电工电子技术应用 课件 项目七组合逻辑电路分析与应用

电工电子技术应用项目七组合逻辑电路分析与应用学习任务一逻辑门电路分析与应用一、数字电路基础（一）数字电路概述1.模拟信号和数字信号：学习任务一逻辑门电路分析与应用模拟信号：在时间上和数值上连续的信号。数字信号：在时间上和数值上不连续的（即离散的）信号。u模拟信号波形tu数字信号波形t一、数字电路基础（一）数字电路概述2.数字电路的基本特点：（1）工作信号是二进制的数字信号，在时间上和数值上是离散的（不连续），反映在电路上就是低电平和高电平两种状态（即0和1两个逻辑值）。（2）在数字电路中，研究的主要问题是电路的逻辑功能，即输入信号的状态和输出信号的状态之间的关系。（3）对组成数字电路的元器件的精度要求不高，只要在工作时能够可靠地区分0和1两种状态即可，易集成。学习任务一逻辑门电路分析与应用一、数字电路基础（一）数字电路概述3.数字电路的分析方法：（1）研究对象：输出信号与输入信号之间的对应逻辑关系（4）电子器件工作状态：导通(开)、截止(关)（5）主要优点：便于高度集成化、工作可靠性高、抗干扰能力强和保密性好等（2）分析工具：逻辑代数（3）信号：只有高电平和低电平两个取值学习任务一逻辑门电路分析与应用一、数字电路基础（二）数制转换1.数制：多位数码中，每位的构成方法以及从低位到高位的进位规则称为数制。数字电路中常用进制有十进制、二进制。2逢二进一0,1

二10逢十进一0,1,2,3,4,5,6,7,8,9

十基数计数规则

数码进制N表示方法：

(1011.11)B

(11.75)10二进制：十进制：学习任务一逻辑门电路分析与应用一、数字电路基础（二）数制转换2.二进制数转换成十进制数：将按权展开式按照十进制规律相加，即得对应十进制数。=8+0+2+1+0.5+0.25(1011.11)2=(11.75)10

=11.75(1011.11)2=1×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1+1×2-2学习任务一逻辑门电路分析与应用一、数字电路基础（二）数制转换3.十进制数转换成二进制数：整数部分：采用“除基取余法”小数部分：采用“乘基取整法”例：将十进制数

(26.375)10转换成二进制数。1.5001

整数0.750

0

26

61

3011012(26.375)10=(11010.011)2

×2

×21.000

122220.375

×2

余数

130读数顺序读数顺序学习任务一逻辑门电路分析与应用一、数字电路基础（三）逻辑代数的基本运算1.定义：用于描述客观事物逻辑关系的数学工具，又称布尔代数。（1）逻辑函数与逻辑变量：逻辑代数描述客观事物间的逻辑关系，相应的函数称逻辑函数，变量称逻辑变量。（2）逻辑取值：逻辑变量和逻辑函数的取值都只有两个，通常用1和0表示。学习任务一逻辑门电路分析与应用一、数字电路基础（三）逻辑代数的基本运算2.三种基本运算：与运算、或运算、非运算（1）与运算（逻辑乘）：决定某一事件的所有条件都具备时，该事件才发生。逻辑表达式：Y=A·B

或Y=AB运算规则：学习任务一逻辑门电路分析与应用一、数字电路基础（三）逻辑代数的基本运算（2）或运算（逻辑加）：决定某一事件的诸条件中，只要有一个或一个以上具备时，该事件就发生。逻辑表达式：Y=A+B运算规则：（3）非运算（逻辑非）：决定某一事件的条件满足时，事件不发生；反之事件发生。逻辑表达式：运算规则：学习任务一逻辑门电路分析与应用一、数字电路基础（三）逻辑代数的基本运算3.逻辑代数的基本定律（1）交换律：（2）结合律：（3）分配律：（4）分配律：（5）反演律：学习任务一逻辑门电路分析与应用二、门电路（一）与门能实现与逻辑功能的电路称与门电路，简称与门。它有多个输入端和一个输出端。1.二输入二极管与门电路2.二极管与门电路电平值输入输出uiA（V）UiB（V）U0F（V）0.30.3330.330.330.30.30.33学习任务一逻辑门电路分析与应用二、门电路（一）与门4.与门逻辑符号3.与门真值表输入输出ABY001101010001&ABY5.与门逻辑功能有0出0，全1出16.与门逻辑表达式Y=AB学习任务一逻辑门电路分析与应用二、门电路（6）常用与门集成电路芯片学习任务一逻辑门电路分析与应用二、门电路（二）或门能实现或逻辑功能的门电路称或门电路，简称或门。它有多个输入端和一个输出端。1.二输入二极管或门电路2.二极管或门电路电平值输入输出uiA（V）UiB（V）U0F（V）0.30.3330.330.330.3333学习任务一逻辑门电路分析与应用二、门电路（二）或门4.或门逻辑符号3.或门真值表输入输出ABY0011010101115.或门逻辑功能有1出1，全0出0≥1ABY6.或门逻辑表达式Y=A+B学习任务一逻辑门电路分析与应用二、门电路（6）常用或门集成电路芯片学习任务一逻辑门电路分析与应用二、门电路（三）非门能实现非逻辑功能的门电路称非门电路，简称非门，也称反相器。1.三极管非门电路2.三极管非门电路电平值输入输出ui（V）U0（V）0.3330.3学习任务一逻辑门电路分析与应用二、门电路（三）非门4.非门逻辑符号3.非门真值表5.非门逻辑功能取反6.非门逻辑表达式输入输出AY01101AYY=A学习任务一逻辑门电路分析与应用二、门电路（6）常用非门集成电路芯片学习任务一逻辑门电路分析与应用二、门电路（四）复合逻辑门电路1.与非门（4）逻辑功能有0出1，全1出0（1）逻辑表达式（2）逻辑符号&ABY（3）真值表输入输出ABY001101011110学习任务一逻辑门电路分析与应用二、门电路（四）复合逻辑门电路2.或非门（4）逻辑功能有1出0，全0出1（1）逻辑表达式（2）逻辑符号（3）真值表输入输出ABY001101011000≥1ABY学习任务一逻辑门电路分析与应用二、门电路（四）复合逻辑门电路3.异或门（4）逻辑功能相同出0，相异出1（1）逻辑表达式（2）逻辑符号（3）真值表输入输出ABY001101010110ABY1或学习任务一逻辑门电路分析与应用二、门电路（五）集成门电路1.TTL集成逻辑门电路——晶体管—晶体管逻辑门电路（Transistor—TransistorLogic）（1）TTL与非门基本电路（2）逻辑符号（3）逻辑表达式学习任务一逻辑门电路分析与应用二、门电路（五）集成门电路（4）电压传输特性（5）主要参数1）输出高电平UOH：TTL与非门的一个或几个输入为低电平时的输出电平。2）输出低电平UOL：TTL与非门的输入全为高电平时的输出电平。3）输入开门电平UON：在额定负载下使与非门的输出电平达到标准低电平USL的输入电平。它表示使与非门开通的最小输入电平。4）输入关门电平UOFF：使与非门的输出电平达到标准高电平USH的输入电平。它表示使与非门关断所需的最大输入电平。5）门限电平Uth

