第7章 组合逻辑电路教材

1、第七章第七章 组合逻辑电路组合逻辑电路7.2 7.2 常用组合逻辑电路及其芯片常用组合逻辑电路及其芯片= F0（I0、I1, In - - 1）= F1（I0、I1, In - - 1）= F1（I0、I1, In - - 1）)( )(nntIFtY 1. 逻辑功能特点逻辑功能特点 电路在任何时刻的输出状态只取决于该时刻的电路在任何时刻的输出状态只取决于该时刻的输入状态，而与电路原来的状态无关。输入状态，而与电路原来的状态无关。I0I1In-1Y0Y1Ym-1组合逻辑组合逻辑电路电路组合逻辑电路组合逻辑电路3、组合电路逻辑功能表示方法、组合电路逻辑功能表示方法真值表，卡诺图，逻辑表达式，逻辑

2、图，时序图真值表，卡诺图，逻辑表达式，逻辑图，时序图( (波形图波形图) )2. 电路结构特点电路结构特点(1) 输出、输入之间输出、输入之间没有反馈延迟没有反馈延迟电路电路(2) 不包含记忆性元件不包含记忆性元件( (触发器触发器) )，仅由，仅由门电路门电路构成构成YABC&1例：例：一、一、 组合电路的基本分析方法组合电路的基本分析方法（一）（一）分析步骤分析步骤逻辑图逻辑图逻辑表达式逻辑表达式化简化简真值表真值表说明功能说明功能分析目的：分析目的：(1) 确定输入变量不同取值时功能是否满足要求；确定输入变量不同取值时功能是否满足要求；(3) 得到输出函数的标准与或表达式，以便用

3、得到输出函数的标准与或表达式，以便用 MSI、 LSI 实现；实现；(4) 得到其功能的逻辑描述，以便用于包括该电路的得到其功能的逻辑描述，以便用于包括该电路的系统分析。系统分析。(2) 变换电路的结构形式变换电路的结构形式( (如：如：与或与或 与非与非-与非与非)；第一节第一节 组合逻辑电路的分析和设计组合逻辑电路的分析和设计（二）（二）分析举例分析举例 例例1 1 分析图中所示电路的逻辑功能分析图中所示电路的逻辑功能CABCBABCAABCY CBAABC （1）表达式）表达式（2）真值表）真值表A B CY0 0 00 0 10 1 00 1 1A B CY1 0 01 0 11 1

4、01 1 111000000（3）功能）功能判断输入信号极性是否相同的电路判断输入信号极性是否相同的电路 一致电路一致电路YABC&1 解解 例例2ABF 1BDF 2BCDCBDCFF23A B C DF1F30 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 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 1 只要只要A、B同时为同时为1则则F1=1，只要，只要B、C、D同时为同时为1则则F3=1 解（解（1）写表达式）写表达式（2）列真值表）列真值表（3）分析

5、逻辑功能）分析逻辑功能00000000000011110000000100000001YGRGRYGYRZ &1&111RGYZRYGRYYGRGR Y GR Y GZ0 0 00 0 10 1 00 1 1R Y GZ1 0 01 0 11 1 01 1 111001011例例3二、二、 组合电路的基本设计方法组合电路的基本设计方法（一）（一） 设计步骤设计步骤逻辑抽象逻辑抽象列真值表列真值表写表达式写表达式（化简或变换）（化简或变换）画逻辑图画逻辑图逻辑抽象：逻辑抽象：1. 根据根据因果关系因果关系确定输入、输出变量确定输入、输出变量2. 状态赋值状态赋值 用用 0 和和

6、1 表示信号的不同状态表示信号的不同状态3. 根据功能要求列出根据功能要求列出真值表真值表 根据所用元器件根据所用元器件( (分立元件分立元件 或或 集成芯片集成芯片) )的情况将的情况将函数式进行化简或变换。函数式进行化简或变换。4. 化简或变换写出逻辑表达式化简或变换写出逻辑表达式如果是用中规模集成组合电路实现则不用化简如果是用中规模集成组合电路实现则不用化简（1）设定变量：）设定变量：（二）（二） 设计举例设计举例 例例 1 请设计一个半加器逻辑电路。其功能是将二个一位的请设计一个半加器逻辑电路。其功能是将二个一位的进制数进制数A和和B相加相加。 解解 设二个二进制数为输入设二个二进制数

