数字电子技术基础：第3章 组合逻辑电路

1、NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA1第 3 章组合逻辑电路 一一 概述概述二二 组合逻辑电路的分析和设计方法组合逻辑电路的分析和设计方法三三 常用若干组合逻辑电路常用若干组合逻辑电路四四 组合逻辑电路的应用组合逻辑电路的应用五五 组合逻辑电路中的竞争冒险组合逻辑电路中的竞争冒险六六 本章小结本章小结NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA主要要求：主要要求： 掌握掌握组合逻辑电路和时序逻辑电路的概念组合逻辑电路和时序逻辑电路的概念。 了解组合逻辑电路的特点与描述方法。了

2、解组合逻辑电路的特点与描述方法。3.13.1概述概述第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA一、组合逻辑电路的概念一、组合逻辑电路的概念 指任何时刻的输出仅取决于指任何时刻的输出仅取决于该时刻输入信号的组合，而与电该时刻输入信号的组合，而与电路原有的状态无关的电路。路原有的状态无关的电路。 数字电路根据逻辑功能特点的不同分为数字电路根据逻辑功能特点的不同分为 组合逻辑电路组合逻辑电路 时序逻辑电路时序逻辑电路 指任何时刻的输出不仅取决指任何时刻的输出不仅取决于该时刻输入信号的组合，而且于该时刻输入信号的组合，而

3、且与电路原有的状态有关的电路。与电路原有的状态有关的电路。 第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA二、组合逻辑电路的特点与描述方法二、组合逻辑电路的特点与描述方法 组合逻辑电路的逻辑功能特点：组合逻辑电路的逻辑功能特点： 没有存储和记忆作用。没有存储和记忆作用。 组合电路的组成特点：组合电路的组成特点： 由门电路构成，不含记忆单元，只存在从输入到输由门电路构成，不含记忆单元，只存在从输入到输出的通路，没有反馈回路。出的通路，没有反馈回路。 组合电路的描述方法主要有逻辑表达式、组合电路的描述方法主要有逻辑表达式

4、、真值表、卡诺图和逻辑图等。真值表、卡诺图和逻辑图等。 第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA三、组合逻辑电路的分类三、组合逻辑电路的分类 小规模小规模如：各种逻辑门电路如：各种逻辑门电路 中规模中规模 如：编码器、译码器、全加器等如：编码器、译码器、全加器等大规模和超大规模大规模和超大规模 如：微处理器、可编程逻辑器件等如：微处理器、可编程逻辑器件等 第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA3.23.2组合逻辑电路组合逻辑电

5、路 的分析方法和设计方法的分析方法和设计方法主要要求：主要要求： 理解组合逻辑电路理解组合逻辑电路分析与设计的基本方法分析与设计的基本方法。熟练掌握逻辑功能的熟练掌握逻辑功能的逻辑表达式、真值表、逻辑表达式、真值表、卡诺图和逻辑图卡诺图和逻辑图表示法及其相互转换。表示法及其相互转换。第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA一、组合逻辑电路的基本分析方法一、组合逻辑电路的基本分析方法分析思路：分析思路：基本步骤：基本步骤：根据给定逻辑电路，找出输出输入间的逻辑关系，根据给定逻辑电路，找出输出输入间的逻辑关系，从而

6、确定电路的逻辑功能。从而确定电路的逻辑功能。 根据给定逻辑图根据给定逻辑图写出输出逻辑式写出输出逻辑式，并进行必要的化简，并进行必要的化简列真值表列真值表分析逻辑功能分析逻辑功能第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA 例例 分析下图所示逻辑分析下图所示逻辑 电路的功能。电路的功能。解：解： ( (1) )写出输出逻辑函数式写出输出逻辑函数式BAY 1ABCCBACBACBA CBACBA )(CYY 1CBA ABCYY1YY1001010100111( (3) )分析逻辑功能分析逻辑功能( (2) )列逻辑

7、函数真值表列逻辑函数真值表111011101001110010100000YCBA输输 出出输输 入入01010000111100001111根据异或功能可列出真值表如右表；也可先求标准与或式，根据异或功能可列出真值表如右表；也可先求标准与或式，然后得真值表。后者是分析电路的常用方法，下面介绍之。然后得真值表。后者是分析电路的常用方法，下面介绍之。通过分析真值表特点来说明功能。通过分析真值表特点来说明功能。 A A、B B、C C 三个输入变量中，有奇数个三个输入变量中，有奇数个 1 1时，输出为时，输出为 1 1，否则输，否则输出为出为 0 0。因此，图示电路为三位判奇电路，又称奇校验电路。

