第六章组合逻辑电路

1、电工技术基础与技能电工技术基础与技能西安电子科技大学出版社西安电子科技大学出版社【知识目标知识目标】1.了解逻组合辑电路的特点及其分析方法和设计步骤；2.了解二进制数的概念及二进制数、十进制数之间的转换；3.了解编码器、二-十进制编码器、译码器及二-十进制译码器的概念； 4.通过编码器、译码器、二-十进制编码器和译码器电路的设计，了解逻辑电路的基本特点及设计方法，了解编码器、译码器、二-十进制编码器、译码器电路的组成及电路工作原理。5.能识读电路原理图，分析电路的工作原理；6.认识组装电路所需的元器件及检测元器件；7.根据电路原理图，能在万用电路板上正确组装电路；8.熟悉万用电路板及装配工艺。

2、 第六章第六章 组合逻辑电路组合逻辑电路电工技术基础与技能电工技术基础与技能西安电子科技大学出版社西安电子科技大学出版社 6.1 6.1组合逻辑电路的基础知识组合逻辑电路的基础知识6.1.1组合逻辑电路的结构和特点组合逻辑电路的结构和特点 把逻辑门电路按一定的规律组合在一起构成的具有各种功能的逻辑把逻辑门电路按一定的规律组合在一起构成的具有各种功能的逻辑电路称为组合逻辑电路。电路称为组合逻辑电路。1.组合逻辑电路的结构组合逻辑电路的结构 组合逻辑电路由若干个门电路组成，输出和输入之间没有反馈通组合逻辑电路由若干个门电路组成，输出和输入之间没有反馈通路，电路中没有记忆单元。其结构图如图路，电路中

3、没有记忆单元。其结构图如图6.1.1所示。所示。6.1.1组合逻辑电路的结构和特点组合逻辑电路的结构和特点2.组合逻辑电路的特点组合逻辑电路的特点 在组合逻辑电路中任意时刻的输出状态只取决与该时刻的输入状态，在组合逻辑电路中任意时刻的输出状态只取决与该时刻的输入状态，与电路的原来的状态无关，电路无记忆功能。与电路的原来的状态无关，电路无记忆功能。6.1.2 组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的分析 组合逻辑电路分析是指根据已知的组合逻辑电路，运用逻辑电路运组合逻辑电路分析是指根据已知的组合逻辑电路，运用逻辑电路运算法则，确定其逻辑功能的过程。其目的是试图确定输入和输出之间的逻算法则，确定其逻辑功能

4、的过程。其目的是试图确定输入和输出之间的逻辑关系。其分析步骤如下：辑关系。其分析步骤如下：（1）根据给的逻辑电路图写出表达式，由输入到输出逐级推出输出表达）根据给的逻辑电路图写出表达式，由输入到输出逐级推出输出表达式。式。（2）对写出的逻辑函数式进行化简。）对写出的逻辑函数式进行化简。（3）由化简后的表达式写出真值表。）由化简后的表达式写出真值表。（4）根据真值表，分析电路的逻辑功能并用文字进行描述。）根据真值表，分析电路的逻辑功能并用文字进行描述。【例6-1】 试分析图6.1.2所示组合电路的逻辑功能。图图6.1.2ABY001010100111表表6.1.1 6.1.1 真值表真值表（4）

5、确定电路的逻辑功能。）确定电路的逻辑功能。从表中可以看出，当从表中可以看出，当A和和B状态相同时，输出为状态相同时，输出为1，当，当A和和B状态不同时状态不同时，输出为，输出为0。（3）列真值表，如表）列真值表，如表6.1.1所示。所示。【例6-2】 试分析图6.1.2所示组合电路的逻辑功能。图图6.1.2 （3）列真值表, 如表6.1.2所示。表6.1.2 真值表ABCY00010010010101101000101011011111（4）确定电路的逻辑功能。从表中可以看出，当A、B、C的状态相同或A、B都为1或都A、C都为0的时候输出高电平，其它状态的时候输出低电平。6.1.3 6.1.3

