数字电路讲义-第4章w-2016

1、1、组合逻辑电路分析设计方法、组合逻辑电路分析设计方法 2、常用模块电路的原理与使用、常用模块电路的原理与使用 问题：问题： A、B为输入（按键），输出为为输入（按键），输出为C。设计一个电路，。设计一个电路， 当当A、B任意一个有效输入时（低电平），任意一个有效输入时（低电平），C有效输出有效输出 （高或低电平）（高或低电平） 。 第四章第四章 组合电路组合电路 第一节第一节 组合电路的分析与设计组合电路的分析与设计 一、组合电路特点一、组合电路特点 特点：任一时刻输出信号的稳态值，仅取决于该时刻的特点：任一时刻输出信号的稳态值，仅取决于该时刻的 输入信号，而与输入信号作用之前电路所处的状态

2、无关。输入信号，而与输入信号作用之前电路所处的状态无关。 组合电路的描述：组合电路的描述： Y1 = f1 (X1，X2，Xn 1) Y2 = f2 (X1，X2，Xn 1) Ym-1= f m-1 (X1，X2，Xn 1) 组组 合合 电电 路路 X1 X2 Xn-1 Y1 Y2 Ym-1 二、组合电路分析二、组合电路分析 分析步骤：分析步骤： 1.根据电路求出函数表达式根据电路求出函数表达式 2.列出真值表列出真值表 3.根据真值表或逻辑函数表达式确定电根据真值表或逻辑函数表达式确定电 路的逻辑功能路的逻辑功能 给定电路给定电路函数表达式函数表达式真值表真值表逻辑功能描述 化简化简 ABC

3、 AABC BABC CABC F=AABC+BABC+CABC 2.列真值表列真值表 ABCF 0000 0011 0101 0111 1001 1011 1101 1110 3.根据真值表或逻辑函数表达式确定电路的逻辑功能根据真值表或逻辑函数表达式确定电路的逻辑功能 例例: 分析如图电路分析如图电路 解解 ：1.求出函数表达式求出函数表达式 三变量不全等三变量不全等 例例:分析如图电路分析如图电路 解解 ：1.求函数表达式求函数表达式 2.列出真值表列出真值表 3.根据真值表或根据真值表或 逻辑函数表达式确定电逻辑函数表达式确定电 路的逻辑功能路的逻辑功能 FA=A FB=A B FC=A

4、 B C ABCFAFBFC 100100 101100 110100 111100 010010 011010 001001 000000 三变量优先排队三变量优先排队 可推广：可推广：N变量优先排队变量优先排队 例例4-8：已知电路输出：已知电路输出F=B（A+C），真值表如图，但经安），真值表如图，但经安 装后，测出结果为装后，测出结果为F，试诊断其故障。，试诊断其故障。 例：分析电路。例：分析电路。 1. 求逻辑函数求逻辑函数 2. 真值表真值表 3. 分析功能分析功能 全加器全加器 S ABCICOS 00000 00101 01000 01110 10001 10110 11010

5、 11111 第一节第一节 组合电路的分析与设计组合电路的分析与设计 三、组合电路设计三、组合电路设计 设计步骤设计步骤 1.根据题意，确定输入变量和输出函数的数目，列真值表根据题意，确定输入变量和输出函数的数目，列真值表 2.化简，求函数表达式化简，求函数表达式 3.画出逻辑图画出逻辑图 变量设置变量设置 三、组合电路设计三、组合电路设计 例：设例：设X、Y均为四位二进制数，他们分别是一个逻辑电路的均为四位二进制数，他们分别是一个逻辑电路的 输入与输出，当输入与输出，当0X 4时时 ，Y=X+1；当；当5X 9时时 ， Y=X-1，且，且X不大于不大于9。试设计逻辑电路。试设计逻辑电路 1.

6、根据题意，确定输入变量和输出函数的数目，列真值表根据题意，确定输入变量和输出函数的数目，列真值表 2.化简，求函数表达式化简，求函数表达式 3.画出逻辑图画出逻辑图 三、组合电路设计三、组合电路设计 例：用逻辑门设计半加器例：用逻辑门设计半加器 1、半加器、半加器真值表真值表 输入输入输出输出 ABCOS 0000 0101 1001 1110 SABABAB COAB 2、半加器、半加器表达式表达式 三、组合电路设计三、组合电路设计 例：用逻辑门设计例：用逻辑门设计全全加器加器 思考题：计算思考题：计算8bit数据线为数据线为1 的数量的数量 ABCI COS 00000 00101 010

