组合逻辑电路的分析

1、YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY4.1 组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的分析4.3 组合逻辑电路中的竞争冒险组合逻辑电路中的竞争冒险4.4 若干典型的组合逻辑集成电路若干典型的组合逻辑集成电路4.5 组合可编程逻辑器件组合可编程逻辑器件4.2 组合逻辑电路的设计组合逻辑电路的设计 YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY1.掌握组合逻辑电路的分析与设计掌握组合逻辑电路的分析与设计2.掌握编码器、译码器的逻辑功能及其应用

2、；掌握编码器、译码器的逻辑功能及其应用；3.掌握数据选择器、数值比较器的逻辑功能及其应用；掌握数据选择器、数值比较器的逻辑功能及其应用；4.掌握加法器的功能及其应用；掌握加法器的功能及其应用；5.了解多功能集成逻辑器件及了解多功能集成逻辑器件及ALU的逻辑功能；的逻辑功能；6.学会阅读学会阅读MSI器件的功能表，并能根据设计要求完成器件的功能表，并能根据设计要求完成电路的正确连接。电路的正确连接。教学基本要求教学基本要求YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY4.1 组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的分析数字电路就结构和工作原理而言，可

3、分为数字电路就结构和工作原理而言，可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无记忆元件无记忆元件有记忆元件有记忆元件定义：任意时刻的输出状态只决定于该时刻的输入状态，定义：任意时刻的输出状态只决定于该时刻的输入状态， 而而 与从前的状态无关。与从前的状态无关。X1X2X3:XnZ1Z2Z3:ZmZ1= f1(X1, X2, Xn）Z2= f2(X1, X2, Xn）Zm= fm(X1, X2, Xn）它们之间的关系是：它们之间的关系是：YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY 根据逻辑图，写出逻辑函数的表达式，然后列出根据

4、逻辑图，写出逻辑函数的表达式，然后列出真值表，经卡诺图化简变换后，得知电路功能。这真值表，经卡诺图化简变换后，得知电路功能。这个过程就是组合逻辑电路的分析。个过程就是组合逻辑电路的分析。4.1 组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的分析分析的目的：是为了确定电路的的逻辑功能。分析的目的：是为了确定电路的的逻辑功能。YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY(1) 由逻辑图写出各输出端的逻辑表达式；由逻辑图写出各输出端的逻辑表达式；(2) 化简和变换各逻辑表达式；化简和变换各逻辑表达式；(3) 列出真值表；列出真值表；(4) 根据真值表和逻辑表

5、达式对逻辑电路进行分析，根据真值表和逻辑表达式对逻辑电路进行分析，最后确定其功能。最后确定其功能。2. 组合逻辑电路的分析步骤：组合逻辑电路的分析步骤：化简化简得出结论（逻辑功能）。得出结论（逻辑功能）。逻辑电路图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：4.1 组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的分析YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITYBAZ )(CBAL 1000011101111000111011101001110010100000CBA例例1 已知逻辑电路如图所示，分析已知逻辑电路如图所示，分析该电路的功能。该

6、电路的功能。 =1 =1 L B C A Z CZL 1.根据逻辑图，写出输出逻辑表达式根据逻辑图，写出输出逻辑表达式2. 列写真值表。列写真值表。 3. 确定逻辑功能：确定逻辑功能： 解：解：CBA )(CBA 电路具有为奇校验功能电路具有为奇校验功能。YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY一个双输入端、双输出一个双输入端、双输出端的组合逻辑电路如图端的组合逻辑电路如图所示，分析该电路的功所示，分析该电路的功能能。 Z2 Z3 S B A Z1 C & & & & 1 ABABA ABB 2323SZZZZ()()A ABB AB

7、1CZAB输输 入入输输 出出ABSC00011011逻辑功能：逻辑功能：A ABB ABABABAB解：解：例例20 01 01 00 1半加器半加器 YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY1. 组合逻辑电路的设计步骤组合逻辑电路的设计步骤 (1)根据实际逻辑问题确定输入、输出变量，并定根据实际逻辑问题确定输入、输出变量，并定义逻辑状态的含义；义逻辑状态的含义；(2)根据输入、输出的因果关系，列出真值表；根据输入、输出的因果关系，列出真值表；(3)由真值表写出逻辑表达式，根据需要简化和变由真值表写出逻辑表达式，根据需要简化和变换逻

8、辑表达式；换逻辑表达式；(4)画出逻辑图。画出逻辑图。YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY1. 组合逻辑电路的设计步骤组合逻辑电路的设计步骤 原则：原则：最简（要求所用器件的种类和数量都尽可能最简（要求所用器件的种类和数量都尽可能 少，且器件之间的连线也最少少，且器件之间的连线也最少)。 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YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY 试用与非门和反相器设计一