8、因此，图示电路为三位判奇电路，又称奇校验电路。0101001100111111第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA 初学者一般从输入向输出逐级写出各初学者一般从输入向输出逐级写出各个门的输出逻辑式。熟练后可从输出向输个门的输出逻辑式。熟练后可从输出向输入直接推出整个电路的输出逻辑式。入直接推出整个电路的输出逻辑式。 由由 Si 表达式可知，表达式可知，当输入有奇数个当输入有奇数个 1 时，时，Si = 1，否则，否则 Si = 0。 例例 分析下图电路的逻辑功能。分析下图电路的逻辑功能。解：解：( (2)

9、)列真值表列真值表( (1) )写出输出逻辑函数式写出输出逻辑函数式AiBiCi-1CiSiiiiiiiBACBAC 1)(iiiiiiiiBACBACBA 111111000011101000可列出真值表为可列出真值表为1 iiiiCBAS( (3) )分析逻辑功能分析逻辑功能将两个一位二进制数将两个一位二进制数 A Ai i 、B Bi i 与低位来的进与低位来的进位位C Ci i-1-1相加，相加，S Si i为本位和，为本位和，C Ci i为向高位产生的为向高位产生的进位。这种功能的电路称为全加器。进位。这种功能的电路称为全加器。111011101001110010100000CiSi

10、Ci-1BiAi输输 出出输输 入入第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA二、组合逻辑电路的基本设计方法二、组合逻辑电路的基本设计方法 设计思路：设计思路：基本步骤：基本步骤： 分析给定逻辑要求，设计出能实现该功能分析给定逻辑要求，设计出能实现该功能的组合逻辑电路。的组合逻辑电路。 分析设计要求并分析设计要求并列出真值表列出真值表求最简输出求最简输出逻辑式逻辑式画逻辑图画逻辑图 工艺设计。工艺设计。 首先分析给定问题，弄清楚输入变量和输出变量是首先分析给定问题，弄清楚输入变量和输出变量是哪些，并规定它们的符号

11、与逻辑取值哪些，并规定它们的符号与逻辑取值( (即规定它们何时即规定它们何时取值取值 0 ，何时取值，何时取值1) ) 。然后分析输出变量和输入变量。然后分析输出变量和输入变量间的逻辑关系，列出真值表。间的逻辑关系，列出真值表。根据真值表用代数法或卡诺图法求最简与或式，然根据真值表用代数法或卡诺图法求最简与或式，然后根据题中对门电路类型的要求，将最简与或式变换为后根据题中对门电路类型的要求，将最简与或式变换为与门类型对应的最简式。与门类型对应的最简式。 第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA下面通过例题学习下

12、面通过例题学习如何设计组合逻辑电路如何设计组合逻辑电路( (一一) )单输出组合逻辑电路设计举例单输出组合逻辑电路设计举例 例例 设计一个设计一个A、B、C三人表决电路。当表决某个提案时，三人表决电路。当表决某个提案时，多数人同意，则提案通过，但多数人同意，则提案通过，但A具有否决权。用与非门实现。具有否决权。用与非门实现。解：解：( (1) )分析设计要求，列出真值表分析设计要求，列出真值表设设 A、B、C 同意提案时取值同意提案时取值为为 1，不同意时取值为，不同意时取值为 0；Y 表示表示表决结果，提案通过则取值为表决结果，提案通过则取值为 1，否则取值为否则取值为 0。可得真值表如右。

13、可得真值表如右。A、B、C三人表决电路三人表决电路多数人同意，则提案通过，但多数人同意，则提案通过，但A具有否决权具有否决权111011101001110010100000YCBA输出输出输输 入入0000000011111111110( (2) )化简输出函数化简输出函数Y=AC+ABABC0100 01 11 10 1 1 1 0 0 0 0 0用与非门实现用与非门实现，并求最简与非式，并求最简与非式=AC+AB=ACAB第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA( (3) )根据输出逻辑式画逻辑图根据输出逻

