数字电子技术5

济南大学电工电子教研中心薛必翠制作2011年01月第四章组合逻辑电路1第四章组合逻辑电路§4.1概述§4.2组合逻辑电路的分析方法和设计方法§4.3若干常用的组合逻辑电路§4.4组合逻辑电路中的竞争——冒险现象2熟练掌握组合逻辑电路的分析与设计方法。熟练掌握编码器、译码器、数据选择器、加法器的逻辑功能及常用中规模电路的使用。本章要点3组合逻辑电路：任意时刻的输出信号仅取决于该时刻的输入信号,与电路的历史状态无关。一、组合逻辑电路的特点§4.1概述4二、逻辑功能的描述每一个输出变量是全部或部分输入变量的函数.组合逻辑电路向量的形式:输出与输入之间的逻辑关系可表示为:51.由给定的逻辑图写出逻辑关系表达式。分析步骤：2.用公式法或卡诺图法对逻辑表达式进行化简。3.列出真值表并得出结论。电路结构输入输出之间的逻辑关系§4.2组合逻辑电路分析和设计方法一、组合逻辑电路的分析方法:6例：分析下图的逻辑功能。

&&&ABF7真值表相同为“1”不同为“0”同或门=1=A·B8例：试分析下图的逻辑功能解：9判别输入数据范围0-56-1010例：分析下图的逻辑功能。

&2&3&4AMB1F=101被封锁1111&2&3&4AMB1F=010被封锁1选通电路12任务要求最简单的逻辑电路1.逻辑抽象3.将逻辑函数化简或变换成适当的形式。4.画出逻辑电路图。分析步骤：二、组合逻辑电路的设计方法（1）分析事件的因果关系，确定输入变量和输出变量。（2）定义逻辑状态的含意。（3)根据给定的事件因果关系，列出逻辑真值表。2.选定器件的类型13设计一个监视交通信号灯工作状态的逻辑电路。当电路发生故障时发出故障信号，提醒维护人员前去维修。正常工作状态交通信号灯的正常工作状态和故障状态RAGRAGRAG故障状态RAGRAGRAGRAGRAG红黄绿例14解:

一.逻辑抽象:输入变量:红,黄,绿分别用R,A,G表示，并规定灯亮为1输出变量:工作状态Z=0,发生故障Z=1

R00001111A00110011G01010101Z1111100015二.逻辑呀式三.化简四.逻辑雪图1.用与军门、音或门牺实现3.用与咱或非狼门实意现2.用与和非门束实现16逻辑图之二逻辑图之一17最简贤与或尺非表携达式贱可以困通过含合并松卡诺续图上币的0,然后全求反省得到.18医院躺优先书照顾鲜重患优者的以呼唤闪电路凯。医院庄有1、2、3、4四间仗病室货，患鹿者按晕病情鲁由重敞至轻棍依次峰住进1~弹4号病受室。悉每室筝装有仆呼唤译按钮盈，按粱下为1，值班怜室里野对应师的四廊个灯章为L1、L2、L3、L4，灯染亮为1。呼唤弃按钮劣优先菠级别研由高绘到低叉依次扎为1、2、3、4。设计脉实现牌上述碌功能午的逻像辑电爪路。例1.按要刻求列仔真值薯表。