9、个优先排队电路。火车有特快、试用与非门和反相器设计一个优先排队电路。火车有特快、直快和慢车。它们进出站的优先次序是：特快、直快、慢车直快和慢车。它们进出站的优先次序是：特快、直快、慢车，同一时刻只能有一列车进出。同一时刻只能有一列车进出。解：解：例例1 1 当特快当特快A=1A=1时，无论直快时，无论直快B B，慢车，慢车C C 为何值，为何值，L LA A=1=1，L LB B= L= LC C=0=0；当直快当直快B=1B=1，且，且A= 0 A= 0 时，无论时，无论C C为何值，为何值，L LB B=1=1，L LA A = =L LC C=0=0；当慢车当慢车C=1C=1，且，且A=

10、B=0 A=B=0 时，时，L LC C=1=1，L LA A= L= LB B=0=0。 3 3）根据题意，变换成与非形式）根据题意，变换成与非形式 ABC LA LB LC000 0 0 01 1 0 001 0 1 0001 0 0 1经过逻辑抽象，可列真值表经过逻辑抽象，可列真值表：2 2）写出逻辑表达式。）写出逻辑表达式。CBALBALALCBA，CBALBALALCBA，1 1）由题意进行逻辑抽象）由题意进行逻辑抽象。 YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY2. 设计举例设计举例 4）画出逻辑电路图。）画出逻辑电路图。

11、A B C & 1 & LB 1 1 1 LC LA CBABACBALBALALCBA，YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY设计一个表决电路，该电路输入为设计一个表决电路，该电路输入为A、B、C，输出是，输出是L。当输入有两个或两个以上为当输入有两个或两个以上为1时，输出为时，输出为1，其他情况输出，其他情况输出为为0。用与非门设计该表决电路。用与非门设计该表决电路。解解：例例2 LABC+5V要设要设计的计的逻辑逻辑电路电路YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY设计

12、一个表决电路，该电路输入为设计一个表决电路，该电路输入为A、B、C，输出是，输出是L。当输入有两个或两个以上为当输入有两个或两个以上为1时，输出为时，输出为1，其他情况输出，其他情况输出为为0。用与非门设计该表决电路。用与非门设计该表决电路。解：解：例例2 1） 根据题意可列出真值表。根据题意可列出真值表。 2） 画出卡诺图。画出卡诺图。 0 0 1 0 0 1 1 1 00 01 11 10 0 1 A BC 3）简化和变换逻辑表达式）简化和变换逻辑表达式 L = AB+AC+BC ABC L00000101001110010111011100010111BCACABYANGTZE NORM

13、AL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY 3）简化和变换逻辑表达式）简化和变换逻辑表达式 BCACABBCACAB L = AB+AC+BC 4）画出逻辑电路图。）画出逻辑电路图。 A B C & & & & L YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY某董事会有一位董事长和三位董事，就某项议题进行表决，某董事会有一位董事长和三位董事，就某项议题进行表决，当满足以下条件时决议通过：有三人或三人以上同意；或当满足以下条件时决议通过：有三人或三人以上同意；或者有两人同意，但其中一人必须是董事长。试用两输

14、入与者有两人同意，但其中一人必须是董事长。试用两输入与非门设计满足上述要求的表决电路。非门设计满足上述要求的表决电路。 例例3 解解 1) 逻辑抽象。逻辑抽象。 2) 列出真值表；列出真值表； 3) 画出卡诺图，求输出画出卡诺图，求输出L的表达式；的表达式； 假设：用变量假设：用变量A、B、C、D表示输入，表示输入，A代表董事长，代表董事长，B、C、D代代表董事，表董事，1表示同意，表示同意，0表示不同意；表示不同意； 用用L表示输出，表示输出，L1，代表决议通过，代表决议通过，L0，代表不通过。，代表不通过。 4) 画出由与非门组成的逻辑电路。画出由与非门组成的逻辑电路。 YANGTZE N

15、ORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITYL = AB + AC + AD + BCD 10 11 01 00 CD 00 01 11 10 AB 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 L 输 入出ABCDL00000001001000110100010101100111输 入出ABCDL1000100110101011110011011110111101111111 2) 列出真值表列出真值表 3) 画出输出画出输出L的卡诺的卡诺图并化简得图并化简得 BCDABAD4) 画出由与非门组成的逻辑电路。画出由与非门组成的逻辑电路。