14、辑式画逻辑图YABCY =ACAB 例例 设计一个监视交通信号灯工作状态的逻辑电路。设计一个监视交通信号灯工作状态的逻辑电路。第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINABiAi输输 入入CiSi输输 出出相加的两个数相加的两个数本位和本位和向高位的进位向高位的进位解：解：( (2) ) 求最简输出函数式求最简输出函数式Ci = Ai Bi( (3) ) 画逻辑图画逻辑图iiiBAS 10110101011000111BiAi输输 入入CiSi输输 出出00 例例 试设计半加器试设计半加器电路。电路。将两个将两个

15、1 位二进制位二进制数相加，而不考虑低位数相加，而不考虑低位进位的运算电路，称为进位的运算电路，称为半加器。半加器。SiCiAiBi( (1) )分析设计要求，分析设计要求， 列真值表。列真值表。( (二二) )多输出组合逻辑电路设计举例多输出组合逻辑电路设计举例 第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA半加器电路能用半加器电路能用与非门实现吗？与非门实现吗？用与非门实现的半加器电路为用与非门实现的半加器电路为AiBiSiCi1 iiiBAC iiBA iiiiiBABAS iiiiBABA iiiiiiABA

16、BBA. . 此式虽非最简，但这样可利用此式虽非最简，但这样可利用 Ci 中的中的信号信号 Ai Bi ，省去实现省去实现 Ai 和和 Bi 的两个非门，的两个非门，从而使整体电路最简。从而使整体电路最简。第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA3.3.1 3.3.1 编码器编码器3.33.3常用若干组合逻辑电路常用若干组合逻辑电路理解编码的概念。理解编码的概念。 理解常用编码器的类型、逻辑功能和使理解常用编码器的类型、逻辑功能和使用方法。用方法。主要要求：主要要求： 第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNI

17、VERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA一、编码器的概念与类型一、编码器的概念与类型 编码编码 将具有特定含义的信息编将具有特定含义的信息编成相应二进制代码的过程。成相应二进制代码的过程。 实现编码功能的电路实现编码功能的电路 编码器编码器( (即即Encoder) ) 被编被编信号信号 二进制二进制代码代码 编编码码器器 编码器编码器 优先编码器优先编码器 普通编码器普通编码器二进制编码器二进制编码器 二二- -十进制编码器十进制编码器 编码器编码器 第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY O

18、F CHINACHINA由上式可列出真值表为由上式可列出真值表为原原码码输输出出Y0=I1I3I5I71111000000001101000000101001000000010001000011000001000010000001001000000001000000000001Y0Y1Y2I7I6I5I4I3I2I1I0输输 出出输输 入入被编信号高电平有效。被编信号高电平有效。要求：输入信号有要求：输入信号有8个，个，被编信号被编信号高电平有效，原码输出。高电平有效，原码输出。二、二进制编码器二、二进制编码器Y0=I1I3I5I7Y2=I4I5I6I7Y1=I2I3I6I7I1I2I3I4I

19、5I6I7Y0Y1Y23 位二进制位二进制编码器编码器由真值表得到表达式如下：由真值表得到表达式如下：画画电电路路图图用用 n 位二进制数码对位二进制数码对 2n 个个输入信号进行编码的电路。输入信号进行编码的电路。 第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINAI1I2I3I4I5I6I7Y0Y1Y2I8I9Y310 线线 4 线线编码器编码器原码输出原码输出1001100000000000010100000000111000100000000110000100000010100000100000001000000

20、1000011000000001000010000000001001000000000001000000000000001Y0Y1Y2Y3I9I8I7I6I5I4I3I2I1I0输出输出输入输入被编信号被编信号高电平有效高电平有效三、二十进制编码器三、二十进制编码器第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA普通的编码器存在的问题：普通的编码器存在的问题： 每一时刻只有一个信息有效，当输入信息中每一时刻只有一个信息有效，当输入信息中出现不该出现的组合时，输出混乱。出现不该出现的组合时，输出混乱。第 3 章组合逻辑电

21、路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA为何要使用为何要使用优先编码器？优先编码器？四、优先编码器四、优先编码器 ( (即即 Priority Encoder)Priority Encoder) 1111000000001101000000101001000000010001000011000001000010000001001000000001000000000001Y0Y1Y2I7I6I5I4I3I2I1I0输输 出出输输 入入允许同时输入数个编码信号，并只对其中允许同时输入数个编码信号，并只对其中优先权最高的信号进行编码输出