7、00 01110 10001 10110 11010 11111 一位全加器真值表一位全加器真值表 第二节逻辑图形符号中的关联记号第二节逻辑图形符号中的关联记号 一、逻辑非和极性指示符号一、逻辑非和极性指示符号 逻辑非符号是个小圈圈，当它示在符号框外输入（或输出）逻辑非符号是个小圈圈，当它示在符号框外输入（或输出） 端处时，就表示该输入（或输出）处的端处时，就表示该输入（或输出）处的内部逻辑状态与外部逻内部逻辑状态与外部逻 辑状态相反辑状态相反 极性指示符号是半空心箭头，当它示在符号框外输入（或输极性指示符号是半空心箭头，当它示在符号框外输入（或输 出）端处时，就表示该输入（或输出）处的出）端

8、处时，就表示该输入（或输出）处的内部内部“1”状态与外状态与外 部逻辑电平部逻辑电平L（低电平）相对应，内部（低电平）相对应，内部“0”状态与外部逻辑电平状态与外部逻辑电平 （高电平）相对应（高电平）相对应，同时空心箭头的指向还表示信息流方向，同时空心箭头的指向还表示信息流方向 第二节逻辑图形符号中的关联记号第二节逻辑图形符号中的关联记号 一、逻辑非和极性指示符号一、逻辑非和极性指示符号 注意：在同一张逻辑图上，状态标注法和电平标注法只能选注意：在同一张逻辑图上，状态标注法和电平标注法只能选 择其一，不可混用择其一，不可混用 在涉及逻辑单元框内的功能时，只有逻辑状态的概念，而且在涉及逻辑单元框

9、内的功能时，只有逻辑状态的概念，而且 总是采用正逻辑约定。只有在讨论单元框之间的输入、输出信总是采用正逻辑约定。只有在讨论单元框之间的输入、输出信 号线时，才会有逻辑状态和逻辑电平两种标注法，也才有采用号线时，才会有逻辑状态和逻辑电平两种标注法，也才有采用 负逻辑概念的可能性。负逻辑概念的可能性。 第二节逻辑图形符号中的关联记号第二节逻辑图形符号中的关联记号 二、逻辑图形符号中的关联记号二、逻辑图形符号中的关联记号 二、逻辑图形符号中的关联记号二、逻辑图形符号中的关联记号 二、逻辑图形符号中的关联记号二、逻辑图形符号中的关联记号 二、逻辑图形符号中的关联记号二、逻辑图形符号中的关联记号 二、逻

10、辑图形符号中的关联记号二、逻辑图形符号中的关联记号 二、逻辑图形符号中的关联记号二、逻辑图形符号中的关联记号 例例 写出如图电路的输出逻辑函数写出如图电路的输出逻辑函数 二、逻辑图形符号中的关联记号二、逻辑图形符号中的关联记号 例例 写出如图电路的输出逻辑函数写出如图电路的输出逻辑函数 第四章第四章 组合电路组合电路 第三节编码器与译码器第三节编码器与译码器 一、编码器一、编码器 在选定的一系列二进制数码中，赋予每个二进制数码在选定的一系列二进制数码中，赋予每个二进制数码 以某一固定含义。以某一固定含义。 4-2线编码器线编码器 4-2线编码器线编码器 一、编码器一、编码器 4-2线编码器线编

11、码器 存在问题：存在问题： 1.不编码时：不编码时： 2.多输入时：多输入时： 3.扩展：扩展： 有输出有输出00 输出输出00 无法扩展无法扩展 优先优先编码器编码器74148 Is：输入选通；：输入选通；I7I0：编码输入；：编码输入；Y2Y0：编码输出：编码输出 YS：输出允许；：输出允许；YEX：允许扩展：允许扩展 EN=1使标使标的的 输出有效输出有效 2的幂指数的幂指数 优先级别优先级别/Z关联，数大表示优先级别高关联，数大表示优先级别高 简化扩展简化扩展 输出输出 选通选通 低位低位 第三节编码器与译码器第三节编码器与译码器 二、译码器二、译码器 译码是编码的逆过程，将输入的每个

12、二进制代码赋予译码是编码的逆过程，将输入的每个二进制代码赋予 的含义的含义“翻译翻译”过来，给出相应的输出信号。过来，给出相应的输出信号。 2-4线译码器线译码器74LS139 输出输出 函数函数 m0 m1 m2 m3 m0 m1 m2 m3 二、译码器二、译码器 注意：原变量的取处注意：原变量的取处 SA1A0 S A1A0 S A1A0 S A1A0 m0 m1 m2 m3 二、译码器二、译码器 看：看：74LS139 二、译码器二、译码器 3-8线译码器线译码器74LS138 看：看：74LS138 Y=？ 74LS138 的扩展的扩展 如何扩展？如何扩展？ 74LS138 的扩展的扩