7、为输入 A、B ， 相加相加后的本位后的本位输出为输出为S S，进位输出为，进位输出为C。（2）状态赋值：）状态赋值：A、B取值为二进制数取值为二进制数0或或1S和和C根据二进制数相加的结果确定根据二进制数相加的结果确定1. 逻辑抽象逻辑抽象2. 列真值表列真值表0 0 0 11 01 1003. 写输出表达式并化简写输出表达式并化简ABSC101001BABABASABC 4. 画逻辑图画逻辑图A B11&1 1&SC&=1ABSC（2）（1）（1）设定变量：）设定变量： 例例 2 试为试为某电厂设计一台单炉膛直流锅炉的断水保护系统某电厂设计一台单炉膛直流锅炉的断水保

8、护系统逻辑图。其给水流量低分为二档，分别叫低一值和低二值，还有逻辑图。其给水流量低分为二档，分别叫低一值和低二值，还有一个计算机发出的其它停炉指令。当给水流量低一值和低二值均一个计算机发出的其它停炉指令。当给水流量低一值和低二值均达到时，即说明给水流量确实过低，应紧急停炉，有其它停炉保达到时，即说明给水流量确实过低，应紧急停炉，有其它停炉保护指令时，也应紧急停炉。护指令时，也应紧急停炉。 解解 设给水流量的二档分别为输入变量设给水流量的二档分别为输入变量A、B ，；，； 其它停炉指令其它停炉指令为输入变量为输入变量C；紧急停炉信号为输出函数；紧急停炉信号为输出函数F。（2）状态赋值：）状态赋值

9、：1. 逻辑抽象逻辑抽象 低一值和低二值达到时为低一值和低二值达到时为A=1和和B=1 ，有其它停，有其它停炉指令时炉指令时C=1 ，要紧急停炉则，要紧急停炉则F=1。2. 列真值表列真值表0 0 0 0 0 10 1 0 0 1 11 0 0 1 0 11 1 0 1 1 1 013. 写输出表达式并化简写输出表达式并化简010111ABCCABCBABCACBAFCABABCBACA4. 画逻辑图画逻辑图A BC&1 1FABCF（1）设定变量：）设定变量： 例例 3 设计一个三人表决的控制电路。设计一个三人表决的控制电路。 解解 输入输入 A、B、C ， 输出输出 Y（2）状态赋

10、值：）状态赋值：A、B、C = 0 表示表示 不同意不同意Y = 0 表示表示 决议未通过决议未通过1. 逻辑抽象逻辑抽象A、B、C = 1 表示表示 同意同意Y = 1 表示表示 决议通过决议通过2. 列真值表列真值表ABCY0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1000101113. 写输出表达式并化简写输出表达式并化简ABCCABCBABCAY 最简与或式最简与或式最简与非最简与非-与非式与非式ABACBCY ABACBC CABCBABC ABACBC （用与或门实现）（用与或门实现）（用与非门实现）（用与非门实现）如果用中规模集成组合电路实现则

11、不用化简如果用中规模集成组合电路实现则不用化简4. 画逻辑图画逻辑图ABYC 用与非门实现用与非门实现 ABACBCY &1&ABBCAC一、一、 编码器编码器编码：编码：将常用的字符或信息转换成二进制代码将常用的字符或信息转换成二进制代码过程过程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分类：分类：普通编码器普通编码器优先编码器优先编码器n=2m104或或Y1I1Y2YmI2In代代码码输输出出信信息息输输入入编编 码码 器器 框框 图图第二节第二节 常用组合逻辑电路及其芯片常用组合逻辑电路及其芯片1. 1. 二进制编码器二进制编码器用用 m 位二进制代码对位二进制

12、代码对 n = 2m 个信号进行编码的电路。个信号进行编码的电路。 例例7-3 如图如图7-4所示所示逻辑电路，要求任一时刻，逻辑电路，要求任一时刻，四个输入中只有一个为四个输入中只有一个为1，即，即两个及两个以上输入同时为两个及两个以上输入同时为1的情况不会出现。分析其逻的情况不会出现。分析其逻辑功能。辑功能。解：（解：（1）写出逻辑表达式。）写出逻辑表达式。Y0I1I3 Y1I2I3（2）列真值表。）列真值表。Y1 Y0I3 I2 I1 I0 输入端个数很多，为使真值输入端个数很多，为使真值表简化，输入不会出现的情况不表简化，输入不会出现的情况不列出。输出二位代码列出。输出二位代码Y1Y0