22、的电路。优先权最高的信号进行编码输出的电路。 普通编码器在任普通编码器在任何时刻只允许一个输何时刻只允许一个输入端请求编码，否则入端请求编码，否则输出发生混乱。输出发生混乱。第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINACT74LS147I8I1I2I3I4I5I6I7Y0Y1Y2Y3I9二二 - - 十进制优先编码器十进制优先编码器 CT74LS147I9 = 1，I8 = 0 时时，不论不论 I0 I7 为为 0 还是还是 1，电路只，电路只对对 I8 进行编进行编码，输出反码码，输出反码 0111。反码输出反码

23、输出被编信号输入，被编信号输入，( (省省略了略了 I0) )，低电平有效。，低电平有效。0111111111110101111111110001111111101101111110010111110100111100001110111010011001111111111111Y0Y1Y2Y3I9I8I7I6I5I4I3I2I1输出输出输入输入 I9 = 0 时时，不论其他，不论其他 Ii 为为 0 还是还是 1，电路只，电路只对对 I9 进行编进行编码码，输出，输出 Y3Y2Y1Y0 = 0110，为反码，其原码为为反码，其原码为 1001。111010011001111111111111无

24、编码请求无编码请求Y3Y2Y1Y0=1111依依次次类类推推CT74LS147I8I1I2I3I4I5I6I7Y0Y1Y2Y3I9被编信号优先级别从高到被编信号优先级别从高到低依次为低依次为 I9、I8、I7、I6、I5、 I4、I3、I2、I1、I0。第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA3.3.23.3.2译码器译码器主要要求：主要要求： 理解译码的概念。理解译码的概念。 掌握二进制译码器掌握二进制译码器 CT74LS138 CT74LS138 的的逻辑功能和使用方法。逻辑功能和使用方法。 理解其他常用译

25、码器的逻辑功能和使用方法。理解其他常用译码器的逻辑功能和使用方法。第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA一、译码的概念与类型一、译码的概念与类型 译码译码是是编码编码的逆过程。的逆过程。 将表示特定意义信息的将表示特定意义信息的二进制代码翻译出来。二进制代码翻译出来。 实现译码功能的电路实现译码功能的电路 译码器译码器( (即即 Decoder) ) 二进制二进制代码代码 与输入代与输入代码对应的码对应的特定信息特定信息 译译码码器器 译码器译码器 二进制译码器二进制译码器 二二 - - 十进制译码器十进制译

26、码器 数码显示译码器数码显示译码器 通用译码器通用译码器第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA二、二进制译码器二、二进制译码器 将输入二进制代码译将输入二进制代码译成相应输出信号的电路。成相应输出信号的电路。 n 位位二进制二进制代码代码 2n 个个译码译码输出输出二进制二进制译码器译码器 译码输出译码输出100011010001001010000100Y3Y2Y1Y0A0A1译码输入译码输入译码输出高电平有效译码输出高电平有效译码输出译码输出011111101101110110111000Y3Y2Y1Y0A

27、0A1译码输入译码输入0000译码输出低电平有效译码输出低电平有效第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA ( 一 ) 3 线 8 线译码器 CT74LS138 简介 CT74LS138A2A1A0Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7STCSTBSTAY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7逻辑功能示意图逻辑功能示意图 ( (一一) ) 3 3线线8 8线线译码器译码器 CT74LS138 CT74LS138 简介简介 3 位位二二进制码进制码输入端输入端8 个个译码输出端译码输出端低电平有效。低电平有效。使能端使能端 S

28、TA 高电平有效，高电平有效， STB、STC 低低电平有效，即当电平有效，即当 STA = 1， STB = STC = 0 时时译码译码，否则禁止译码。，否则禁止译码。第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA01111111111011011111101101110111111010111101111001011111011111001111110110100111111101100011111111000001111111110111111111Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0A0A1A2STB+STCS

29、TA输出输出输入输入CT74LS138 真值表真值表允许译码器工作允许译码器工作禁止禁止译码译码 Y7 Y0 由输入二进制码由输入二进制码 A2、A1、A0 的取值决定。的取值决定。011111111111111111010101010101010100010000000000输出逻辑函数式输出逻辑函数式Y0=A2A1A0=m0Y1=A2A1A0=m1Y2=A2A1A0=m2Y3=A2A1A0=m3Y4=A2A1A0=m4Y5=A2A1A0=m5Y6=A2A1A0=m6Y7=A2A1A0=m700001000Y0=A2A1A0=m0Y1=A2A1A0=m1二进制译码器能译出输入变量二进制译码器