13、展 Sd=0 当当A3=0时时 低位片工作低位片工作 当当A3=0时时 高位片工作高位片工作 低低 高高 4-16线译码器线译码器 74154 74138 应用应用 例例4-2 试用试用3-8线译码器同时实现下列逻辑函数线译码器同时实现下列逻辑函数 F1 (A,B,C)=m（1,2,4,7） F2 (A,B,C)=m（3,5,6,7） 并画出电路图并画出电路图 BCD码译码器码译码器 BCD码译码器码译码器 BCD码译码器码译码器 BCD码译码器码译码器 BCD码译码器码译码器 ？ BCD码译码器码译码器 余余3格雷码的形成：看卡诺图格雷码的形成：看卡诺图 ？ 三、其他码变换电路（三、其他码变

14、换电路（X/Y） 1.BCD/7SEG译码器译码器 三、其他码变换电路（三、其他码变换电路（X/Y） 1.BDC/7SEG译码器译码器 1.BDC/7SEG译码器译码器 1.BDC/7SEG译码器译码器 1.BDC/7SEG译码器译码器 1.BDC/7SEG译码器译码器 1.BDC/7SEG译码器译码器 1.BDC/7SEG译码器译码器 103.406 3.4 003.400 如何区分？如何区分？ 如何控制？如何控制？ 1.BDC/7SEG译码器译码器 灯测试灯测试 灯灭灯灭 1.BDC/7SEG译码器译码器 1.BDC/7SEG译码器译码器 B0B3: 译码地址输入译码地址输入 ag: 字型

15、显示译码输出字型显示译码输出 （低电平有效，适用于（低电平有效，适用于 驱动共阳极驱动共阳极LED管管 ） BI/RBO: 消隐输入消隐输入/串串 行消隐输出行消隐输出 RBI：串行消隐输入：串行消隐输入 LT：灯测试输入：灯测试输入 2. 二进码二进码格雷码变换器格雷码变换器 2. 二进码二进码格雷码变换器格雷码变换器 2. 二进码二进码格雷码变换器格雷码变换器 2. 二进码二进码格雷码变换器格雷码变换器 GB的逻辑，的逻辑，B=？ 2. 二进码二进码格雷码变换器格雷码变换器 第四节第四节 数据选择器和分配器数据选择器和分配器 一、数据选择器（一、数据选择器（MUX-Multiplexer）

16、 从多路平行输入数据中选择某一路作为输出信号的电路从多路平行输入数据中选择某一路作为输出信号的电路 函数表达式：函数表达式：Y= d0m0+d1m1+d2m2+d3m3 m0 m1 m2 m3 Y d0m0 +d1m1 +d2m2 +d3m3 选择选择 输入输入 数数 据据 输输 入入 一、一、 数据选择器数据选择器 一、一、 数据选择器数据选择器 8选选1 数据选择器数据选择器 16选选1 数据选择器数据选择器 Y=dimi 一、一、 数据选择器数据选择器 注意输出！注意输出！ 三态输出的可以直接连接三态输出的可以直接连接 一、一、 数据选择器数据选择器 应用应用1实现逻辑函数实现逻辑函数

17、例例4-3 试用试用MUX实现逻辑函数实现逻辑函数 F(A,B,C)= AB+BC+ CA 例例4-4 试用一片试用一片8选选1 MUX实现逻辑函数实现逻辑函数 F(A,B,C,D)=m(0,4,5,6,9,10,14) 方法一：代数法方法一：代数法 方法二：降维法方法二：降维法 A作为数据位作为数据位 建立降维卡诺图的原理建立降维卡诺图的原理 函数卡诺图卡诺图 三变量三变量三维三维 降维卡诺图降维卡诺图 三变量三变量二维二维 用数据选择器实现逻辑函数用数据选择器实现逻辑函数 总结总结 两种方法：代数法，卡诺图法两种方法：代数法，卡诺图法 1、当变量个数、当变量个数=选择器地址数时：选择器地址