：学习任务一逻辑门电路分析与应用二、门电路（五）集成门电路74LS00内含4个2输入与非门74LS20内含2个4输入与非门。学习任务一逻辑门电路分析与应用二、门电路（五）集成门电路2.MOS集成门电路CMOS与非门（1）二输入CMOS与非门电路结构（2）逻辑表达式（3）使用注意事项CMOS电路多余不用的输入端不能悬空，应根据需要接地或接高电平。学习任务一逻辑门电路分析与应用学习任务二组合逻辑电路分析与设计学习任务二组合逻辑电路分析与设计组合逻辑电路：输出仅由输入决定，与电路当前状态无关；电路结构中无反馈环路（无记忆）一、组合逻辑电路的分析根据逻辑电路图逻辑表达式化成最简表达式例题：学习任务二组合逻辑电路分析与设计根据最简表达式例题：真值表电路的逻辑功能电路逻辑功能：当输入A、B、C中有2个或3个为1时，输出Y为1，否则输出Y为0。所以这个电路实际上是一种3人表决用的组合电路：只要有2票或3票同意，表决就通过。一、组合逻辑电路的分析学习任务二组合逻辑电路分析与设计二、组合逻辑电路设计电路功能描述变量赋值例题：设计一个楼上、楼下开关的控制逻辑电路来控制楼梯上的路灯，要求上楼前，用楼下开关打开电灯，上楼后，用楼上开关关灭电灯；或者在下楼前，用楼上开关打开电灯，下楼后，用楼下开关关灭电灯。列真值表变量赋值：设楼上开关为A，楼下开关为B，灯泡为Y。并设A、B闭合时为1，断开时为0；灯亮时Y为1，灯灭时Y为0。真值表：学习任务二组合逻辑电路分析与设计写出逻辑表达式并化简真值表画出逻辑电路图二、组合逻辑电路设计学习任务二组合逻辑电路分析与设计学习任务三常用组合逻辑电路分析与应用一、编码器1.定义——实现编码操作的电路称为编码器（1）二进制编码器——将输入信号编成二进制代码的电路，输出n位代码的二进制编码器，最多可以有2n个输入信号。3位二进制编码器3位二进制编码器真值表学习任务三常用组合逻辑电路分析与应用（1）二进制编码器由与非门构成的逻辑电路3位二进制优先编码器：在优先编码器中优先级别高的信号，例如：设I7的优先级别最高，I6次之，依此类推，I0最低，真值表如下。一、编码器学习任务三常用组合逻辑电路分析与应用集成3位二进制优先编码器74LS148ST为使能输入端，低电平有效。YS为使能输出端，YS和ST配合可以实现多级编码器之间的优先级别的控制。YEX为扩展输出端，是控制标志。ST为使能输入端，低电平有效。YS为使能输出端，YS和ST配合可以实现多级编码器之间的优先级别的控制。YEX为扩展输出端，是控制标志。输入输出均为低电平有效一、编码器学习任务三常用组合逻辑电路分析与应用2.二—十进制编码器：将十进制数的0~9十个数码编成二进制代码的电路，对十个信号进行编码，输入为十个数码，输出时二进制代码，称为二—十进制代码，又称BCD码。最常用的是8421编码方式。8421BCD码真值表逻辑图逻辑符号一、编码器学习任务三常用组合逻辑电路分析与应用定义——将输入的二进制代码的含义翻译成对应的输出信号的电路（1）二进制译码器若输入端为n个，输出为2n个，且对应于输入代码的每一种状态，2n个输出中只有一个1（或0），其余全为0（或1）.BAY3Y2Y1Y0000110110001001001001000逻辑图真值表逻辑电路二、译码器学习任务三常用组合逻辑电路分析与应用（2）二—十进制译码器输入是4位二进制编码（BCD码），输出的是与10个十进制数字相对应的10个信号。二-十进制译码器有