30、能译出输入变量的全部取值组合，故又称变量译码的全部取值组合，故又称变量译码器，也称全译码器。器，也称全译码器。其输出端能提其输出端能提供输入变量的全部最小项。供输入变量的全部最小项。 第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINACT74LS138(1)A2A1A0Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7STCSTBSTAY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7CT74LS138(2)A2A1A0Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7STCSTBSTAY8Y9Y10Y11Y12Y13Y14Y15A2A1A0EA31A3A2A1A0低低位位

31、片片高高位位片片 ( (二二) ) 译码器的扩展译码器的扩展 例如例如 两片两片 CT74LS138 组成的组成的 4 线线 16 线线译码器。译码器。16 个译码个译码输出端输出端 4 位二进制码输入端位二进制码输入端低低 3 位码从各译码位码从各译码器的码输入端输入。器的码输入端输入。A2A1A0A2A1A0A2A1A0STA1STBA3STASTCSTCSTBE高位码高位码 A3 与高位片与高位片 STA 端和低位片端和低位片 STB 端端相连，因此相连，因此 ，A3 = 0 时时低位片工作，低位片工作，A3 = 1 时时高位片工作。高位片工作。 STA不用，应不用，应接有效电平接有效电

32、平 1 。作作 4 线线 16 线译码线译码器使能端，低电平有效。器使能端，低电平有效。第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA二十进制译码器二十进制译码器74LS42三、二十进制译码器三、二十进制译码器 将将 BCD 码的十组代码译成码的十组代码译成 0 9 十个对应十个对应输出信号的电路，又称输出信号的电路，又称 4 线线 10 线线译码器。译码器。第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA 8421BCD 码输入端，码输入端

33、，从高位到低位依次为从高位到低位依次为 A3、A2、A1 和和 A0 。 10 个译码输出端，个译码输出端，低电平低电平 0 有效。有效。4 线线- -10 线译码器线译码器CT74LS42逻辑示意图逻辑示意图Y1Y0Y3Y4Y2Y5Y6Y7Y8Y9A0A1A2CT74LS42A3第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA111111111111111111111111011111111111111011111111111100111111111111110111111111110101伪伪码码011111111

34、110019101111111100018110111111111107111011111101106111101111110105111110111100104111111011111003111111101101002111111110110001111111111000000Y9Y8Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0A0A1A2A3输输 出出输输 入入十进十进制数制数4 线线- -10 线线译码器译码器 CT74LS42 真值表真值表0000001000100100011110011010100010110001000000000011111111111111111111111111111

35、1111111111111111111111111111111111101111011001111010101伪伪码码01第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINAYA0A1A2数码显示译码器数码显示译码器译译码码器器YYYYYY驱驱动动器器YYYYYYYA3a数码显示器数码显示器bcdefgbcdefgabcdefga四、数码显示译码器四、数码显示译码器 将输入的将输入的 BCD 码译成相应输出信号，码译成相应输出信号，以驱动显示器显示出相应数字的电路。以驱动显示器显示出相应数字的电路。 ( (一一) ) 数码

36、显示译码器的结构和功能示意数码显示译码器的结构和功能示意0101a数码显示器数码显示器bcdefgYA0A1A2数码显示译码器数码显示译码器译译码码器器YYYYYY驱驱动动器器YYYYYYYA3bcdefgabcdefga输入输入 BCD 码码输出驱动七段数码管显示相应数字输出驱动七段数码管显示相应数字0001第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA( (二二) ) 数码显示器简介数码显示器简介数字设备中用得较多的为七段数码显示器，又称数数字设备中用得较多的为七段数码显示器，又称数码管。常用的有半导体数码显示器

37、码管。常用的有半导体数码显示器( (LED) )和液晶显示器和液晶显示器( (LCD) )等。它们由七段可发光的字段组合而成。等。它们由七段可发光的字段组合而成。 1. 七段半导体数码显示器七段半导体数码显示器( (LED) ) abcdefgDPag fCOMbce dCOMDPabcdefgDP发光字段，由管脚发光字段，由管脚 a g 电平控制是否发光。电平控制是否发光。小数点，需要时才点亮。小数点，需要时才点亮。显示的数字形式显示的数字形式第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA主要优点：字形清晰、工作电

