电子技术（第三版)多媒体第5章 门电路和组合逻辑电路ppt课件

1、1 1电电路路路路第第2码码显显示示码码器器第第四四节节、组组345tutu56 67 784 4、优点、优点89utOutO 数字电路工作信号是离散的脉冲信号。数字电路工作信号是离散的脉冲信号。+3V0V正脉冲正脉冲+3V0V负脉冲负脉冲9100.1A0.9AtrtfA0.5Atw脉冲和频率脉冲和频率f10111112 二进制的缺点：二进制的缺点： 位数较多，使用不便。位数较多，使用不便。 不合人们的习惯，输入时将十进制转换成不合人们的习惯，输入时将十进制转换成二进制，运算结果输出时再转换成十进制数。二进制，运算结果输出时再转换成十进制数。二进制的优点：二进制的优点：1213表达方式：表达方

2、式：( () )十十 1314位权位权第第i i位系数位系数 0110niiikN基基 数数1415各数位的权是的幂各数位的权是的幂表达方式：表达方式：( () )二二 1516部分十进制数与二进制数对照表部分十进制数与二进制数对照表十进制数十进制数二进制数二进制数十进制数十进制数二进制数二进制数0 0000000009 9100110011 1000100011010101010102 2001000101111101110113 3001100111212110011004 4010001001313110111015 5010101011414111011106 601100110151

3、5111111117 701110111161610000100008 810001000171710001100011617位权位权第第i i位系数位系数 012niiikN基基 数数数的位数数的位数10109 98 87 76 65 54 43 32 21 1十进制数各十进制数各位的权位的权10109 910108 810107 710106 610105 510104 410103 310102 210101 110100 0二进制数各二进制数各位的权位的权2 29 92 28 82 27 72 26 62 25 52 24 42 23 32 22 22 21 12 20 0十进制数和二

4、进制数各位的权十进制数和二进制数各位的权1718二进制数转换成十进制二进制数转换成十进制 十进制数转换为二进制十进制数转换为二进制 1819 余余 余余余余0 k05102 余余余余1 k122 余余余余0 k221 余余余余1 k320高位高位低位低位(10)(10)十十=(1010)=(1010)二二1920 余余 余余余余0 k0971942 余余余余1 k1482 余余余余0 k2224 余余余余1 k3212高位高位低位低位(194)(194)十十=(11000010)=(11000010)二二26232120余余1 k4余余1 k5余余1 k6余余1 k7202122逻辑门电路逻辑

5、门电路用以实现基本逻辑运算的电路用以实现基本逻辑运算的电路, ,简称门电路。简称门电路。2223英国数学家乔治英国数学家乔治. .布尔布尔18471847年首次论述。年首次论述。232424252526ABFA B = F断断断断灭灭0 0 = 0断断合合灭灭1 0 = 0断断合合灭灭0 1 = 0合合合合亮亮1 1 = 1逻辑函数表达式逻辑函数表达式F = A B 有有0出出0 ,全全1出出1BAFE讨讨论论2627ABFA + B = F0 + 0 = 01 + 0 = 11 + 1 = 10 + 1 = 1 合合合合亮亮断断断断灭灭断断合合亮亮断断合合亮亮有有1出出1,全全0出出0F =

6、 A + B逻辑函数表达式逻辑函数表达式BFAE讨讨论论2728AF断断亮亮0出出1，1出出0 FARE合合灭灭F = A逻辑函数表达式逻辑函数表达式A = F0 = 1 1 = 028292930l 门电路的输入、输出信门电路的输入、输出信号用电位的高低来表示。号用电位的高低来表示。 l 电位的高、低用电位的高、低用0 0、1 1两种两种状态来区别。状态来区别。l 获得高、低电平的基本获得高、低电平的基本方法：利用半导体开关元件方法：利用半导体开关元件的导通、截止的导通、截止即开、关即开、关两种工作状态。两种工作状态。逻辑符号逻辑符号&BAFFABRDADB3031二极管的开关特性二

7、极管的开关特性u(V)O符号符号 复习复习3132 uI0V时，二极时，二极管截止，如同开关管截止，如同开关断开，断开，uO0V uI5V时，二极时，二极管导通，如同管导通，如同0.7V的的电压源，电压源，uO4.3V uI+DuO+ +RL RLDuI+uO+ + DRLuI+uO+ + 复习复习32331、 uI1与与uI2为相同电平时，为相同电平时，DA、DB均导通均导通uI1uI2uO1V1V0.3V0.3V3V3V3.7V+12VR知知: UD: UD0.7V0.7V求：求： uI1uI1、 uI2 uI2 分别为分别为0.3V0.3V、 3V 3V 不同组合时的不同组合时的uOuO