18、数时： 一一对应，一一对应，di=0或或1 2、当变量个数大于选择器地址数时：、当变量个数大于选择器地址数时： 需降维，需降维，di中有变量中有变量 3、当变量个数小于选择器地址数时：、当变量个数小于选择器地址数时： 存在多种方法选择存在多种方法选择 B A 0 0 1 1 0 数据选择器应用实例数据选择器应用实例 应用应用2多路信号发生器多路信号发生器 数据选择器应用实例数据选择器应用实例 应用应用3序列产生器序列产生器 当当ST=0时，在时，在A2A1A0的作用下，的作用下，d0d7顺序输出，形顺序输出，形 成串行数据波形成串行数据波形 数据选择器应用实例数据选择器应用实例 应用应用4模拟

19、波形发生器（模拟波形发生器（CMOS型多路开关）型多路开关） 第四节第四节 数据选择器和分配器数据选择器和分配器 第四节第四节 数据选择器和分配器数据选择器和分配器 二、数据分配器（二、数据分配器（DMUX-Demultiplexer） 将单路数据分送到若干路中某一路的电路。将单路数据分送到若干路中某一路的电路。 二、数据分配器二、数据分配器 把译码器当成数据分配器用把译码器当成数据分配器用 二、数据分配器二、数据分配器 分配器分配器 选择器选择器 二、数据分配器二、数据分配器 第五节第五节 数码的奇偶产生数码的奇偶产生/校验器校验器 第五节第五节 数码的奇偶产生数码的奇偶产生/校验器校验器

20、校验位校验位 Y 怎样检验奇偶？怎样检验奇偶？ 数据位数据位 奇偶奇偶 控制位控制位 第五节第五节 数码的奇偶产生数码的奇偶产生/校验器校验器 延时延时 小小 第五节第五节 数码的奇偶产生数码的奇偶产生/校验器校验器 实际应用实际应用 P P 发发Y、I P 收收I、Y P 第六节第六节 用功能器件设计组合电路用功能器件设计组合电路 解：设输入：解：设输入：A、B、C、D为四位裁判的投票结果，为四位裁判的投票结果， 1为赞同，为赞同，0为反对为反对 输出：输出：F1=成功、成功、F2=重试、重试、F3=失败失败 1. 真值表真值表 例例4-11 某竞赛由四位裁判通过投票决定成功与否，若判成功某

21、竞赛由四位裁判通过投票决定成功与否，若判成功 至少需要三票；若是两票赞成两票反对，则竞赛必须重来；至少需要三票；若是两票赞成两票反对，则竞赛必须重来； 其它情况为失败。其它情况为失败。 1.根据题意，确定输入变量和输出函数的数目，列真值表根据题意，确定输入变量和输出函数的数目，列真值表 2.化简，求函数表达式化简，求函数表达式 3.画出逻辑图画出逻辑图 第六节第六节 用功能器件设计组合电路用功能器件设计组合电路 输入：输入：1为赞同，为赞同，0为反对为反对 输出：输出：F1=成功、成功、 F2=重试、重试、 F3=失败失败 1. 真值表真值表 第六节第六节 用功能器件设计组合电路用功能器件设计

22、组合电路 1.真值表真值表 2.逻辑函数逻辑函数 3.电路图电路图 第六节第六节 用功能器件设计组合电路用功能器件设计组合电路 1.真值表真值表 2.逻辑函数逻辑函数 3.电路图电路图 如果用数据选择器？如果用数据选择器？ 第六节第六节 用功能器件设计组合电路用功能器件设计组合电路 1.真值表真值表 2.逻辑函数逻辑函数 3.电路图电路图 用数据选择器？用数据选择器？ D C B A 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 D C B A 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 D C B A 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0

23、1 1 1 第七节第七节 组合电路中的竞争冒险组合电路中的竞争冒险 一、竞争与冒险一、竞争与冒险 在某种特定环境下，可能出现在某种特定环境下，可能出现 第七节第七节 组合电路中的竞争冒险组合电路中的竞争冒险 看：看：P114-3.13 作业题作业题 G1 G2 G3 第七节第七节 组合电路中的竞争冒险组合电路中的竞争冒险 F=DE=CC 第七节第七节 组合电路中的竞争冒险组合电路中的竞争冒险 二、险象的判别：二、险象的判别： 代数法代数法: 卡诺图法卡诺图法: 直观、方便直观、方便 第七节第七节 组合电路中的竞争冒险组合电路中的竞争冒险 三、险象的消除三、险象的消除 引入添加项引入添加项 AB 第七节第七节 组合电路中的竞争冒险组合电路中的竞争冒险 三、险象的消除三、险象的消除 第七节第七节 组合电路中的竞争冒险组合电路中的竞争冒险 三、险象的消除三、险象的消除 滤波法滤波法 第七节第七节 组