16、 00000001ACYANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITYL = AB + AC + AD + BCDCDBADACABL 4) 画出由与非门组成的逻辑电路。画出由与非门组成的逻辑电路。 YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY2. 设计举例设计举例例例4 解解 1) 逻辑抽象。逻辑抽象。 2) 列出真值表列出真值表; 3) 画出卡诺图画出卡诺图,求输出求输出L；4) 画出逻辑电路。画出逻辑电路。 某工厂有某工厂有A、B、C三台设备，其中三台设备，其中A和和B的功率相等，

17、的功率相等，C的功率是的功率是A的两倍。这些设备由的两倍。这些设备由X和和Y两台发电机供电，两台发电机供电，发电机发电机X的最大输出功率等于的最大输出功率等于A的功率，发电机的功率，发电机Y的最大的最大输出功率是输出功率是X的三倍。要求设计一个逻辑电路，能够根据的三倍。要求设计一个逻辑电路，能够根据各台设备的运转和停止状态，以最节约能源的方式启、停各台设备的运转和停止状态，以最节约能源的方式启、停发电机。发电机。 YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY 2) 列出真值表列出真值表 3) 画出卡诺图画出卡诺图,求输出求输出L； 0 1

18、 1 0 0 1 1 1 Y 0 0 0 1 1 0 1 0 A BC X 0 1 11 10 01 00 A BC 0 1 11 10 01 00 ABCCBACBAX Y = AB + C 输 入输 出A B C XY0000010100111001011101110010100101010111CABY YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY A B C 1 & 1 X 1 & 1 1 & & 1 1 Y 4) 画出逻辑图。画出逻辑图。 ABCCBACBAX Y = AB + C YANGTZE NORMAL UNIVERSI

19、TYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY4.3.1 产生竞争冒险的原因产生竞争冒险的原因 4.3.2 消去竞争冒险的方法消去竞争冒险的方法 YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY & 1 G2 G1 A A L (b) (a) A 图图 3.5.1 产生正跳变脉冲的竞争冒险产生正跳变脉冲的竞争冒险AAL 竞争：在组合电路中，信号经由不同的路径达到某一会合点竞争：在组合电路中，信号经由不同的路径达到某一会合点的时间有先有后的现象的时间有先有后的现象;如不考虑门的延迟时如不考虑门的延迟时间，间，L = 0。 如考虑门的延迟

20、时间：如考虑门的延迟时间：由于由于G1的延迟，的延迟，A的的下降沿要滞后于下降沿要滞后于A的的上升沿，在输出端产上升沿，在输出端产生尖脉冲。生尖脉冲。 冒险：由于竞争而引起电路输出发生瞬间错误现象。表现为冒险：由于竞争而引起电路输出发生瞬间错误现象。表现为输出端出现了原设计中没有的窄脉冲，常称其为毛刺。输出端出现了原设计中没有的窄脉冲，常称其为毛刺。YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY1.理想情况理想情况 输入与输出为稳定状态。（没有考虑信号通过导线和输入与输出为稳定状态。（没有考虑信号通过导线和逻辑门的传输延迟时间）。逻辑门的传

21、输延迟时间）。2.实际情况实际情况 信号通过导线和门电路时，都存在时间延迟；信号通过导线和门电路时，都存在时间延迟； 信号发生变化时也有一定的上升时间或下降时间。信号发生变化时也有一定的上升时间或下降时间。YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY3.竞争竞争 同一个门的一组输入信号，由于它们在同一个门的一组输入信号，由于它们在此前通过不同数目的门，经过不同长度导此前通过不同数目的门，经过不同长度导线的传输，到达门输入端的时间会有先有线的传输，到达门输入端的时间会有先有后的现象。后的现象。 临界竞争：导致错误输出的竞争。临界竞争：导致错

22、误输出的竞争。 非临界竞争：不产生错误输出的竞争。非临界竞争：不产生错误输出的竞争。YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY产生竞争冒险的主要原因产生竞争冒险的主要原因 在组合逻辑电路中，当一个门电路输入两个同时向相反方向变化在组合逻辑电路中，当一个门电路输入两个同时向相反方向变化的互补信号时，在输出端可能会产生不应有的尖峰干扰脉冲。的互补信号时，在输出端可能会产生不应有的尖峰干扰脉冲。讨论：讨论：1）什么情况要考虑竞争冒险问题？）什么情况要考虑竞争冒险问题？ 2）译码显示时是否要考虑竞争冒险问题？）译码显示时是否要考虑竞争冒险问题？