8、 复习复习33340.3V3V1V二极管钳位作用二极管钳位作用uI1uI2uO 复习复习+12VR3435 0V 0V 0.7V 导通导通 导通导通 0V 3V 0.7V 导通导通 截止截止 3V 0V 0.7V 截止截止 导通导通 3V 3V 3.7V 导通导通 导通导通FABuD=0.7VRDADB3536 A B F 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 有有0出出0 ,全全1出出1逻辑乘的基本运算规则：逻辑乘的基本运算规则： 0.0=0 0.1=0 1.0=0 1.1=1逻辑函数表达式逻辑函数表达式F = A B 逻辑符号逻辑符号&BAF3637BAF10101037

9、38讨讨论论 0V 0V -0.7V 导通导通 导导通通 0V 3V 2.3V 截止截止 导导通通 3V 0V 2.3V 导通导通 截止截止 3V 3V 2.3V 导通导通 导通导通FABDADBR3839 A B F 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 F = A + B逻辑函数表达式逻辑函数表达式BAF11逻辑符号逻辑符号逻辑加的基本运算规则：逻辑加的基本运算规则： 0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=1有有1出出1 ,全全0出出0394011BAF0004041 3V 0.3V 截止截止 0V 3V 导通导通 AFD+3V+UCCT-UBB4142 三极管不是工作在饱

10、和区就三极管不是工作在饱和区就是工作在截止区是工作在截止区, ,转换瞬间经过转换瞬间经过放大区放大区uI+-+-uCE(uO)IB1=0IB2=10AIB3=20AIB4=30AIB5=40AIB6=50AuCE(v)iC(mA) 复习复习UCCRCRB4243反相器反相器0出出1，1出出0 F = A逻辑函数表达式逻辑函数表达式逻辑符号逻辑符号1 1AF A F 1 0 0 1逻辑非的基本运算规则：逻辑非的基本运算规则： 0=1 1=0 4344T一种常用的门电路一种常用的门电路与非门与非门4445 A B F逻辑状态表逻辑状态表 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 逻辑函数表达

11、式逻辑函数表达式F = A B逻辑符号逻辑符号&BAF有有0 0出出1,1,全全1 1出出0 04546实验十、基本门电路功能测试实验十、基本门电路功能测试 EDA实验实验 链接链接EDA104647与、或、非基本门电路与、或、非基本门电路EDA实验实验4748EDA实验实验输入1输入2与门或门非门4849归纳归纳4950归归 纳纳与门与门有有0 0出出0 ,0 ,全全1 1出出1 1或门或门有有1 1出出1,1,全全0 0出出0 0非门非门1 1出出0, 00, 0出出1 1与非门与非门有有0 0出出1,1,全全1 1出出0 0F = A B F = A + BF = AF = A

12、B5051归归 纳纳与非非或 与与F = A B F = A + BF = AF = A B&BABA111 1&BA图形图形符号符号逻辑门逻辑门逻辑门逻辑门图形符图形符号号AFFFF515253535454558电源电源1413 12111091345672地地 & &8电源电源1413 12111091345672地地 & & & &55565657tuIOtuOO50%50%)(21pd2pd1pdttt 截止延迟截止延迟时间时间tpd2导通延迟导通延迟时间时间tpd157585859高电平高电平5960&6061&

13、amp;6162实现信号的分时单向传送实现信号的分时单向传送& 作为作为TTL电路与电路与总线间的接口电路总线间的接口电路6263011&实现数据的双向传输实现数据的双向传输106364uOGDSuIRD 复习复习6465场效应管的开关特性场效应管的开关特性 复习复习uOGDSuIRD6566TpuOuI+UDD10VugsugsTNF = A6667有有0出出1,全全1出出0T3T4+UDDF = A BT2T16768有有1出出0,全全0出出1T4T3+UDDT1T2F = A + B68691 1T2T3T4+UDDT1ACF = A69707071归纳归纳7172737

14、374一、逻辑代数一、逻辑代数7475有有0 0出出0 ,0 ,全全1 1出出1 1有有1 1出出1,1,全全0 0出出0 01 1出出0, 00, 0出出1 1 复习复习75760 A 1 A 0.A=0 A.A=A 1.A=0 A A A A A.A=07677 0+A=A A+A=A 1+A=1 0 A 1 A A+A=1A A A A 77787879（二（二逻辑代数的基本定律逻辑代数的基本定律1 1、交换律：、交换律：与普通代与普通代数相拟数相拟2 2、结合律：、结合律：与普通代与普通代数相拟数相拟3 3、分配律：、分配律：与普通代与普通代数相似数相似79804 4、反演律、反演律(

