电子技术第15讲(逻辑门电路、组合逻辑电路改)

1、4.4 组合逻辑电路组合逻辑电路1. TTL1. TTL集成门电路集成门电路2 .2 .其它类型的其它类型的TTLTTL门电路门电路3. 3. 组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的分析4. 4. 组合逻辑电路的设计组合逻辑电路的设计5. 5. 集成组合逻辑电路集成组合逻辑电路 TTL 晶体管晶体管- -晶体管逻辑集成电路晶体管逻辑集成电路集成门电路集成门电路集成门电路集成门电路双极型双极型TTL (Transistor-Transistor Logic Integrated Circuit , TTL)ECLNMOSCMOSPMOSMOSMOS型型（M Metal-etal-O Oxide-xid

2、e- S Semiconductoremiconductor，MOSMOS）MOS 金属氧化物半导体场效应管集成电路金属氧化物半导体场效应管集成电路CBAF 4.4.1.1TTL与非门的基本原理与非门的基本原理TTL与非门的内部结构与非门的内部结构+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABCT T1 1: :多发射极晶体管多发射极晶体管4.4.1 TTL集成门电路集成门电路NNP如：如：TTLTTL门电路芯片（门电路芯片（四四2 2输入与非门，输入与非门，型号型号74LS00 74LS00 ) )地地GNDGNDTTLTTL门电路芯片简介门电路芯片简介外形外形& & &

3、&14141313121211111010 9 9 8 8 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 & &管脚管脚电源电源V VCCCC（+5V+5V）常用常用TTLTTL逻辑门电路逻辑门电路名称名称国际常用国际常用系列型号系列型号国产部标型号国产部标型号说明说明四四2 2输入与非门输入与非门74LS0074LS00T100T1000 0四四2 2输入或门输入或门四四2 2异或门异或门四四2 2输入或非门输入或非门四四2 2输入与门输入与门双双4 4输入与非门输入与非门双双4 4输入与门输入与门六反相器六反相器8 8输入与非门输入与非门74LS3274LS3274LS0274L

4、S0274LS0874LS0874LS8674LS8674LS2174LS2174LS2074LS2074LS3074LS3074LS0474LS04T186T186T100T1008 8T108T1086 6T102T1021 1T100T1002 2一个组件内部一个组件内部有四个门，每有四个门，每个门有两个输个门有两个输入端一个输出入端一个输出端。端。一个组件内有一个组件内有两个门，每个两个门，每个门有门有4 4个输入端。个输入端。只一个门，只一个门，8 8个个输入端。输入端。有有6 6个反相器。个反相器。输入输入A A、B B波形如图所示波形如图所示, , 请画出与非门请画出与非门的输出

5、（的输出（Y Y）波形。）波形。ABYY=AB课堂练习课堂练习: :& &A AB BY Y A B Y 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0真值表真值表RLUCC4.4.2 其它类型的其它类型的TTL门电路门电路1. 集电极开路的与非门（集电极开路的与非门（OC门）门）输入全输入全1时，输出时，输出=0；输入任输入任0时，输出悬空时，输出悬空+5VFR2R13kT2R3T1T5b1c1ABC&符号符号应用时输出端要接一上拉负载电阻应用时输出端要接一上拉负载电阻 RL 。& OC门可以实现门可以实现“线与线与”功能。功能。&UCCF1F2F3F分析：分析：F1、F2、F3任一导通，则

6、任一导通，则F=0。 F1、F2、F3全截止，则全截止，则F=1 。输出级输出级RLUCCRLT5T5T5F=F1F2F3负载电阻负载电阻RL和电源和电源 UCC可以根据情况选择。可以根据情况选择。&J+30V 220VJD2. 三态门三态门E 控制端控制端+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABDEE一、结构一、结构&ABFE符号符号输输出出高高阻阻0E 1E ABF 功能表功能表二、三态门的符号及功能表二、三态门的符号及功能表&ABFE符号符号输输出出高高阻阻1E0EABF 功能表功能表使能端使能端高电平高电平起作用起作用使能端使能端低电平低电平起作用起作用E1E2

7、E3公用总线公用总线=三态门主要作为三态门主要作为TTL电路与电路与总线总线间的间的接口电路接口电路。三、三态门的用途三、三态门的用途工作时，工作时，E1、E2、E3分时分时接入高电接入高电平。平。4 4。4 4。3 3 组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的分析 特点特点: :某一时刻的输出状态仅由该时刻电路的某一时刻的输出状态仅由该时刻电路的输入信号决定输入信号决定, , 而与该电路在此输入信号之前而与该电路在此输入信号之前所具有的状态无关。所具有的状态无关。 组合逻辑电路组合逻辑电路：用各种门电路组成的，用于：用各种门电路组成的，用于实现某种功能的复杂逻辑电路。实现某种功能的复杂逻辑电路。化简