13、 （按（按高低位习惯排列）高低位习惯排列） 由真值表可见，任一时刻只有一个输入端是高电平由真值表可见，任一时刻只有一个输入端是高电平1（即此端要求编码），输出的代码跟输入为（即此端要求编码），输出的代码跟输入为1的端对应，即的端对应，即把输入为把输入为1的端代表的字符或信息转换成对应的代码。的端代表的字符或信息转换成对应的代码。这是这是一个一个4线线-2线编码器。线编码器。（3）分析逻辑功能。）分析逻辑功能。 编码器特点：任一时刻，只对一个输入字符或信息编码即编码器特点：任一时刻，只对一个输入字符或信息编码即只有一个输入端有效。只有一个输入端有效。 0 0 0 10 0 1 00 1 0 01

14、 0 0 00 01 00 11 12二十进制编码器（二十进制编码器（BCD码编码器）码编码器）表表7-4 C3047-4 C304功能表功能表输入输入Ii输出输出D C B A0 (I0)1 (I1)2 (I2)3 (I3)4 (I4)5 (I5)6 (I6)7 (I7)8 (I8)9 (I9)0 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 1 二二- -十进制编码器十进制编码器有十个输入端，有十个输入端，每个输入端代表一个十进制数字每个输入端代表一个十进制数字符符（09），通过编码电路，），通过编码电

15、路，输输出四位出四位BCD代码代码，每组代码与相，每组代码与相应的十进制数对应。应的十进制数对应。 编码器有很多的集成电路芯编码器有很多的集成电路芯片可选择，片可选择，C304是一个普通是一个普通的二的二-十进制编码器，常用的接十进制编码器，常用的接线方式如图线方式如图7-5所示，其功能所示，其功能如表如表7-4所示。所示。 普通编码器任何时刻只能一个输入端有效，优先编码器是普通编码器任何时刻只能一个输入端有效，优先编码器是为解决上述问题设计的，如果出现二个输入同时有效，它会选为解决上述问题设计的，如果出现二个输入同时有效，它会选择优先级别最高（一般是高位）的输入端编码。择优先级别最高（一般是

16、高位）的输入端编码。T4148（74LS148）是二）是二-十进制优先编码器。十进制优先编码器。 表表7-4 C3047-4 C304功能表功能表输入输入Ii输出输出D C B A0 (I0)1 (I1)2 (I2)3 (I3)4 (I4)5 (I5)6 (I6)7 (I7)8 (I8)9 (I9)0 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 1二、二进制译码器二、二进制译码器译码器的功能：译码器的功能：将输入二进制代码将输入二进制代码“翻译翻译”成对应的字符成对应的字符。 输入输入 n 位二位二进制代

17、码进制代码如：如： 2 线线 4 线译码器线译码器 3 线线 8 线译码器线译码器4 线线 16 线译码器线译码器A0Y0A1An-1Y1Ym-1二进制二进制译码器译码器输出输出 m 个个信号信号 m = 2n 二进制译码器（完全译码）：二进制译码器（完全译码）：输入是输入是n位二进制代码，而位二进制代码，而输出端个数为输出端个数为2n。1集成二进制译码器集成二进制译码器CT4138（即（即74LS138）功能表）功能表1EBAEE227Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0Y1 11 11 11 11 11 11 10 01 1 11 1 10 00 01 11 11 11 11 11 11 10 0

18、1 11 1 01 1 00 00 01 11 11 11 11 11 10 01 11 11 0 11 0 10 00 01 11 11 11 11 10 01 11 11 11 0 01 0 00 00 01 11 11 11 10 01 11 11 11 10 1 10 1 10 00 01 11 11 10 01 11 11 11 11 10 1 00 1 00 00 01 11 10 01 11 11 11 11 11 10 0 10 0 10 00 01 10 01 11 11 11 11 11 11 10 0 00 0 00 00 01 11 11 11 11 11 11 11