38、压低、体积小、可靠主要优点：字形清晰、工作电压低、体积小、可靠 性高、响应速度快、寿命长和亮度高等。性高、响应速度快、寿命长和亮度高等。 主要缺点：工作电流大，每字段工作电流约主要缺点：工作电流大，每字段工作电流约 10 mA 。 共阳接法共阳接法 共阴接法共阴接法 半导体数码显示器内部接法半导体数码显示器内部接法COMCOMDP gfedcbaDP gfedcbaCOMCOMVCC+5 V串接限流电阻串接限流电阻 a g 和和 DP 为低电平为低电平时才能点亮相应发光段。时才能点亮相应发光段。 a g 和和 DP 为高电平为高电平时才能点亮相应发光段。时才能点亮相应发光段。共阳接法数码显示器

39、需要配共阳接法数码显示器需要配用输出低电平有效的译码器。用输出低电平有效的译码器。 共阴接法数码显示器需要配共阴接法数码显示器需要配用输出高电平有效的译码器。用输出高电平有效的译码器。RR共阳极共阳极共阴极共阴极第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA即液态晶体即液态晶体 2. 液晶液晶显示器显示器( (LCD) ) 点亮七段液晶数码管的方法与半导体数码管类似。点亮七段液晶数码管的方法与半导体数码管类似。 主要优点：工作电压低，功耗极小。主要优点：工作电压低，功耗极小。 主要缺点：显示欠清晰，响应速度慢。主要缺

40、点：显示欠清晰，响应速度慢。 液晶显示原理：无外加电场作用时，液晶分子排液晶显示原理：无外加电场作用时，液晶分子排列整齐，入射的光线绝大部分被反射回来，液晶呈透列整齐，入射的光线绝大部分被反射回来，液晶呈透明状态，不显示数字；当在明状态，不显示数字；当在相应字段的电极上加电压相应字段的电极上加电压时，液晶中的导电正离子作定向运动，在运动过程中时，液晶中的导电正离子作定向运动，在运动过程中不断撞击液晶分子，不断撞击液晶分子，破坏了液晶分子的整齐排列，液破坏了液晶分子的整齐排列，液晶对入射光产生散射而变成了暗灰色，于是显示出相晶对入射光产生散射而变成了暗灰色，于是显示出相应的数字。应的数字。当外加

41、电压断开后，液晶分子又将恢复到当外加电压断开后，液晶分子又将恢复到整齐排列状态，字形随之消失。整齐排列状态，字形随之消失。 第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA( (三三) )七段显示译码器七段显示译码器4 线线 7 段译码器段译码器/驱动器驱动器 CC14547的逻辑功能示意图的逻辑功能示意图CC14547BI D C B ABIYgYfYeYdYcYbYa 消隐控制端，消隐控制端，低电平有效。低电平有效。 8421 码输入端码输入端译码驱动输出端，译码驱动输出端，高电平有效。高电平有效。第 3 章组合逻

42、辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA消隐消隐000000001111消隐消隐000000001111消隐消隐000000010111消隐消隐000000000111消隐消隐000000011011消隐消隐0000000010119110011110011811111110001170000111111016111110001101511011011010141100110001013100111111001210110110100110000110100010011111100001消隐消隐00000000YgYfYeYd

43、YcYbYa ABCDBI数字数字显示显示输输 出出输输 入入4 线线- -7 段译码器段译码器/驱动器驱动器 CC14547的逻辑功能示意图的逻辑功能示意图CC14547BI D C B ABIYgYfYeYdYcYbYa 00000000消隐消隐1111111111111111011101111011001111010101消隐消隐消隐消隐消隐消隐消隐消隐消隐消隐消隐消隐987654321011001111111111000011111111001101101110011010011111011011000011001111111001000111100110101000101100010

44、010000000允允许许数数码码显显示示伪码伪码相应端口输出相应端口输出有效电平有效电平 1，使显，使显示相应数字。示相应数字。输入输入BCD 码码agfbc禁禁止止数数码码显显示示第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA3.3.33.3.3数据选择器和数据分配器数据选择器和数据分配器 主要要求：主要要求： 理解数据选择器和数据分配器的作用。理解数据选择器和数据分配器的作用。理解常用理解常用数据选择器的逻辑功能及其使用数据选择器的逻辑功能及其使用。第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF

45、 NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINAD0YD1D2D34 选选 1 数据选择器工作示意图数据选择器工作示意图A1A0一、数据选择器和数据分配器的作用一、数据选择器和数据分配器的作用 数据选择器数据选择器: : 根据地址码的要求，从多路输入信号中根据地址码的要求，从多路输入信号中 选择其中一路输出的电路选择其中一路输出的电路. .又称多路选择器又称多路选择器( (Multiplexer，简称简称MUX) )或多或多路开关。路开关。多路输入多路输入一路输出一路输出地址码输入地址码输入10Y=D1D1常用常用 2 选选 1、4 选选 1、8 选选 1和和 16 选选 1 等