8、化简得出结论（逻辑功能）。得出结论（逻辑功能）。组合逻辑电路图组合逻辑电路图写出逻辑表达式写出逻辑表达式分析方法：分析方法：例例1 1：&ABYABAABBABY=AAB BAB=AAB + BAB=AAB + BAB=AB (A + B)= (A+B) (A+B)= 0+AB+AB +0异或门异或门组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的分析=AB+AB组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的分析例例2 2：M=1( (高电平）：高电平）： Y=AM=0( (低电平）：低电平）： Y=B本图功能：二选一电路。本图功能：二选一电路。数据选择器数据选择器B&AMY1M=0时：门时：门1 1输出恒为输出恒为1 1

9、， A信号被拒之门外。信号被拒之门外。零电平对与非门的封门作用。零电平对与非门的封门作用。Y=AM BM = AM+BM4 4。4 4。4 4 组合逻辑电路的设计组合逻辑电路的设计方法步骤方法步骤: :根据题意列真值表根据题意列真值表逻辑式逻辑式化简化简卡诺图卡诺图化简化简画逻辑电路图画逻辑电路图写最简逻辑式写最简逻辑式例例1 1: 交通灯故障监测逻辑电路的设计。交通灯故障监测逻辑电路的设计。红灯红灯R R黄灯黄灯Y Y绿灯绿灯G G单独亮单独亮正常正常黄、绿同时亮黄、绿同时亮正常正常其它情况其它情况不正常不正常单独亮单独亮正常正常黄、绿同时亮黄、绿同时亮正常正常其他情况其他情况不正常不正常Z

10、= RYG+RG+RYZ= RYG+RG+RY组合逻辑电路的设计组合逻辑电路的设计R Y G Z 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1、列真值表、列真值表3 3、写最简逻辑式、写最简逻辑式设设：灯亮为：灯亮为“1 1”，不亮为，不亮为“0 0”，正常为正常为“0 0”，不正常为，不正常为“1 1”。例例1 12.2.写逻辑式写逻辑式: :4 4、用基本逻辑门构成逻辑电路用基本逻辑门构成逻辑电路Z= RYG+ RG+ RYZ= RYG+ RG+ RYR RY YG G& &1 11 11 1& &

11、& 1 1Z Z 若要求用若要求用与非门与非门构成构成逻辑电路呢？逻辑电路呢？组合逻辑电路的设计组合逻辑电路的设计例例1 15 5、用与非门构成逻辑电路、用与非门构成逻辑电路=RYG + RG + RY=RYG + RG + RY = RYG = RYG RG RG RY RY组合逻辑电路的设计组合逻辑电路的设计例例1 1Z= RYG+ RG+ RYZ= RYG+ RG+ RYR RY YG G& &1 11 11 1& & &Z Z& &( (利用反演定理利用反演定理A+B=AA+B=A B , A+B+C=AB , A+B+C=A B B C)C)例例2 2设计一个三人表决逻辑电路，要求设

12、计一个三人表决逻辑电路，要求: : 三人三人A A、B B、C C各控制一个按键，按下为各控制一个按键，按下为“1 1”，不按为，不按为“0 0”。多数（多数（ 2 2）按下为通过。通过时按下为通过。通过时L L1 1，不通过，不通过L L0 0。用与非门实现。用与非门实现。组合逻辑电路的设计组合逻辑电路的设计L LA AB BC C+5V+5V要设计要设计的逻辑的逻辑电路电路A B C L 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 A ABCBC0000111110111100002 2、用画卡诺图化简、用

13、画卡诺图化简L= AC + BC + ABL= AC + BC + AB3 3、 写出最简写出最简“与或与或”式式组合逻辑电路的设计组合逻辑电路的设计1 1、列真值表、列真值表BCBCACACABAB4 4、用与非门实现逻辑电路、用与非门实现逻辑电路L=AB +AC +BC L=AB +AC +BC = AB = AB AC AC BC BC组合逻辑电路的设计组合逻辑电路的设计例例2 2& & & & &A AB BC CL L& &集成组合逻辑电路集成组合逻辑电路3 3 数据选择器数据选择器2 2 编码器编码器 译码器译码器 1 1 加法器加法器20.7 加法器加法器(1) 半加器半加器 1

14、+) 0 1 0+) 1 1 0+) 0 0 1+) 1 1 0进位进位C半加器真值表半加器真值表A B F C 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1F=AB+AB=A BC=ABF=AB+AB=A BC=AB半加器逻辑电路图半加器逻辑电路图A&1BFC半加器半加器ABFC(2) 全加器全加器半加器半加器ABFC全加器全加器AnBnCnFnCn+1本位加数本位加数低位向本位的进位低位向本位的进位本位和本位和本位向高位的进位本位向高位的进位全加器真值表全加器真值表Cn An Bn Fn C n+1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1

15、0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1Fn = Cn (An Bn)C n+1 = AnBn+Cn(An Bn)全加器逻辑函数式全加器逻辑函数式或者：或者：C n+1 = AnBn+AnCn+BnCn)Fn = Cn (An Bn)C n+1 = AnBn+Cn(An Bn)An&1Bn&1CnFnC n+11全加器全加器由由2个半加器构成一个全加器个半加器构成一个全加器半加器半加器全加器全加器AnBnCnFnCn+1用用4个全加器构成一个个全加器构成一个4 位二进制加法器位二进制加法器全加器全加器全加器全加器全加器全加器全加器全加器C0C4A0