19、11 1 0 01 11 11 11 11 11 11 11 1 1 1 1 1A2 A1 A0输输 出出输输 入入（1）输入端和输出端的情况。）输入端和输出端的情况。 输入代码是三位，输入代码是三位，A2A1A0是代码输入端，且是代码输入端，且A2是高位。是高位。0Y2 输出与输入满足输出与输入满足2n关系，所以是二进制译码器。关系，所以是二进制译码器。（2）译码原理。）译码原理。输入某二进制代码时，输入某二进制代码时，只有只有对应对应的一个输出端的一个输出端为低电平为低电平0，其它输出端为高电平，其它输出端为高电平1。比如输入代码。比如输入代码A2A1A0=010，则输出只有则输出只有 ，

20、即二进制译码器是将某个二进制代码转换成，即二进制译码器是将某个二进制代码转换成对应的某个输出端有信息（有效）。对应的某个输出端有信息（有效）。 BAEEE221,（3）其它端的作用。）其它端的作用。74LS138除了输入、输出、电源和地端以除了输入、输出、电源和地端以外，还有外，还有 三个控制端，通常称为三个控制端，通常称为使能端或选通端使能端或选通端。 从功能表可知，三个控制端必须接合适的状态译码器才能工从功能表可知，三个控制端必须接合适的状态译码器才能工作，通常说作，通常说使能端有效，译码器才正常译码使能端有效，译码器才正常译码。74LS138功能表说明：功能表说明：01234567YYY

21、YYYYY 输出端有输出端有8个，分别是个，分别是，输出低平有效。，输出低平有效。*3 线线 - 8 线译码器逻辑图线译码器逻辑图000 输出低电平有效输出低电平有效11111101&Y7&Y6&Y5&Y4&Y3&Y2&Y1&Y0A2A2A1A1A0A0111111A2A1A0001111101110101011111101111101111100111110111011111111011011011111111011111112. 74LS138管脚排列及使用方法管脚排列及使用方法引脚排列图引脚排列图原理图符号原理图符号2B2A

22、1 E EE、输入选通控制端输入选通控制端11E 022A1BEE或或即选通端无效，此时芯片即选通端无效，此时芯片不译码不译码即选通端有效，此时芯片即选通端有效，此时芯片正常译码正常译码VCC 地地1324567816 15 14 13 12 11 10974LS138Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 A0 A1 A2 E2B E2A E1 Y7 74LS138Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 A0 A1 A2 E2A E2B E1 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 A0 A1 A2 STB STC STA Y7 00E 122A1BE，且E 解：解：图图7-77

23、-7（a）是原理接线图，图）是原理接线图，图7-77-7（b）是实际接线）是实际接线图。连接时注意输入代码的高低位。图。连接时注意输入代码的高低位。图图7-7 7-7 例题例题7-47-4图图 (a) 原理接线图原理接线图 (b) 实际接线图实际接线图 例例7-4 有集成译码器有集成译码器74LS138一片，来自于寄存器一片，来自于寄存器的三位二进制数的三位二进制数ABC（A是高位）需要译码，试画出接线图。是高位）需要译码，试画出接线图。C B A半导体数码管显示半导体数码管显示(LED)液晶显示液晶显示(LCD)共阳极共阳极每字段是一只每字段是一只发光二极管发光二极管三、七段显示译码器三、七

24、段显示译码器1. 数码显示器数码显示器aebcfgdabcdefgR+ 5 VYaA3A2A1A0+VCC+VCC显示显示译码器译码器共阳共阳YbYcYdYeYfYg00000000001000100101001111001001000110100010101100000110100110001001000100000 低电平低电平驱动驱动011100011111000000000010010000100共阴极共阴极abcdefgR+5 VYaA3A2A1A0+VCC显示显示译码器译码器共阴共阴YbYcYdYeYfYg 高电平高电平驱动驱动000011111100001001001100001

25、10110100110100010101100111100010011111001011001110110111011111111000011111111111011aebcfgd2. 集成数码显示译码器集成数码显示译码器74LS48 16 15 14 13 12 11 10 974LS48 1 2 3 4 5 6 7 8VCC f g a b c d eA1 A2 LT BI/RBO RBI A3 A0 GND（1）引脚排列图）引脚排列图驱动共阴极数码管的电路驱动共阴极数码管的电路 输出输出高电平高电平有效有效输输 入入 输输 出出 功功 能能 或或 十十 进进 制制 数数 LT RBI A