15、 (摩根定律摩根定律) )：特殊特殊5 5、吸收律：、吸收律：特殊特殊8081利用基本公式证明利用基本公式证明A+1=1证明：证明：分配律：分配律：CBACABA )()(CBCABAAACABA )()(CBCBAA )(CBA 结合律结合律 AA=ACBCBA )(18182利用基本公式证明利用基本公式证明A+1=1证明：证明：ABAA )(BAABAAABAA )(结合律结合律 AA=AABA )1(吸收律：吸收律：8283AA=0AA=ABABAA)(1BBA ABBBABAAA利用基本公式证明利用基本公式证明ABABA)()(证明：证明：)(BABA A1=A分配律分配律A(B+C)

16、=AB+AC吸收率吸收率: :分配律分配律A+1=18384BABA BABABAAB证明：证明： 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0利用逻辑状利用逻辑状态表证明态表证明反演律反演律( (摩根定律摩根定律) )：8485BABACBABCABCA)(8586)(,C,B,AfF CBABACBACBAM)(S（四（四逻辑函数的化简逻辑函数的化简8687例如：例如： CABAF )()(BACA CABA 与或表达式与或表达式 或与表达式或与表达式 与非与非 - - 与非表达式与非表达式 87882 2、逻辑图、逻辑图逻

17、辑电路图图）逻辑电路图图）CABAF 与或表达式与或表达式 )()(BACAF 或与表达式或与表达式 &ABCA&ABAC11FACABC1ABA1&F8889CABAY 与非与非 - - 与非表达式与非表达式 CBCABACABAYCA&ACAB&AB&F89903、逻辑函数的化简、逻辑函数的化简 9091BABAFF&BABABABAFA&F&B&9192BABAF 化化简简例例5-4-1解：解：BABAF ABBA )( A+A=19293BAAF 化化简简例例5-4-2解：解：BAAF ABA )(1BAA

18、F 化化简简例例5-4-3解：解：BAAF BABAAA )()(A+1=1 A+A=19394CBCABAF 化化简简例例5-4-4解：解：C)( BAAF化化简简例例5-4-5解：解：CBCABAF CBAACABA )(CBACBACABA )(1)(1BCACBA CABA C)( BAAFCBAA CBAAA )()(CBA CBA 反演律：反演律：BABA A+A=1分配律分配律A+1=1 A+A=19495例例5-4-6解：解：CABA CABA 反演律：反演律：BABA变变为为与与非非与与非非式式将将CABAF CABAF 9596逻辑状态表逻辑状态表 ( (真值表真值表) )

19、 逻辑逻辑表达式表达式逻辑图逻辑图( (五五) )逻辑表达式、逻辑图及逻辑状态表的相互转换逻辑表达式、逻辑图及逻辑状态表的相互转换9697BAF 1BAF 2BABAFFF 211 1、将逻辑图变换成逻辑表达式、将逻辑图变换成逻辑表达式ABBA1&F1F2F例例5-4-79798BAF 1CBCABAFFFF 321例例5-4-8F&CAF 2CBF 3&BAF1&CF2&F398992 2、根据逻辑表达式填写逻辑状态表、根据逻辑表达式填写逻辑状态表的的逻逻辑辑状状态态表表列列出出BABAF 例例5-4-9解：解： A B F 0 0 0 1 1 0 1

20、 1 BABABABA99100 A B F解：解： 0 0 0 1 1 0 1 1 BABABABA01101001013 3、将逻辑状态表变换成逻辑表达式、将逻辑状态表变换成逻辑表达式 A B F 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0例例5-4-10解：解：101102 A B F 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 解：解：BA BA BABAF 1021034 4、将逻辑表达式变换为逻辑图、将逻辑表达式变换为逻辑图例例5-4-11解：解：转转换换为为逻逻辑辑图图将将逻逻辑辑表表达达式式CBABAF )(&BAC&F1111ABA+B(A+B).C1

21、031041 1、分析思路、分析思路104105 列逻辑列逻辑状态表状态表2 2、基本步骤、基本步骤105106ABAABBAB逻辑图逻辑图逻辑表达式逻辑表达式 1 1 BABBAABABBAAF 最简与或最简与或表达式表达式化简化简 2 2 ABF&G1G2G3G4BBAABABBAABA )()(BABA 106107 A B F最简与或最简与或表达式表达式逻辑状态逻辑状态表表 3 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 3 分析逻辑分析逻辑功能功能 4 4 BABAF F = AB +AB=A B=1=1BAF107108逻辑图逻辑图逻辑表达式逻辑表达式 1 1 BABA