46、数据选择器。等数据选择器。 数据选择器的输入信号个数数据选择器的输入信号个数 N 与地址与地址码个数码个数 n 的关系为的关系为 N = 2n多到一的多到一的数字开关数字开关第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA数据分配器数据分配器: : 根据地址码的要求，将一路数据根据地址码的要求，将一路数据 分配到指定输出通道上去的电路。分配到指定输出通道上去的电路。Demultiplexer，简称简称DMUXY0DY1Y2Y34 路数据分配器工作示意图路数据分配器工作示意图A1A0一路输入一路输入多路输出多路输出地址码

47、输入地址码输入10Y1 = DD一到多的一到多的数字开关数字开关第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA二、数据选择器的逻辑功能及其使用二、数据选择器的逻辑功能及其使用 1. 8 选选 1 数据选择器数据选择器 CT74LS151 CT74LS151STA2A1A0D0D7D6D5D4D3D2D1STYYCT74LS151的逻辑功能示意图的逻辑功能示意图 8 路数据输入端路数据输入端地址信号地址信号输入端输入端互补输出端互补输出端使能端，低使能端，低电平有效电平有效第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVE

48、RSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINACT74LS151STA2A1A0D0D7D6D5D4D3D2D1STYYCT74LS151逻辑功能示意图逻辑功能示意图 ST = 1 时禁止时禁止数据选择器工作数据选择器工作ST = 0 时，时，数据选择器数据选择器工作。工作。选择哪一路信号输出选择哪一路信号输出由地址码决定。由地址码决定。8 选选 1 数据选择器数据选择器CT74LS151 真值表真值表 D7D71110D6D60110D5D51010D4D40010D3D31100D2D20100D1D11000D0D00000101YYA0A1A2ST输输

49、出出输入输入第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA因为若因为若A2A1A0=000，则，则因为若因为若A2A1A0=010，则，则Y=D0Y=D2D7D71110D6D60110D5D51010D4D40010D3D31100D2D20100D1D11000D0D00000101YYA0A1A2ST输输 出出输入输入CT74LS151 输出函数表达式输出函数表达式1 00 00 00 00 01 00 00 0Y = A2A1A0D0 + A2A1A0D1 + A2A1A0D2+ A2A1A0D3+ A2A1

50、A0D4+ A2A1A0D5+ A2A1A0D6+ A2A1A0D7Y = A2A1A0D0 + A2A1A0D1 + A2A1A0D2+ A2A1A0D3+ A2A1A0D4+ A2A1A0D5+ A2A1A0D6+ A2A1A0D7 = m0D0+ m1D1+m2D2+ m3D3+ m4D4+m5D5+ m6D6+ m7D7第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA2. 双双 4 选选 1 数据选择器数据选择器 74153 74153 1STA1A01D01D31D21D11ST1Y2Y双双4选选1数据选择器

51、数据选择器74153逻逻辑功能示意图辑功能示意图 2D02D32D22D12ST2ST两个数据选择器两个数据选择器的公共地址输入端。的公共地址输入端。数据选择器数据选择器 1 的输出的输出数据选择器数据选择器 1 的数的数据输入、使能输入。据输入、使能输入。数据选择器数据选择器 2 的数的数据输入、使能输入。据输入、使能输入。数据选择器数据选择器 2 的输出的输出内含两个相同的内含两个相同的 4 选选 1 数据选择器。数据选择器。第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA111100011011010000101

52、110000100110000 0000011Y1D01D11D21D3A0A11ST输出输出输入输入 74153 数据选择器数据选择器 1 真值表真值表1D01D11D21D31ST使能端低电平有效使能端低电平有效111100011011010000101110000100110000 00001D01D11D21D301数据选择器数据选择器 2 的逻辑功能同理。的逻辑功能同理。1ST = 1 时，禁止时，禁止数据数据选择器工作，输出选择器工作，输出 1Y = 0。1ST = 0 时时，数据选择，数据选择器工作。器工作。输出哪一路数据输出哪一路数据由地址码由地址码 A1 A0 决定决定。第

