101110 Y1Y2Y3111011101110111 74LS139型型译码器译码器双双双双 2/4 2/4 线译码器线译码器线译码器线译码器A A0 0、A A1 1是输入端是输入端是输入端是输入端Y Y0 0 Y Y3 3是输出端是输出端是输出端是输出端 S S 是使能端是使能端是使能端是使能端S = 0时译码器工作时译码器工作输出低电平有效输出低电平有效例：例：例：例：利用译码器分时将采样数据送入计算机利用译码器分时将采样数据送入计算机利用译码器分时将采样数据送入计算机利用

115、译码器分时将采样数据送入计算机总总总总线线线线2-4线译码器线译码器ABCD三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门译码器工作译码器工作译码器工作译码器工作总总总总线线线线 2-4线译码器线译码器ABCD三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门译码器工作译码器工作译码器工作译码器工作工作原理：工作原理：工作原理：工作原理：( ( ( (以以以以A A0 0A A1 1= 00= 00为例为例为例为例) ) ) )000 0脱离总线脱离总线数数据据全为全为全为全为“ “1”1”20.9

116、.220.9.2 二二- -十进制显示译码器十进制显示译码器 在数字电路中，常常需要在数字电路中，常常需要在数字电路中，常常需要在数字电路中，常常需要把运算结果用十进制把运算结果用十进制把运算结果用十进制把运算结果用十进制 数显数显数显数显示出来，示出来，示出来，示出来，这就要用这就要用这就要用这就要用显示译码器显示译码器显示译码器显示译码器。二二 十十进进制制代代码码译译译译码码码码器器器器驱驱驱驱动动动动器器器器显显显显示示示示器器器器gfedcba 1. 1. 半导体数码管半导体数码管半导体数码管半导体数码管 由七段发光二极管构成由七段发光二极管构成例：例： 共阴极接法共阴极接法a b

117、c d e f g 0 1 1 0 0 0 01 1 0 1 1 0 1低低电电平平时时发发光光高高电电平平时时发发光光共阳极接法共阳极接法abcgdef+ +dgfecbagfedcba共阴极接法共阴极接法abcdefg 2. 2. 七段译码显示器七段译码显示器七段译码显示器七段译码显示器Q3 Q2Q1Q0agfedcb译译码码器器二二 十十进进制制代代码码( ( ( (共阴极共阴极共阴极共阴极) ) ) )100101111117个个4位位七段显示译码器七段显示译码器七段显示译码器七段显示译码器状态表状态表状态表状态表gfedcbaQ3 Q2 Q1 Q0a b c d e f g 0 0

118、0 0 1 1 1 1 1 1 0 00 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 10 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 20 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 30 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 40 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 50 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 60 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 71 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 81 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 9输输输输 入入入入输输输输 出出出出显示显示显示显示数码数码数码数码BS204A0A1A2A3 74LS247+5V来来自自计计数数器器七段译码器和

119、数码管的连接图七段译码器和数码管的连接图5107abcdefgRBI BI LTA11A22LT3BI4RBI5A36A07GND8911101213141516+UCC 74LS247型译码型译码器的外引线排列图器的外引线排列图abcdefg74LS247A3A0：8421BCD输入端。输入端。 YaYg：七段输出端。：七段输出端。20. 11. 1 20. 11. 1 交通信号灯故障检测电路交通信号灯故障检测电路交通信号灯故障检测电路交通信号灯故障检测电路 交通信号灯在正常情况下，交通信号灯在正常情况下，红灯红灯红灯红灯(R)亮亮停车，停车，黄灯黄灯黄灯黄灯(Y)亮亮 准备，准备，绿灯绿灯

120、绿灯绿灯(G)亮亮 通行。正常时，通行。正常时，只有一个灯亮。如果灯全不亮或全亮或两个灯同只有一个灯亮。如果灯全不亮或全亮或两个灯同时亮，都是故障。时亮，都是故障。灯亮灯亮灯亮灯亮 “1 1 1 1”表示，灯灭表示，灯灭表示，灯灭表示，灯灭 “0 0 0 0”表示，表示，表示，表示，故障故障故障故障 “1 1 1 1”表示，正常表示，正常表示，正常表示，正常 “0 0 0 0”表示，表示，表示，表示，解：解：解：解：输入信号三个，输出信号一个输入信号三个，输出信号一个20. 11 应用举例应用举例 (1) 1) 列逻辑状态表列逻辑状态表列逻辑状态表列逻辑状态表 (2) (2) 写出逻辑表达式写

121、出逻辑表达式写出逻辑表达式写出逻辑表达式(3) (3) 化简可得化简可得化简可得化简可得: :为减少所用门数为减少所用门数为减少所用门数为减少所用门数, ,将上式变换为将上式变换为将上式变换为将上式变换为: : 0 0 0 1 R R Y Y G F F0 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1 (4) (4) 画画画画逻辑图逻辑图逻辑图逻辑图FGYR&11&11KAKAKAKA 发生故障时，发生故障时，发生故障时，发生故障时，F F=1=1，晶体管导通，晶体管导通，晶体管导通，晶体管导通, , 继电器继电器继电器继电器KAKA通通通通电

122、，其触点闭合电，其触点闭合电，其触点闭合电，其触点闭合, , 故障指示灯亮。故障指示灯亮。故障指示灯亮。故障指示灯亮。正常工作时正常工作时, ABCD = 1111, T1 导通导通, M 转动转动, T2 截止。截止。20. 11. 2 故障报警器故障报警器1111111111KA1 k MDL+12 V+12 V220 VDKAT1T2HL1 k ABCD1111001111120. 11. 3 两地控制一灯的电路两地控制一灯的电路1&KA1&RY+UCCT+5VA1B010KA220V逻辑表达式：逻辑表达式：当当A、B取值不同时，取值不同时，Y=1，灯亮；，灯亮；当当A、B取值相同时，取值相同时，Y=0，灯灭。，灯灭。 当水箱无水时当水箱无水时, AD与与U端断开端断开, G1 G4 的输入端的输入端为低电平为低电平,发光二极管微亮。发光二极管微亮。水注满水注满G4 输出低电平，输出低电平，G5 输出高电平输出高电平, T1、T2 导通，导通，电机停转电机停转, 并发出报警声响。并发出报警声响。 20. 11. 4 水位检测电路水位检测电路&G2 &G3 &G4 &G5 DT1KA+12VDL+12 VT2&G1 +6 VUABCD电动机电动机控制电路控制电路检测杆铜箍检测杆铜箍