23、在组合电路中，当输入信号的状态改变时，输出端可能会出现不正在组合电路中，当输入信号的状态改变时，输出端可能会出现不正常的干扰信号，使电路产生错误的输出，这种现象称为竞争冒险。常的干扰信号，使电路产生错误的输出，这种现象称为竞争冒险。产生竞争冒险的原因：主要是门电路的延迟时间产生的。产生竞争冒险的原因：主要是门电路的延迟时间产生的。AA1&Y1AAY1(a)(b)11Y2AAY2(a)(b)干扰信号01AAY正尖峰冒险冒险负尖峰尖峰冒险12AAYYANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY4. 冒险及分类冒险及分类 逻辑门因输入端的竞争而导

24、致输出产生不应有的尖峰干逻辑门因输入端的竞争而导致输出产生不应有的尖峰干扰脉冲（又称为过渡干扰脉冲）的现象。扰脉冲（又称为过渡干扰脉冲）的现象。静态险象：输入变化输出不应变化的情况下，产生短暂错误静态险象：输入变化输出不应变化的情况下，产生短暂错误输出的险象。输出的险象。动态险象：输入变化输出应变化的情况下，输出在变化过程动态险象：输入变化输出应变化的情况下，输出在变化过程中产生了短暂的错误输出的现象。中产生了短暂的错误输出的现象。动态险象一般是由静态险象引起的，消除了静态险象也就消动态险象一般是由静态险象引起的，消除了静态险象也就消除了动态险象。除了动态险象。0型险象：错误输出信号为负脉冲的

25、险象。型险象：错误输出信号为负脉冲的险象。1型险象：错误输出信号为正脉冲的险象。型险象：错误输出信号为正脉冲的险象。静态险象和动态险象均可分为静态险象和动态险象均可分为0型险象和型险象和1型险象。型险象。YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY险象的判断险象的判断1）代数法）代数法 若逻辑函数在一定条件下可简化成下列两种形式时，若逻辑函数在一定条件下可简化成下列两种形式时，则该组合逻辑电路可能存在冒险现象。即则该组合逻辑电路可能存在冒险现象。即 可能出现可能出现1型冒险型冒险 可能出现可能出现0型冒险型冒险2）卡诺图法）卡诺图法 当函

26、数为与或表达式时，先作出其卡诺图；画出与当函数为与或表达式时，先作出其卡诺图；画出与表达式中各表达式中各“与与”项相对应的卡诺圈；若存在两个卡项相对应的卡诺圈；若存在两个卡诺圈相切，则该函数描述的电路可能产生险象。诺圈相切，则该函数描述的电路可能产生险象。AAY AAY YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY例例3 判断判断 是否可能出现冒险现象。是否可能出现冒险现象。CBCABAY 解：当解：当A=1、C=0时，时， ，出现冒险现象。，出现冒险现象。 当当B=0、C=1时，时， ，出现冒险现象。，出现冒险现象。 当当A=0、B=1

27、时，时， ，出现冒险现象。，出现冒险现象。可见，函数可见，函数Y存在冒险现象。存在冒险现象。例例4 试判别试判别 是否存在冒险现象。是否存在冒险现象。解：当解：当A=0、C=0时，时， ， 因此存在冒险现象。因此存在冒险现象。)(CBBAY BBY 说明：由于冒险出现的可能性很多，而且组合电路的冒险说明：由于冒险出现的可能性很多，而且组合电路的冒险现象只是可能产生，而不是一定产生，更何况非临界冒险现象只是可能产生，而不是一定产生，更何况非临界冒险是允许的。因此，实用的判别冒险的方法是测试。可以认是允许的。因此，实用的判别冒险的方法是测试。可以认为只有实验的结果才是最终的结论。为只有实验的结果才

28、是最终的结论。BBY AAY CCY YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY1、加封锁脉冲、加封锁脉冲 在输入信号产生竞争冒险的时间内，引入一个脉冲将可在输入信号产生竞争冒险的时间内，引入一个脉冲将可能产生尖峰干扰脉冲的门封锁住。封锁脉冲应在输入信号能产生尖峰干扰脉冲的门封锁住。封锁脉冲应在输入信号转换前到来，转换结束后消失。转换前到来，转换结束后消失。2、 加选通脉冲加选通脉冲 对输出可能产生尖峰干扰脉冲的门电路增加一个接选通对输出可能产生尖峰干扰脉冲的门电路增加一个接选通信号的输入端，只有在输入信号转换完成并稳定后，才引信号的输