26、3 A2 A1 A0 RBOBI / a b c d e f g RBOBI / (灭灭 灯灯 ) LT (试试 灯灯 ) RBI (动动 态态 灭灭 零零 ) 0 1 0 0 0 0 0 0(输输 入入 ) 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0

27、 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0

28、 0 0 0 输出输出（2）功功能能表表LTRBIRBOBI/ 试灯（显示试灯（显示8）0 1 灭零（不显示灭零（不显示0）1 0 作输出端作输出端灭灯（不显示）灭灯（不显示） 0 正常译码和显示正常译码和显示1 1 1 工作状态工作状态表表7-6 CT42477-6 CT4247简化的功能表简化的功能表 输入代码是四位输入代码是四位8421BCD码，码，A3A2A1A0是代码输是代码输入端，且入端，且A3是高位。是高位。 输出端与七段显示器对应，所以是七段显示译码器。输出有输出端与七段显示器对应，所以是七段显示译码器。输出有非即输出低电平是有效，所以应选用共阳极显示器。非即输出低电平是有效，

29、所以应选用共阳极显示器。功能表说明：功能表说明：abcdefgYYYYYYY 输出端有输出端有7个，分别是个，分别是 1）输入端和输出）输入端和输出端端 的情况。的情况。2）译码原理。）译码原理。输入某代码时，字形段要求亮的几个对应输入某代码时，字形段要求亮的几个对应输输出端有信息（即输出低电平出端有信息（即输出低电平0），其它输出端无效（输出为），其它输出端无效（输出为高电平高电平1）。）。 输入代码是十进制数字，所以输入代码是十进制数字，所以1010及以后的代码组合应及以后的代码组合应该不会出现。该不会出现。cdefgYYYYY,abYYabcdefgYYYYYYY 比如输入代码比如输入代

30、码A3A2A1A0=0110，则要显示，则要显示6，要求，要求c、d、e、f、g亮，即亮，即 应有效（输出应为应有效（输出应为0），而），而a、b应该应该不亮，即不亮，即 应无效（输出应为应无效（输出应为1），所以，输出端），所以，输出端 = 0000011= 0000011。 七段显示译码器功能：将某个二进制代码转换成对应的某七段显示译码器功能：将某个二进制代码转换成对应的某几个输出端有效（有信息）。几个输出端有效（有信息）。3 3）辅助控制端的功能：）辅助控制端的功能： 试灯输入端试灯输入端LT：低电平有效。低电平有效。当当LT 0时，数码管的七段时，数码管的七段应全亮，本输入端用于测试数

31、码管的好坏。应全亮，本输入端用于测试数码管的好坏。 动态灭零输入端动态灭零输入端RBI：低电平有效。低电平有效。 当当LT1、RBI0、0字被熄灭；当译码输入不为字被熄灭；当译码输入不为0时，该位正常显示。本输入端用于消隐时，该位正常显示。本输入端用于消隐无效的无效的0 。如数据。如数据0034.50可显示为可显示为34.5。灭灯输入灭灯输入 / 动态灭零输出端动态灭零输出端RBO：BI/ RBOBI /当当 作为输出使用时，受控于作为输出使用时，受控于RBI： 本端钮主要用于显示多位数字时，多个译码器之间的连接，或此本端钮主要用于显示多位数字时，多个译码器之间的连接，或此端接方波使数字闪烁。

32、端接方波使数字闪烁。 RBO当当BI/作为输入使用，且作为输入使用，且RBOBI /0时，数码管七段全灭。时，数码管七段全灭。LT1且且则则。RBOBI /00RBI若若10 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1小数点0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0LTRBI RBOA3A2A1A0LTRBI RBOA3A2A1A0LTRBI RBOA3A2A1A0LTRBO RBIA3A2A1A0LTRBO RBIA3A2A1A0LTRBI RBOA3A2A1A0数码显示电路的动态灭零数码显示电路的动态灭零小数部分：低位的小数部分：低位的RBOBI /与高位的与高位的RBI相连相连 整数部分：高位的整数部分：高位的RBOBI /与低位的与低位的RBI相连相连 驱动共阳极数码管的电路驱动共阳极数码管的电路 输出输出低电平低电平有效有效 16 15 14 13 12 11 10 9 74LS47 1 2 3 4 5 6 7 8 VCC f g