53、3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA 74153 数据选择器数据选择器输出函数式输出函数式1Y = A1 A0 1D0 + A1 A0 1D1 + A1 A0 1D2 + A1 A0 1D3 = m0 1D0 + m1 1D1 + m2 1D2 + m3 1D32Y = A1 A0 2D0 + A1 A0 2D1+ A1 A0 2D2+ A1 A0 2D3 = m0 2D0 + m1 2D1 + m2 2D2 + m3 2D3第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVE

54、RSITY OF CHINACHINA 例例 试用两个带附加控制端的试用两个带附加控制端的4 4选选1 1数据选择器组成一个数据选择器组成一个8 8选选1 1数据选择器。数据选择器。三、数据选择器的扩展三、数据选择器的扩展第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA3.3.43.3.4数值比较器和加法器数值比较器和加法器主要要求：主要要求： 了解数值比较器的作用。了解数值比较器的作用。 理解加法器的逻辑功能及应用。理解加法器的逻辑功能及应用。第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH

55、 UNIVERSITY OF CHINACHINA一、数值比较器一、数值比较器 Digital Comparator，又称数字比，又称数字比较器。较器。用于比较两个数的大小。用于比较两个数的大小。 ( (一一) 1 ) 1 位数值比较器位数值比较器 输 入输 出ABY(AB)Y(AB)Y(A=B)00001010101010011001ABAABABBY(AB) BAABBABAYBABAYBAAAY=+=)=(=)(第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA ( (二二) ) 多位数值比较器多位数值比较器可利用

56、可利用 1 位数值比较器构成位数值比较器构成比较原理：从最高位开始逐步向低位进行比较。比较原理：从最高位开始逐步向低位进行比较。例如例如 比较比较 A = A3A2A1A0 和和 B = B3B2B1B0 的大小：的大小： 若若 A3 B3，则，则 A B；若；若 A3 B3，则，则 A B2，则，则 A B；若；若 A2 B2，则，则 A 地址选择端的端数地址选择端的端数可将逻辑函数输入变量接数据选择器的可将逻辑函数输入变量接数据选择器的地址输入地址输入端和端和数据输入端数据输入端。第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHI

57、NACHINA CT74LS151 有有 A2、A1 、A0 三个地址输入端，三个地址输入端，正好用以输入三变量正好用以输入三变量 A、B、C 。解题方法解题方法( (1) )写出逻辑函数的写出逻辑函数的最小项表达式最小项表达式Y = AB + AC + BC = ABC + ABC + ABC + ABC( (2) ) 写出数据选择器的输出表达式写出数据选择器的输出表达式Y= A2A1A0D0 + A2A1A0D1 + A2A1A0D2 + A2A1A0D3 + A2A1A0D4 + A2A1A0D5 + A2A1A0D6 + A2A1A0D7( (3) )比较比较 Y 和和 Y两式中最小项

58、的对应关系两式中最小项的对应关系令令 A = A2 ，B = A1 ，C = A0则则 Y= ABCD0 + ABCD1 + ABCD2 + ABCD3 + ABCD4 + ABCD5 + ABCD6 + ABCD7ABCABCABCABCABCABCABCABC+ 为使为使 Y = Y，应令，应令D0 = D1 = D2 = D4= 0D3 = D5 = D6 = D7 = 1 例例 试用试用8 8选选1 1数据选择器实现函数数据选择器实现函数 Y = AB + AC + BC 。第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHIN

59、ACHINA( (4) )画连线图画连线图CT74LS151A2A1A0D0D7D6D5D4D3D2D1STYYYABC1即可得输出函数即可得输出函数D0D2D1D4D7D6D5D31第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA 例例1 1 试用试用4 4选选1 1数据选择器实现函数数据选择器实现函数 Y = AB + AC + BC 。( (1) )写出逻辑函数的写出逻辑函数的最小项表达式最小项表达式Y = AB + AC + BC = ABC + ABC + ABC + ABC( (2) ) 写出数据选择器的输

60、出表达式写出数据选择器的输出表达式 CCABCBACBA301201101001DAADAADAADAAY第 3 章组合逻辑电路 解题方法解题方法NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINABAAA01,令( (3) )比较比较 Y 和和 Y两式中最小项的对应关系两式中最小项的对应关系为使为使 Y = Y，应令，应令1, 03210CCDCDCDD第 3 章组合逻辑电路 NORTH UNIVERSITY OF NORTH UNIVERSITY OF CHINACHINA AABCACBACBCABA01,令Y = AB + AC + BC = ABC + AB