ABCD

L1

L2L3L4×迈×冒×1×伴×0坊1×0钓0欠10港0织0妨1191000L40100L30010L20001

L1

ABCD×××1××01×00100012.列逻著辑函轿数式划并化涛简11111111000000000001111000011110CDABL1203.画逻茅辑图214.礼3.合1编码富器§4尽.3若干递常用阿的组宝合逻桨辑电始路n位二律进制狗代码沙有2n种不傍同的东组合伯，可庙以表以示2n个信依号。一、悠普通跨编码危器在数返字系犁统里沾，为骑了区泡分一肺系列占不同督的事匙物，妨将其隆中的灿每个恐事物诞用一慢个二值白代码表示战，把社二进锋制码蚂按一斧定的暂规律答编排门，使铃每组神代码廉具有链一定阿的含衰义，冬称为编码。具有层编码什功能下的逻泪辑电慢路称励为编码母器。在普际通编摊码器矩中，及任何惯时刻昏只允梁许输芳入一俱个编室码信撑号，具否则隐输出底将发原生混酬乱。22例：设计三位沟二进樱制编调码器--灾-八线-三线示编码骂器设八业个输废入端亩为I0I7，八种枝状态缩慧，与本之对抬应的跃输出马设为Y0、Y1、Y2，共三渴位二闯进制拔数。设计飞编码瓶器的欠过程油与设傍计一扛般的阶组合昌逻辑舌电路哭相同次，首怀先要鼠列出闷状态治表，隔然后旷写出众逻辑直表达术式并石进行渡化简叼，最夺后画汪出逻英辑图。8线-3线编码器233位二急进制淹编码示器的悄真值淡表输入走为高麦电平犁有效,输出秒为原够码形纵式。0101010100110011010000000010000010000000000100000000100000001111000000010000001000000100输入输出24利用罩约束扒项化卸简得却：3位二随进制打编码鼓器的蒙电路刘图为呼：25二、御优外先编童码器8线-3线优旦先编虫码器(7拾4H茅C1旨48)允许鉴同时项输入故两个舟以上信的编再码信呀号。离当几渗个输鞠入信么号同声时出蹦现时敞，只誓对其占中优扣先权树最高华的一折个进觉行编训码。74HC148输入滑信号选通凤输入搜端输出逗信号选通输出承端扩展脾端26扩展垦功能::控制端.,编码器工作.选通输出端

的低电平信号表示“电路工作，有编码信号输入”.的低电平信号表示“电路工作，无编码信号输入”.扩展端用于扩展编码功能.EXY2774繁HC柔14脆8功能至表输入低电平有效,输出反码形式.级别最高,其他依此类推.不工索作工作茎，无房诚输入工作描，且腾有输情入11011010101010101010111111000001010011100101110111××××××××

11111111×××××××

0

××××××

01×××××

011××××

0111×××

01111××

011111×

0111111011111111000000000输出输入28第一片的作为输出编码的第4位试用两片74HC148接成16线–4线优先编码器，将16个低电平输入信号编为0000～111116个4位二进制代码。其中的优先权最高，最低。解：将8个优骆先权味高的校输入年信号责接到队第1片的女输入德端，将8个优啦先权帐低的把输入币信号漂接到预第2片的渠输入葬端。把第1片的“无编码信号输入”信号作为第2片的选通输入信号。例29的信恐号编后成了10刺11这个午代码.的信廊号编小成了01挨01这个屈代码.005==AA11302.二–十进孟制编感码器月（74判LS秩14乔7）逻辑铸图:输入为低电平有效,输出为反码形式的BCD码.优先权最高,为最低.功能:314.造3.映2译码亚器一.二进轧制译箭码器译码是编猜码的傍逆过星程，让即将度某个类二进货制代趟码翻雄译成晨电路羊的某险种状倘态。译码纸器的扬输入糊：一组盒二进葵制代刻码译码码器的讲输出夜：一组球高低五电平郑信号A2A1A0Y03线-8线译码器Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y732000················································1.二极佳管译撒码器111与门33·············100···································34···············010·································35·······110·········································36········001········································37·······101········101·································38······011··········································39·····111···········································40缺点威：1.输入馆电阻艘较低妨、而今输出厅电阻迎较高2.输出枪的电导平信景号发牙生偏元移输入陕为原令码，务输出唱为高奏电平院有效够。1000000001000000001100110101010100001111000000010000001000100000000100000000100000000100输入输出

3位二进制译码器的真值表41片选端：输出高电平，译码器处于工作状态。2、74已LS锯13帜8培3线-8线译宅码器造（用刃与非抄门组引成）输入信号输出信号控制端42最小恰项译叛码器43输入电为原遥码搭输咬出为府低电焰平有这效。11111111101111111101001100110101010100001111110111111111101111111111111011111111011111111011111111011111输入输出0111111111000000003线–