29、入端，只有在输入信号转换完成并稳定后，才引入选通脉冲将它打开，此时才允许有输出。在转换过程中，入选通脉冲将它打开，此时才允许有输出。在转换过程中，由于没有加选通脉冲，因此，输出不会出现尖峰干扰脉冲。由于没有加选通脉冲，因此，输出不会出现尖峰干扰脉冲。4.3.2 消除竞争冒险的方法消除竞争冒险的方法YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY3、 接入滤波电容接入滤波电容 由于尖峰干扰脉冲的宽度一般都很窄，在可能由于尖峰干扰脉冲的宽度一般都很窄，在可能产生尖峰干扰脉冲的门电路输出端与地之间接入产生尖峰干扰脉冲的门电路输出端与地之间接入一个容

30、量为几十皮法的电容就可吸收掉尖峰干扰一个容量为几十皮法的电容就可吸收掉尖峰干扰脉冲。脉冲。4、 修改逻辑设计修改逻辑设计: 只要在卡诺图中存在两个相切但不相交的圈只要在卡诺图中存在两个相切但不相交的圈（“0”冒险是冒险是1构成的圈，构成的圈，“1”冒险是冒险是0构成的圈）构成的圈） YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITYBCBAYY1 ABC000111100000110111ABC12314&有圈相切（几何相有圈相切（几何相邻），则有竞争冒险邻），则有竞争冒险ACBCBAY增加冗余项，增加冗余项，消除竞争冒险消除竞争冒险Y1ABC

31、125341&YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY4.4.1A 编码器的概念及分类编码器的概念及分类4.4.1B 集成电路编码器集成电路编码器4.4 若干典型的组合逻辑集成电路若干典型的组合逻辑集成电路YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY编码：赋予二进制代码特定含义的过程称为编码。编码：赋予二进制代码特定含义的过程称为编码。如：如：8421BCD码中用码中用1000表示数字表示数字8如：如：ASCII码中用码中用100 0001表示字母表示字母A等等编码器：具有编码功

32、能的逻辑电路。编码器：具有编码功能的逻辑电路。编码器的逻辑功能：能将每一组输入信息变换为相应二进制编码器的逻辑功能：能将每一组输入信息变换为相应二进制的代码输出。的代码输出。如如4线线-2线编码器：将输入的线编码器：将输入的4个状态分别编成个状态分别编成4个个2位二位二进制数码输出；进制数码输出；如如8-3编码器：将输入的编码器：将输入的8个状态分别编成个状态分别编成8个个3位二进制数位二进制数码输出；码输出；如如BCD编码器：将编码器：将10个输入分别编成个输入分别编成10个个4位位8421BCD码输码输出。出。YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL

33、UNIVERSITY编码器的分类：编码器的分类：普通编码器：任何时候只允许一个编码输入信号有普通编码器：任何时候只允许一个编码输入信号有效，否则输出就会发生混乱。效，否则输出就会发生混乱。优先编码器：允许同时输入两个以上的有效编码信优先编码器：允许同时输入两个以上的有效编码信号。当同时输入几个有效编码信号时，优先编码器号。当同时输入几个有效编码信号时，优先编码器能按预先设定的优先级别，只对其中优先权最高的能按预先设定的优先级别，只对其中优先权最高的一个进行编码。一个进行编码。普通编码器普通编码器优先编码器优先编码器YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL

34、UNIVERSITY I0 I1 I2 I3 1 1 1 1 & & & 1 1 Y0 Y1 & 1. 普通普通4 线线2线编码器线编码器（1） 逻辑图逻辑图YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY Y1 Y0 I0 I1 I2 I3 4输输入入二进制码输出二进制码输出I0 I1I2I3Y1Y01000010000100001（3）逻辑功能表）逻辑功能表321032101IIIIIIIIY 321032100IIIIIIIIY 编码器的输入为高电平有效。编码器的输入为高电平有效。1. 普通普通4 线线2线编码器线编码器（2） 逻辑框图

35、逻辑框图Y1Y000011011YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY该电路存在的问题：该电路存在的问题：当所有的输入都为当所有的输入都为0时，电时，电路的输出路的输出Y1Y0 = ？Y1Y0 = 00和真值表中第一行的输出编和真值表中第一行的输出编码相同，无法区分是哪个输码相同，无法区分是哪个输入信号的编码。入信号的编码。 I0 I1 I2 I3 1 1 1 1 & & & 1 1 Y0 Y1 & 普通编码器不能同时输入普通编码器不能同时输入两个已上的有效编码信号两个已上的有效编码信号1. 普通普通4 线线2线编码器线编码器YAN