22、F 最简与或最简与或表达式表达式化简化简 2 2 BABABABA ABAB&11&FABAB108109 A B F最简与或最简与或表达式表达式逻辑状态逻辑状态表表 3 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 3 分析逻辑分析逻辑功能功能 4 4 BABAF F = AB +AB=A B=1=1BAF109110A B=A BA B=A BBABABABA BABABABABBAABABA )()(110111实验十一、几种逻辑函数表示实验十一、几种逻辑函数表示方法的转换方法的转换 EDA实验实验 链接链接EDA11111112EDA实验实验112113己知逻己知逻辑

23、要求辑要求 列逻辑列逻辑状态表状态表画逻画逻辑图辑图写逻辑写逻辑表达式表达式运用逻辑运用逻辑代数化简代数化简 用代数法用代数法求最简与或式求最简与或式113114114115 A B C F 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1CBACBACBACBAF CBACBACBACBACBACBAF )()()(BBCAAACBCCBA )(BACBAACCBBA 115116BAFC1&1)(BACBAF 116117BACF&CBCABACBCABACBCABAF &117118ED

24、A实验实验实验十二、三人表决电路实验十二、三人表决电路 链接链接EDA12118119EDA实验实验119120EDA实验实验120121归纳归纳逻辑代数逻辑代数121122归纳归纳各表示方法之间可以转换各表示方法之间可以转换122123逻辑函数的公式化简逻辑函数的公式化简123124归纳归纳 列逻辑列逻辑状态表状态表124125己知逻己知逻辑要求辑要求 列逻辑列逻辑状态表状态表画逻画逻辑图辑图写逻辑写逻辑表达式表达式运用逻辑运用逻辑代数化简代数化简125126127例例:127128128129例例:129130 A B S C 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 BACBABA

25、BAS 逻辑符号逻辑符号CO&=1=1BASC同态出同态出0 ,0 ,异态出异态出1 1130131 An Bn Cn-1 Sn Cn+1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1311321111 nnnnnnnnnnnnnCBACBACBACBAS11)()( nnnnnnnnnnCBAABCBABA11 nnnnCSCS1111 nnnnnnnnnnnnnCBACBACBACBAC)()(111 nnnnnnnnnCCBACBABAnnnnnBACBA 1)(nnnBAS nnnnBACS 11 n

26、nCS132133COCI1BnAnCn-1SnSnnnnnnBACSC 11 nnnCSSnnnBAS 1331348UCC 2An 2Bn2Cn-12Sn2Cn1413121110913456721BnGNDAn Bn Cn-1 Sn Cn Sn Cn An Bn Cn-11An1Cn-1 1Cn 1Sn134135135136136137CoF4F3F2F1F5F6F8F7 C1A4A1B4B2B1A3B3A2A8 A5B8B6B5A7 B7A6CoF4F3F2F1F1F2F4F3 C1A4A1B4B2B1A3B3A2A4 A1B4B2B1A3 B3A2(2)(1/p>

27、9140数字系统的信息数字系统的信息数数 值值文文 字字符符 号号图图 形形声声 音音图图 像像编码编码000000010000001000000000140141把把N 个输入信号变换成个输入信号变换成n位二进制代码位二进制代码代码位数代码位数信息量信息量141142输输入入输输 出出Y2 Y1 Y00 0 01 0 0I0I1I2I3I5I6I7输入输入8个信号个信号输出输出3位二位二进制代码进制代码142143143144 1、 8421BCD码特点：码特点：1441459 （Y9）8 （Y8）7 （Y7）6 （Y6）5 （Y5）4 （Y4）3 （Y3）2 （Y2）1 （Y1）0 （Y0

28、） 十 进 制 数BC D输输 出出1 000 001 110 111 010 011 100 101 000 001100000000权为权为 8 8、4 4、2 2、1 18421BCD8421BCD码编码方案码编码方案A输输 入入145146989876547654763276329753197531YYYYDYYYYYYYYCYYYYYYYYBYYYYYYYYYYA 146147&C&BA&1&D11111111195384018421编编码码器器1147148148149计计算算机机键键盘盘编编码码电电路路1100149150151151152A0A1

29、Y0Y1Y2Y3152153A1A0Y3Y2Y1Y0S1G41111& G0& G1& G2& G20011有有0 0出出1,1,全全1 1出出0 0000111153154SA0A10 00000Y3Y2Y1Y011 1110 11 01 10111011101111110 输输 入入 输输 出出输出低电输出低电平有效平有效S = 0时译码器工时译码器工作作154155UCC 2S 2A0 2A12Y32Y1161514131211101345672GND1S1Y1 2S 2A0 2A1 2Y0 2Y1 2Y2 2Y3 1S 1A0 1A1 1Y0 1Y1 1Y2 1Y3982Y22Y01A01A11Y01Y2 1Y3155156IFD0D1D2D3A1A0A0A1D0D1D2D3156157 一路输一路输入入多路输出多路输出DY0Y1Y2Y3输入输入Y0Y1Y2Y3D分配分配