6、 组合逻辑电路的设计组合逻辑电路的设计组合逻辑电路的设计与组合逻辑电路的分析过程刚好相反，是根据给的的实际逻辑问题，求出实现其逻辑功能的电路。组合逻辑电路的设计步骤如下：（1）分析设计要求，根据实际问题分析理出哪些作为输入、哪些作为输出，从而确实输入、输出变量并赋值，并确实什么情况下为1，什么情况下为0，将实际问题转化为逻辑问题。（2）根据逻辑功能的描述列出对应的真值表。（3）由真值表写出逻辑函数表达式。（4）化简逻辑函数表达式。（5）根据化简后的逻辑函数表达式画出逻辑电路图。【例6-3】中国好声音比赛有三个裁判，一个主裁判，两个副裁判。选手是否能晋级，由每个裁判按一下自己面前的指示灯来决定，

7、灯亮表示裁判允许选手晋级。只有两个以上裁判（其中要求必须要有主裁判）允许选手晋级时，选手才能成功晋级。【解析】（1）分析设计要求，设输入、输出变量并逻辑赋值。输入变量：主裁判A、副裁判B、副裁判C输出变量：选手晋级Y逻辑赋值：1表示肯定，0表示否定（2）列真值表，如表6.1.3所示。 表6.1.3 真值表输入变量输出变量ABCY00000010010001101000101111011111电工技术基础与技能电工技术基础与技能西安电子科技大学出版社西安电子科技大学出版社 6.2 6.2 二进制数二进制数6.2.1二进制数二进制数数码：数码：0和和1规则：规则：逢二进一逢二进一例如：例如：1+1

8、=10，10+1=11，11+1=100，101+1=110。根据所。根据所示，当相加为示，当相加为2时就向上位进一位，本位为时就向上位进一位，本位为0。以上式中。以上式中“10”读作读作“壹零壹零”；“110”读作读作“壹壹零壹壹零”电工技术基础与技能电工技术基础与技能西安电子科技大学出版社西安电子科技大学出版社6.2.2二进制数和十进制数之间的相互转换二进制数和十进制数之间的相互转换1、二进制数化为十进制数规则：二进制数的每位数码乘以它所在数位的“权”再相加，即为相应的十进制数。这种方法称为“乘权相加法”。例：把二进制数11010转换为十进制数。解：（11010）2=（124+123+02

9、2+121+020）10 =(16+8+0+2+0)10 =(26)10电工技术基础与技能电工技术基础与技能西安电子科技大学出版社西安电子科技大学出版社2、十进制数转换为二进制数、十进制数转换为二进制数规则：把十进制数不断地除以规则：把十进制数不断地除以2，直到出现商，直到出现商等于等于0为止，把每次得到的余数倒着顺序排列为止，把每次得到的余数倒着顺序排列即为其对应的二进制数。这种方法称为即为其对应的二进制数。这种方法称为“除二除二取余倒记法取余倒记法”。例：把十进制数例：把十进制数37转换为二进制数。转换为二进制数。解：解：得：（得：（37）10=（100101）2电工技术基础与技能电工技术

10、基础与技能西安电子科技大学出版社西安电子科技大学出版社6.3 编码器编码器6.3.1二进制编码器二进制编码器 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2的n次方种组合，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。【例6-1】 4线-2线二进制编码器的设计。（1）逻辑功能图根据题意可知，逻辑框图如图6.2.1所示，I0I3代表4个信息，设高电平有效；Y0、Y1代表2位二进制码，其4种不同的变量组合即为4种代码，分别代表输入端的4个信息。电工技术基础与技能电工技术基础与技能西安电子科技大学出版社西安电子科技大