36、GTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 VCC 1k10 & & & & 1 & GS D C B A 十个按键十个按键 输出代码输出代码控制使能标志控制使能标志 2. 键盘输入键盘输入8421BCD码编码器码编码器（1） 逻辑图逻辑图YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY（2）功能表）功能表 输 入输 出S0S1S2S3S4S5S6S7S8S9ABCDGS11111111110

37、00001111111110100111111111101100011111111011011111111110111011011111101111010111111011111010011110111111001111101111111001011011111111000110111111111000012. 键盘输入键盘输入8421BCD码编码器码编码器YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY 3. 优先编码器优先编码器 优先编码器的提出：优先编码器的提出： 如果有两个或更多输如果有两个或更多输入信号有效，将会出现入信号有效，将会

38、出现输出混乱。输出混乱。 必须根据轻重缓急，规定好这些外设允许操作的先必须根据轻重缓急，规定好这些外设允许操作的先后次序，即优先级别。后次序，即优先级别。 识别多个编码请求信号的优先级别，并进行相应编识别多个编码请求信号的优先级别，并进行相应编码的逻辑部件称为优先编码器。码的逻辑部件称为优先编码器。YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY4 线线2 线优先编码器（设计）线优先编码器（设计）（1）列出功能表）列出功能表输 入输 出I0I1I2I3Y1Y010000010001101011133210IIIIY 3321IIIY 高高低低

39、（2）写出逻辑表达式）写出逻辑表达式（3）画出逻辑电路（略）画出逻辑电路（略） 3. 优先编码器优先编码器 YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY1. 优先编码器优先编码器74148逻辑图逻辑图 2 3 4 5 6 7 1 EI 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 & & & & & & & & & & & & & 1 1 1 A2 A1 A0 GS EO 0 8个信个信号输入号输入端端071个使个使能输入能输入端端EI3个编码个编码输出端输出端 A2A01个编码个编码器工作状器工作状态标志态标志1个输出个输出使能标

40、志使能标志YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 EO 74148 EI A0 A1 A2 GS 123456789101112131415164567EIA2A1GNDVCCEOGS3210A0引脚图引脚图示意框图示意框图2. 优先编码器优先编码器74148的示意框图、引脚图的示意框图、引脚图YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY3. 优先编码器74148的逻辑功能表 输 入 输 出 EI01234567A2A1A0GSE

41、OHHHHHHLHHHHHHHHHHHHLLLLLLLHLLHLLHLHLLHHLHLLHLLHHHLHHLHLLHHHHHLLLHLLHHHHHHLHLHLLHHHHHHHHLLHLLHHHHHHHHHHLHEI=1，电路不工作，电路不工作，GS = EO =1， A2 A1 A0 =111 EI=0，电路工作，无有效低电平输入，电路工作，无有效低电平输入， A2 A1 A0 =111， GS = 1，EO=0 ；EI=0，电路工作，输入，电路工作，输入07分别有低电平输入时，分别有低电平输入时，A2 A1 A0为为07的编码输出，的编码输出，GS =0 ， EO =1。 YANGTZE N

42、ORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY4. 集成电路编码器集成电路编码器74148的应用的应用 例例4.1.1 用二片用二片74148构成构成16位输入、位输入、4位二进制码输出的优位二进制码输出的优先编码器如图所示，试分析其工作原理。先编码器如图所示，试分析其工作原理。 I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8I9 I10 I11 I12 I13 I14 I15 EO EI 74148() 74148() A0 A1 A2 A0 A1 A2 GS GS2 GS1 GS &A &B & C& GS D EI2 EO2 EO1 EI1 11

43、1 I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8I9 I10 I11 I12 I13 I14 I15 EO EI 74148() 74148() A0 A1 A2 A0 A1 A2 GS GS2 GS1 GS &A &B & C& GS D EI2 EO2 EO1 EI1 10有编码请求有编码请求1I8 I15 I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8I9 I10 I11 I12 I13 I14 I15 EO EI 74148() 74148() A0 A1 A2 A0 A1 A2 GS GS2 GS1 GS &A &B & C& GS D EI2 EO2 EO1 EI1

44、0无编码请求无编码请求00I0 I7 YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY4.4.2.1 译码器译码器概念与分类概念与分类4.4.2.2 集成电路译码器集成电路译码器4.4.2.3 数据分配器数据分配器YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY译码：译码：译码器的分类：译码器的分类： 唯一地址译码器唯一地址译码器代码变换器代码变换器将一系列代码转换成与之对应的有效信号。将一系列代码转换成与之对应的有效信号。 将一种代码转换成另一种代码。将一种代码转换成另一种代码。 二进制译