16、A3A2A1B0B1B3B2F0F1F2F374LS8320.8 编码器：将信息编成码编码器：将信息编成码 信息：高低电平信息：高低电平输入：输入：代表十进制的信息代表十进制的信息输出：输出：DCBA(二进制代码二进制代码)000000000010000100000000100001200000001000010300000010000011400000100000100500001000000101600010000000110700100000000111801000000001000910000000001001二十进制编码器二十进制编码器输 入输 出I0I1I2I3I4I5I6I7Y2

17、Y1Y0100000000000100000000100100000010000100000110000100010000000100101000000101100000000111120.9 译码器译码器 用途用途: 计算机中的地址译码电路计算机中的地址译码电路常用类型常用类型:2线线 4线译码器线译码器 型号型号: 74LS1393 线线 8线译码器线译码器 型号型号: 74LS1384 线线 16线译码器线译码器 型号型号: 74LS154(1) 2 线线 4线译码器线译码器 A1A0Y1Y3Y0Y2真值表真值表Y2A1A0Y1Y30 0 1 1 1 00 1 1 1 0 11 0 1

18、0 1 11 1 0 1 1 1 Y0Y0=A1 + A0 =A1A0写出关于写出关于 的逻辑式的逻辑式Y0 同理写出其他输出量的逻辑式同理写出其他输出量的逻辑式Y0=A1 + A0 =A1A0Y1=A1 + A0 =A1A0Y2=A1 + A0 =A1A0Y3=A1 + A0 =A1A011&Y0 Y1 Y2 Y3 A1A074LS139(2) 3线线8线译码器线译码器（74LS138）(3) 4线线16线译码器线译码器（74LS154）中规模集成译码器实例：74HC138低电平输出附加控制端123SSSS )(iimSY (2) 3线线8线译码线译码器器（74LS138）74HC138的功

19、能表：输输 入入输输 出出S1A2A1A00XXXX11111111X1XXX111111111000011111110100011111110110010111110111001111110111101001110111110101110111111011010111111101110111111132SS 01234567YYYYYYYY译码器74HC138123SSSS )(iimSY 带控制输入端的译码器又是一个完整的数据分配器。将S1作为数据输入端（另两个端子不起作用。为低电平），将A2A1A0作为地址输入端。S数据由A2A1A0指定的一根线送出去。A2A1A0：地址线 S：数据线，

20、求反输出译码器的应用举例译码器的应用举例:(1) 模拟信号多路转换的数字控制模拟信号多路转换的数字控制 输入模拟电压输入模拟电压模拟电子开关模拟电子开关u0u1u2u3译码器译码器A1A0Y0Y1Y2Y3u输出模拟电压输出模拟电压数字控制信号数字控制信号(2) 计算机中存储器单元及输入输出接口的寻址计算机中存储器单元及输入输出接口的寻址0单元单元1单元单元2单元单元3单元单元控制门控制门控制门控制门控制门控制门控制门控制门译码器译码器A1A0Y0Y1Y2Y3或接口单元或接口单元存储器单元存储器单元 计算机计算机 中央控制中央控制 单元单元 (CPU)数据线数据线地址线地址线 单元选择线单元选择

21、线地址线数地址线数n 寻址范围寻址范围(可选择的单元数可选择的单元数) n 2 书上书上164页页 3 4 16 (单片机单片机) (1K=1024) 20(PC/XT) 26(PC586) (1M=1KK)1624422823K64216K512220M32226n220.10 20.10 数据选择器数据选择器集成组合逻辑电路集成组合逻辑电路从多个数据中选择出一个选择，也叫多路转换器从多个数据中选择出一个选择，也叫多路转换器其功能类似一个多投开关，是一个多输入、单输其功能类似一个多投开关，是一个多输入、单输出的组合出的组合逻辑电路逻辑电路。D D0 0D D1 1F FA A输入输入输出输出

22、控制控制1 1、2 2选选1 1数据选择器数据选择器1 1& & &D D0 0D D1 1A A 1 1F F A F A F 0 D 0 D0 0 1 D 1 D1 1F= ADF= AD0 0 + AD+ AD1 1输入数据输入数据输出数据输出数据控制信号控制信号集成化集成化D D0 0D D1 1Y YA A型号型号:74LS157:74LS157数据选择器数据选择器2 2、4 4选选1 1数据选择器数据选择器( (集成电路型号集成电路型号:74LS153):74LS153) A A1 1 A A0 0 Y Y 0 00 0 D D0 0 0 10 1 D D1 1 1 0 1 0 D D2 2 1 11 1 D D3 3 Y=AY=A1 1A A0 0D D0 0 + A + A1 1A A0 0D D1 1 + A + A1 1A A0 0D D2 2 + A + A1 1A A0 0