8线译码器74LS138的功能表译码然器被禁挑止译码湖器工作44利用立线译丛码器影分时歌将采遭样数要据送栽入计爹算机用。2-4线译码器ABCD三态门三态门三态门三态门总线例45000全为1工作魂原理：（极以A0A1=0森0为例违）数据2-4线译码器ABCD三态门三态门三态门三态门总线脱离抽总线46用两片3线-8线译码器74LS138组成一个4线-16线译码器,将输入的4位二进制代码译成16个独立的低电平。例74LS138（1）74LS138（2）时，第（1）片工作。时，第（2）片工作。4748二、贿二–十进始制译忌码器将输谜入BC设D码的垂十个盒代码雨译成齿十个脆高、疾低电踏平输兽出信爹号。11111110111111111111110111111111001100110011001101010101010101010000111100001111011111111111111110111111111111111111101111111111111101111111111111101111111111111101111111111111输入输出二-十进制译码器74LS42的真值表0000000011111111序号0123456789伪码11111111011111111111111110111111原码痛输授入输出壳低电义平有逼效49三、弟显示稻译码场器1、七想段字锹符显比示器在数挣字系巡寿统中娃，常扒常需凯要将哄运算跌结果拾用人塑们习途惯的晒十进唯制显甚示出廊来，廉这就彻要用胖到显示闸译码未器。二-十进型制编目码显示盆译码班器显示傍器件abcdefg50bcdfga云b虑c属d剖e唱f川g1牧1云1耗1顿1由1翁00油1男1此0派0重0秤01姻1己0欺1园1轧0贴1e（1）半客导体纲数码戴管(LE祖D：Li酒gh生t退Em您it医ti码ng住D萄io碰de剃)共阴烈极接捆法共阳步极接已法51（2）液肺晶显盲示器(LC饲D)优点续：功哲耗极分小、哨工作票电压怠低缺点蕉：亮槐度差俭、响龟应速咸度低优点啄：工捕作电软压低再、体末积小贺、寿慰命长患、可缴靠性高等冶，缺点珍：工梨作电看流大10图mA左右522、BC帐D-七段至显示召译码慎器（饮代码蛙变换们器）(7被44副8)53试灯输入，七段同时点亮（平时：）灭零输入：灭零灭灯输入/灭零输出（1），灯灭（2）A3=A2=A1=A0=0,且时，才等于零。54七段抗显示则译码角驱动BS漂20园1A电路(7448)55例设计屿一个告有灭勺零控劣制的10位数感码显端示系弱统。解：56CT74LS247A3A2A1A0+5VLTBIabdefgcRBIc七段币译码叙器与纤数码炉管的级连接扎图来自阳计数愈器限流昼电阻试灯全灭RBILT显示000000000001灭0显示11111abcdefg157四、更用译场码器饭设计喂组合父逻辑帖电路试用3线-8线译勇码器74深LS谣13末8设计董一个允多输首出的割逻辑光电路杂。输秀出的瘦逻辑挣函数译为：解：珠将逻练辑函梢数化莲为最党小项吨之和讲的形安式：例58电路置的接碎法如言图：74LS1382A59A0A1D3D2D1D0W控制均信号输入丹信号输出吼信号数据锅选择贝器类套似一忌个多妨路开份关。叔选择捕哪一乔路信众号由俩相应纪的一扛组控佣制信丹号控手制。从一组数据框中选爹择一路信号诵进行故传输樱的电匪路，拦称为数据悉选择小器。4.唉3.形3数据筛选择寸器（捏多路瘦开关伏）60数据输入端控制端地址代码输入端输出端TG1TG1TG1TG1TG1TG1TG1TG1TG1TG1TG1TG1双4选1数据暮选择蹄器74显HC寻15迅3一、炭数据组选择清器的店工作罗原理61S1=瞎1时数件据选怜择器历工作陈，S1=杜0时数态据选曲择器订被禁制止工篇作。TG1TG1TG1TG1TG1TG162用一务片74悄HC咳15爆3(双四夕选一钓数据树选择局器）钓组成盘八选籍一数裕据选我择器.解:令同时用或门把和的输出信号合并.0例74HC15363例采用绒一个4选1数据蛋选择眼器，竹实现护逻辑冰函数令A1=A，A0=B，W=进F，并使寺数据刷输入耍端D0=D3=0夕,短D1=D2=1讨,则可引实现桑题目社要求距。解:二、抗用数劣据选杆择器户设计色组合蜂逻辑屿电路64试用4选1数据选择器实现例3.2.2的交通信号灯监视电路。已知则因为：例74HC1531265[例]用8选1数据贡选择眠器产碧生三杠变量晋逻辑勺函数解：8选1数据五选择经器逻弟辑函搬数式款为：6674HC153CABZ01671、半鹿加器诉：半加酬运算注不考富虑从艰低位专来的微进位A-屈--加数荣；B-呈--被加息数；S-恳--本位理和；C---进位墨。真值表4.司3.眉4加法各器一.一位摄加法甚器68逻辑戒图逻辑照符号ABCSCO=1&ABSCO692、全彩加器姑：A---加数它；B---被加婆数；CI睡---低位承的进倦位；S---本位添和；CO德---进位润。真值夏表ABCISCO000000011001010011011001010101110011111170ABCISCO000000011001010011011001010101110011111171半加膨和：所以靠：721ABCISCO逻辑腿图逻辑街符号COCOABCISCOCOCI73二.陪多位换加法中器1.串行殊进位博加法细器(行波索进位储加法迟器)简单,运算谜速度耐慢.四位串行进位加法器的逻辑图742、四滨位超蹈前进嘱位全地加器滨（74阅LS遮28敬3）一定可以由及唯一的确定.优点距：只号需三何级门不电路贡的传跑输时么间。缺点壶：电燃路复扮杂。75三、挠用加滥法器夺设计敢组合芦电路基本啦原理赤：若生音成函霞数可值变换柔成输入跃变量与输入攀变量相加若生当成函立数可敲变换扣成输入群变量与常量相加例：将BC片D的84伟21码转判换为圣余3码输入输出DCBAY3Y2Y1Y000000011000101000010010100110110010001110101100001101001011110101000101110011100764.嫌3.擦5数值端比较脱器比较帽器的集分类裹：（1）仅讨比较依两个宝数是骨否相邮等。（2）除沃比较黄两个由数是谈否相峡等外毙，还掠要比企较两撇个数积的大四小。第一同类的哪逻辑讽功能皇较简怎单，榴下面什重点柜介绍第二侦类比较隙器。771、一绣位数疏值比援较器功能间表7879逻辑拣图逻辑絮符号Y(A=B)&&1

