数字电子专业技术标准-组合逻辑电路课件

1、数字电子技术第3章 组合逻辑电路 范立南 代红艳 恩莉 刘明丹中国水利水电出版社第3章 组合逻辑电路 3.1 组合逻辑电路的分析方法 3.2 组合逻辑电路的设计方法3.3 若干常用的组合逻辑电路3.4 组合逻辑电路中的竞争- 冒险现象3.1 组合逻辑电路的分析方法数字电路分类：组合逻辑电路和时序逻辑电路。组合电路逻辑功能特点：任意时刻的输出仅取决于该时刻的输入，而与信号作用前电路原来的状态无关；时序电路逻辑功能特点：任意时刻的输出不仅取决于该时刻的输入，而与信号作用前电路原来的状态有关。图3-1 输入、输出组合逻辑电路的框图图3-1中输出变量与输入变量之间可表示为： 组合电路的分析步骤： 1.

2、 由已知的逻辑图，写出相应的逻辑函数式；2.对函数式进行化简；3.根据化简后的函数式列真值表，找出其逻辑功能。例3-1试分析图3-3所示电路的逻辑功能，并指出该电路的用途。 图3-2 例3-1的逻辑图解：1.由逻辑图，写函数式：2.化简得：3.列真值表：3.2 组合逻辑电路的设计方法组合电路的设计分为：SSI设计和MSI设计，SSI设计的基本单元电路为门电路，MSI设计的基本单元电路为中规模集成电路。组合电路的设计步骤： 1. 进行逻辑抽象；2. 写出逻辑函数式；3. 选定设计所用器件的类型；4.化简或变换；5.画逻辑图。例3-2设计一个三变量的多数表决电路。当输入变量中有两个或两个以上同意时

3、，提议被通过；否则，提议不被通过。解：1.进行逻辑抽象：2.写出逻辑函数式：3.选定器件类型为小规模集成电路的设计。 4.化简得： 5.画逻辑图：3.3 若干常用的组合逻辑电路3.3.1 编码器 编码器是能够实现编码功能的电路。 1 二进制编码器1）二进制普通编码器 图3-3 3位二进制普通编码器的逻辑图 逻辑功能：将 编成000代码，将 编成001代码，依次类推，将 编成111代码。表3-3 3位二进制普通编码器的真值表 2）二进制优先编码器图3-4 3位二进制优先编码器的逻辑图 表3-4 3位二进制优先编码器74LS148的真值表 例3-3试用两片74LS148实现一个16线-4线优先编码

4、器，将 16个低电平信号编成11110000代码。要求 优先级最高。解：3.3.2 译码器译码器是能够实现译码功能的电路。1二进制译码器1）译码器74LS138 图3-5 中规模集成3位二进制译码器 当 时，控制端有效，输出函数表达式为：表3-5 中规模集成3线-8线译码器74LS138的真值表 例3-4试用两片74LS138实现一个4线-16线译码器，要求将4位二进制代码00001111分别译成16个低电平信号。解：2）用74LS138实现多输出逻辑函数的步骤：a) 将待求函数式化成最小项和的形式，并转换成与非-与非式；b) 画逻辑图。例3-5试用74LS138实现多输出逻辑函数：解：a)将

5、待求函数式化成最小项和的形式：转换成与非-与非式得：b)画逻辑图：令 2显示译码器显示译码器:用于驱动显示器的译码器。七段半导体数码管，是由七段独立的发光二极管组成，通过这七段独立的发光二极管的不同点亮组合，来显示十个不同的数字。(a) 外形图 (b)共阴极 (c) 共阳极 图3-6 半导体数码管 表3-6 七段显示译码器的真值表写函数式：化简得：图3-7 七段显示译码器7448的逻辑图 用七段显示译码器7448直接驱动共阴极的七段半导体数码管的驱动电路：图3-8 七段显示译码驱动电路 ：称为灯测试输入端，低电平有效。当 =0时，数码管显示数字8，表明该数码管正常工作；否则，数码管不能正常显示

6、。数码管正常显示时，应令端接高电平。 ：称为灭零输入端，低电平有效，用于将无效的零灭掉。 ：称为消隐输入/灭零输出端，均为低电平有效。 例3-6设计一个有灭零控制的10位数码显示系统，要求保留小数点后一位有效数字。解：3.3.3 数据选择器数据选择器：是能够按照给定的地址将某个数据从一组数据中选出来的电路。1. 双四选一数据选择器74LS153图3-9 双四选一数据选择器74LS153的逻辑图当 =0，即控制端有效时实现数据选择功能，输出逻辑函数式：表3-7 双四选一数据选择器74LS153的真值表 2.八选一数据选择器74LS152图3-9八选一数据选择器74LS152的逻辑图其函数式：表3

7、-8 八选一数据选择器74LS152的真值表3.用数据选择器实现逻辑函数的步骤：1）变换。2）画逻辑图。例3-8用四选一数据选择器实现函数 。解：1）变换：四选一数据选择器的输出函数式：令 ，并代入待求函数式得：令所以可得：2）画逻辑图：3.3.4加法器 半加：不考虑进位直接把两个二进制数相加。全加：考虑低位来的进位，把两个一位二进制数及低位送来的进位一起相加。1一位半加器 表3-9 一位半加器的真值表由表3-14，可得出相应的函数式为画逻辑图： 图3-10 一位半加器的逻辑图 一位半加器的逻辑符号： 图3-11 一位半加器的逻辑符号2一位全加器 表3-10 一位全加器的真值表化简后的函数式为

8、： 画逻辑图：图3-34 一位双全加器74LS183的1/2逻辑图一位全加器的逻辑符号：图3-12 一位全加器的逻辑符号 3串行进位加法器图3-13 四位串行进位加法器的逻辑图 3.3.5 数值比较器数值比较器:能够实现两个二进制数的大小比较功能的电路。1一位数值比较器 表3-11 一位数值比较器的真值表写函数式： 画逻辑图得： 图3-14 一位数值比较器的逻辑图24位数值比较器图3-15 4位数值比较器CC14585的逻辑图输出函数式为：以两片CC14585实现一个8位数值比较器的逻辑图： 图3-16 8位数值比较器 3.4 组合逻辑电路中的竞争-冒险现象3.4.1 竞争-冒险现象的产生竞争：是指门电路的两个输入信号同时向相反的逻辑电平跳变的现象。冒险:是指由于竞争的存在，在门电路的输出端可能出现尖峰脉冲的现象。图3-17 与门电路的竞争-冒险现象图3-18或门电路的竞争-冒险现象3.4.2 竞争-冒险现象的判断只有一个变量状态发生变化情况，电路是否存在竞争-冒险的判断方法：看该电路的逻辑函数式在一定条件下，是否能够转换成或 的情况，若能，则该电路存在竞争-冒险；否则，该电路不存在竞争-冒险。例3-12试判断图3-19所示电路是否存在竞争-冒险，已知任何瞬间只有一个变量状态发生变化。 图3