45、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常见的唯一地址译码器：常见的唯一地址译码器： 译码是编码的逆过程，即将某个二进制码翻译码是编码的逆过程，即将某个二进制码翻译成特定的信号，即电路的某种状态。译成特定的信号，即电路的某种状态。4.4.2.1 译码器的概念与分类译码器的概念与分类译码器：译码器： 具有译码功能的逻辑电路称为译码器。具有译码功能的逻辑电路称为译码器。YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY1. 二进制译码器二进制译码器 x0 x1 xn-1 y0 y1 1 ny EI 使能输入使能输入 二进制

46、二进制译码器译码器 当使能输入端当使能输入端EI为有效电平时，对应每一组输入为有效电平时，对应每一组输入代码，只有其中一个输出端为有效电平，其余输出代码，只有其中一个输出端为有效电平，其余输出端则为相反电平。端则为相反电平。 n 个输个输入端入端1个使个使能输入能输入端端EI2n个输个输出端出端YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY输 入输出EIABY0Y1Y2Y3HHHHHLLLLHHHLLHHLHHLHLHHLHLHHHHHL2. 2线线 - 4线译码器的逻辑电路线译码器的逻辑电路BAEIY 1ABEIY 3 EI 1 A 1

47、1 & & & & y0 y1 y2 y3 B BAEIY 0BAEIY 2功能表功能表YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY1. 74138集成译码器集成译码器 G1 G2A G2B A B C 1 1 1 1 1 1 & & & & & & & & Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 1 & 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 A B C G2A G2B G1 Y7 GND VCC Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y0 A B C 74138 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4

48、 Y5 Y6 Y7 G1 G2A G2B 3个个输输入入端端3个个控控制制端端8个个输输出出端端YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY74138集成译码器功表能 输 入输 出G1G2AG2CBAY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7HHHHHHHHHXHHHHHHHHHLHHHHHHHHHLLLLLLHHHHHHHHLLLLHHLHHHHHHHLLLHLHHLHHHHHHLLLHHHHHLHHHHHLLHLLHHHHLHHHHLLHLHHHHHHLHHHLLHHLHHHHHHLHHLLHHHHHHHHHHLABCY 0ABCY 1ABCY

49、 2BACY 3ABCY 4ABCY 5ACBY 6CBAY 7一个一个3线线8线译码器能产生三变量函数的全部最小项。线译码器能产生三变量函数的全部最小项。基于这一点用该器件能够方便地实现三变量逻辑函数。基于这一点用该器件能够方便地实现三变量逻辑函数。YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY74138的应用举例的应用举例例例1 用用74138组成脉组成脉冲信号变换电路冲信号变换电路 A B C C B A 74138 +5V E G1 G2A G2B Y1 Y0 Y2 Y3 Y5 Y6 Y7 Y4 A B C E Y0 Y1 Y7 Y

50、5 Y2 Y6 Y4 Y3 YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY Z Y X A B C 74138 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 & F +5V G1 G2A G2B 74138工作条件工作条件 ： G1=1，G2A=G2B=0例例2 用一个用一个3线线8线译码器实现函数线译码器实现函数集成译码器集成译码器74138的应用举例的应用举例:XYZZYXZYXZYXF ABCY 0ABCY 2ABCY 4CBAY 7XYZZYXZYXZYXF 74207420YYYYYYYYF YANGTZE NORMAL UNI

51、VERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY2. 集成二集成二十进制译码器十进制译码器 7442 12345678910111213141516Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y0GNDY7Y8Y9A3A2A1A0VCC A0 A1 A2 A3 1 1 1 1 1 1 1 1 & & & & & & & & & & Y9 Y8 Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0 功能：将功能：将8421BCD码码译成为译成为10个状态输出。个状态输出。 4个个输输入入端端10个个输输出出端端YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSI

52、TY功 能 表十进制数BCD输入输 出A3A2A1A0Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y8Y90LLLLLHHHHHHHHH1LLLHHLHHHHHHHH2LLHLHHLHHHHHHH3LLHHHHHLHHHHHH4LHLLHHHHLHHHHH5LHLHHHHHHLHHHH6LHHLHHHHHHLHHH7LHHHHHHHHHHLHH8HLLLHHHHHHHHLH9HLLHHHHHHHHHHL对于对于BCD代码以外的伪码（代码以外的伪码（10101111这这6个代码）个代码）Y0 Y9 均无低电平信号产生。均无低电平信号产生。 2. 集成二集成二十进制译码器十进制译码器7442YANGTZE N