ABY(A<B)Y(A>B)11ABY(A>B)Y(A<B)Y(A=B)比较器802、多葡位数班值比醉较器比较鬼原则占：A.先从怠高位宝比起,高位庙大的站数值炕一定牙大。B.若高位率相等,则再煌比较刻低位则数,最终捏结果生由低雪位的豆比较否结果齿决定剧。请根据这个原则设计一下，每位的比较应包括几个输入、输出？81A、B两个多位誓数的切比较：AiBi两个追本位声数（A>B）i-1（A=B）i-1（A<B）i-1低位舒的比塘较结吼果（A>B）i（A=B）i（A<B）i比较喘结果锣向高降位输为出82每个若比较旧环节疮的功悄能表83四位服集成透电路黎比较伯器74高LS百85A3B2A2A1B1A0B0B3B3(A<B)L(A=B)L(A>B)LA<BA=BA>BGNDA0B0B1A1A2B2A3UCC低位比较结果高位输出(A<B)L(A=B)L(A昏>B各)LA<附BA=胖BA>电B74居LS奇8584例：七位何二进蚊制数砍比较萍器。隐（采醒用两浑片85）（A>B）L（A<B）LA>BA=BA<BA5B5A4B400A6B6（A=B）L（A>B）L（A<B）LA>BA=BA<BA1B1A0B0A3B3A2B2（A=B）L?010?74疲LS勇8574颈LS诱8585例：设计阴三个认四位很数的她比较暑器，尚可以备对A、B、C进行侍比较狂，能匆判断姐：（率1）对三个捉数是咱否相适等。明（2胶）若来不相简等，A数是谁最大激还是鸣最小弟。比较陈原则袖：先将A与B比较增，然奶后A与C比较作，若A=BA=C，则A=B=C；若A>千BA>冬C，则A最大芝；若A<村B押A肾<C，则A最小极。可以馆用两前片74杀LS钻85实现指。86（A>B）L（A<B）LA>BA=BA<BC1C0C3C2（A=B）L（A>B）L（A<B）LA>BA=BA<BB1B0B3B2（A=B）L11A1A0A3A2B1B0B3B2A1A0A3A2B1B0B3B2A1A0A3A2A=剃B=摆C&&A最大A最小&87在A从1跳变怀为0时，B首先哄上升普到VIL委(m汁ax)以上趣，则话在Δt内将宫出现A、B同时齿高于VIL候(m浮ax)的状消态，辅在输都出端晒产生Y=1尖峰挂脉冲吃。在A下降毫到VIH茫(m洲in)时，B尚未浓上升贱到VIH绳(m