11、学出版社 图6.2.1 逻辑框图（2）逻辑功能真值表任意一个时刻，如果一个输入端变为高电平，输出端Y0、Y1将按照编码规则，将所对应的2位二进制码输出。编码器逻辑功能真值表如表6.2.1所示表6.2.1 逻辑功能真值表输入输入输出输出I0I1I2I3Y1Y0100000010001001010000111电工技术基础与技能电工技术基础与技能西安电子科技大学出版社西安电子科技大学出版社（3）逻辑表达式根据逻辑功能真值表，可得：（4）逻辑电路图根据逻辑表达式，可画出逻辑电路电工技术基础与技能电工技术基础与技能西安电子科技大学出版社西安电子科技大学出版社6.3.2二-十进制编码器二一十进制编码是将十

12、进制的十个数码0，1，2，3，4，5，6，7，8，9编成二进制代码的电路。输入的是09十个数码，输出的是对应的二进制代码。这二进制代码又称二十进制编码器，简称BCD码。二十进制编码器的工作原理与二进制编码器类同，以8421BCD码编码器为例。【例6-2】8421BCD码编码器逻辑电路如图6.2.4所示，I0I9是一组互相排斥的变量，其逻辑表达式，即直接写出每一个输出信号的最简与或表达式，为：电工技术基础与技能电工技术基础与技能西安电子科技大学出版社西安电子科技大学出版社8421 BCD编码器逻辑电路编码器逻辑电路Y3=I8+I9Y2=I4+I5+I6+I7Y1=I2+I3+I6+I7Y0=I1

13、+I3+I5+I7+I9其真值表如下表所示：电工技术基础与技能电工技术基础与技能西安电子科技大学出版社西安电子科技大学出版社8421BCD编码器真值表输入输入输出输出I0I1I2I3I4I5I6I7I8I9Y3Y2Y1Y010000000000000010000000000010010000000001000010000000011000010000001000000010000010100000010000110000000010001110000000010100000000000011001电工技术基础与技能电工技术基础与技能西安电子科技大学出版社西安电子科技大学出版社6.4 译码器译码

14、器6.3.1二进制译码器 把代码的特定含义翻译出来的过程叫做译码，而实现译码操作的电路称为译码器。 把二进制代码的各种转态，按照其原意翻译成对应输出信号的电路，叫做二进制译码器。【例6-3】设计一个三位二进制代码的译码器。1.逻辑功能图 输入三位二进制代码，3位二进制代码共有8种组合，故输出是与代码相应的8个信号。因此这种译码器也称为3-8线译码器。如图6.2.5所示。电工技术基础与技能电工技术基础与技能西安电子科技大学出版社西安电子科技大学出版社3-8线译码器框图2.3-8线译码器的逻辑真值表输入输入输出输出A2A1A0Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y000000000001001000000

15、10010000001000110000100010000010000101001000001100100000011110000000电工技术基础与技能电工技术基础与技能西安电子科技大学出版社西安电子科技大学出版社3.逻辑表达式根据真值表可写出逻辑表达式为4.译码器的逻辑电路 根据逻辑表达式画出3-8译码器的逻辑电路图，如图6.2.6所示。电工技术基础与技能电工技术基础与技能西安电子科技大学出版社西安电子科技大学出版社电工技术基础与技能电工技术基础与技能西安电子科技大学出版社西安电子科技大学出版社6.4.2二-十进制译码器 将二-十进制代码翻译成10个十进制数字信号的电路，称为二-十进制译码

16、器。这种译码器的输入是十进制数的4位二进制代码，输出的10个信号，是与十进制数的10个数字相对应。二-十进制译码器框图如图6.3.1所示。电工技术基础与技能电工技术基础与技能西安电子科技大学出版社西安电子科技大学出版社二-十进制译码器真值表输入输入输出输出DCBAY9Y8Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0000000000000010001000000001000100000000100001100000010000100000001000001010000100000011000010000000111001000000010000100000000100110000000001010不用10