53、ORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITYbcdfe 脉脉冲冲信信号号 计计数数器器 译译码码器器 驱驱动动器器 显显示示器器 KHz 3. 七段显示译码器七段显示译码器 a b c d e f g a b c d e f g （1）最常用的显示器有：半导体发光二极管和液晶显示器。）最常用的显示器有：半导体发光二极管和液晶显示器。 共阳极显示器共阳极显示器共阴极显示器共阴极显示器显示器分段布局图显示器分段布局图agYANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITYabcdfga b c d e f g1

54、1 1 1 1 1 00 1 1 0 0 0 01 1 0 1 1 0 1e 脉脉冲冲信信号号 计计数数器器 译译码码器器 驱驱动动器器 显显示示器器 KHz 共阴极显示器共阴极显示器YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY集成电路显示译码器集成电路显示译码器7448逻辑图逻辑图4个输入端个输入端3个控制端个控制端7个输出端个输出端YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY集成电路显示译码器集成电路显示译码器74487448功能框图功能框图ABCagb.LTRBIBI/RBO7

55、448YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY集成电路显示译码器集成电路显示译码器7448十进制或功能输 入BI/RBO输出字形LTRBIDCBAabcdefg0HHLLLLHH H HHHHL1HLLLHHL H HLLLL2HLLHLHH H LHHLH3HLLHHHH H HHLLH14HHHHLHL L LHHHH消 隐脉冲消隐灯 测 试 LL L LLLLLHLLLLLLL L LLLLLL HH H HHHHH逻辑功能逻辑功能 YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSI

56、TY集成电路显示译码器集成电路显示译码器7448功能输 入BI/RBO输出字形LTRBIDCBAabcdefg消 隐脉冲消隐灯 测 试 LL L L LLLLHLLLLLLL L L LLLLL HH H H HHHH逻辑功能逻辑功能 灭灯输入灭灯输入BI/RBO：该控制端有时作为输入，有时作为输出。：该控制端有时作为输入，有时作为输出。当当BI/RBO用作输入且用作输入且BI=0时，无论其他输入端是什么电平，时，无论其他输入端是什么电平，所有各段输出所有各段输出ag为为0，所以字形熄灭，故称，所以字形熄灭，故称“消隐消隐” 。 动态灭零输入动态灭零输入RBI：当：当LT=1，RBI=0且输入

57、代码且输入代码 DCBA=0000时，各段输出时，各段输出ag均为低电平，与均为低电平，与BCD码相应的字形熄灭，码相应的字形熄灭，故称故称“灭零灭零” 动态灭零输出动态灭零输出RBO：BI/RBO作为输出使用时，受控于作为输出使用时，受控于LT和和RBI。当。当LT=1且且RBI=0，输入代码，输入代码DCBA=0000时，时，RBO=0；若若LT=0或者或者LT=1且且RBI=1，则，则RBO=1。 试灯输入试灯输入LT： 当当LT=0时，时，BI/RBO是输出端，且是输出端，且RBO=1，此，此时无论其他输入端是什么状态，所有各段输出时无论其他输入端是什么状态，所有各段输出ag均为均为1

58、，显，显示字形示字形8。YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY数据分配器：相当于有多个输出的单刀多掷开关，数据分配器：相当于有多个输出的单刀多掷开关，将从一个数据源来的数据分时送到多个不同的通将从一个数据源来的数据分时送到多个不同的通道上去的逻辑电路。道上去的逻辑电路。数据分配器示意图数据分配器示意图 数数据据输输入入 通通道道选选择择信信号号 Y0 Y1 Y7 YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY例：用译码器实现数据分配器例：用译码器实现数据分配器 数数据据输输入入

59、D 74138 G2A A0 A1 A2 G2B G1 D 数数据据输输出出 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 地地址址 输输入入 EN ABAGAAAGGGY20122212)( 00YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY输输 入入输输 出出G1G2BG2ACBAY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7LLXXXXHHHHHHHHHLDLLLDHHHHHHHHLDLLHHDHHHHHHHLDLHLHHDHHHHHHLDLHHHHHDHHHHHLDHLLHHHHDHHHHLDHLHHHHHHDHHHLDHHLHHHHHHDHH

60、LDHHHHHHHHHHD74138译码器作为数据分配器时的功能表译码器作为数据分配器时的功能表YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY4.4.3.1 数据选择器的定义与功能数据选择器的定义与功能4.4.3.2 集成电路数据选择器集成电路数据选择器YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY数据选择：在通道选择数据选择：在通道选择信号的作用下，将多个信号的作用下，将多个通道的数据分时传送到通道的数据分时传送到公共的数据通道上去的。公共的数据通道上去的。数据选择器：是指能实现数据选