17、111100110111101111电工技术基础与技能电工技术基础与技能西安电子科技大学出版社西安电子科技大学出版社 表中左边是输入的8421BCD码，右边是译码输出。10101111六种状态没有使用，是无效的，正常工作情况下不会出现。 由二-十进制译码器真值表，可得逻辑表达式。电工技术基础与技能电工技术基础与技能西安电子科技大学出版社西安电子科技大学出版社由逻辑表达式画出二-十进制逻辑电路图6.5显示器显示器 在数字计算系统及数字式测量仪表中，常需要把二进制在数字计算系统及数字式测量仪表中，常需要把二进制数或二数或二-十进制数用人们习惯的十进制数码的字形直观的显十进制数用人们习惯的十进制数码

18、的字形直观的显示出来，这一工作常用显示器来完成。数字显示器一般和示出来，这一工作常用显示器来完成。数字显示器一般和计数器、译码器、驱动器等配合使用，如方框图计数器、译码器、驱动器等配合使用，如方框图6.5.1所示所示。 图图6.5.1 显示电路方框图显示电路方框图 当前广泛使用的电子钟表及数字万用表等仪器设备上当前广泛使用的电子钟表及数字万用表等仪器设备上的显示器常采用分段式数码显示器。它是由多段各自独立的显示器常采用分段式数码显示器。它是由多段各自独立发光的线段，按一定的方式组合构成的。如：半导体数码发光的线段，按一定的方式组合构成的。如：半导体数码管、液晶显示器等，现在已半导体数码管为例介

19、绍显示器管、液晶显示器等，现在已半导体数码管为例介绍显示器的工作原理。的工作原理。6.5.1 半导体数码管半导体数码管图图6.5.2 半导体数码管实物图半导体数码管实物图 图图6.5.3 七段数码管线段排列图七段数码管线段排列图 半导体数码管实物如图半导体数码管实物如图6.5.2所示。半导体数码管是将发光二极所示。半导体数码管是将发光二极管排列成管排列成“日日”字形状制成的，如图字形状制成的，如图6.5.3所示是七段数码管线段排所示是七段数码管线段排列图。发光线段按一定的组合发光，可显示从列图。发光线段按一定的组合发光，可显示从09相应的十进制数相应的十进制数。例如当。例如当a、b、c、d、g

20、线段发光时，能显示数字线段发光时，能显示数字“3”。 数码管有七段数码管和八段数码管，八段数码管多一个小数点数码管有七段数码管和八段数码管，八段数码管多一个小数点。数码管按发光二极管引脚连接方式有共阳极型和共阴极型两种。数码管按发光二极管引脚连接方式有共阳极型和共阴极型两种。图图6.5.4所示是共阳极型示意图，各发光二极管阳极相连是公共端，所示是共阳极型示意图，各发光二极管阳极相连是公共端，接高电平（共阳极），接高电平（共阳极），ah各引脚中任一脚接低电平，该发光二极各引脚中任一脚接低电平，该发光二极管导通发光。图管导通发光。图6.5.5 共阴极型示意图。共阴极型示意图。图图6.5.4 共阳极

21、型数码管共阳极型数码管图图6.5.4 共阴极型数码管共阴极型数码管 半导体数码管有亮度高，字形清晰，工作电压低（半导体数码管有亮度高，字形清晰，工作电压低（1.5V3V），），体积小，寿命长，响应速度快等优点，因此在数字化仪器设备中应体积小，寿命长，响应速度快等优点，因此在数字化仪器设备中应用广泛。用广泛。6.5.2 分段数码管的译码原理分段数码管的译码原理数字数字输入输入输出输出D C B Aa b c d e f g01234567890 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 1 1 1 1 1 00 1 1 0 0 0 01 1 0 1 1 0 11 1 1 1 0 0 10 1 1 0 0 1 11 0 1 1 0 1 11 0