《电子技术基础与技能》 课件 第六单元 组合逻辑电路

电子技术基础与技能6.1组合逻辑电路的分析与设计

6.1组合逻辑电路的分析与设计教学活动1：实践导入图6-1-1所示为生活中常见的一些组合电路应用装置。这些装置的功能都可以用组合逻辑电路来实现。（a）会议表决器和表决系统（b）抢答器图6-1-1生活中常见的组合电路应用装置在实际应用中，往往需要将若干个门电路组合起来，实现更复杂的逻辑功能，这种电路称为组合逻辑电路。组合逻辑电路的特点是：任何时刻电路的输出状态直接由当时的输入状态决定，输入状态消失，则相应的输出状态立即消失，即无记忆功能。常见的组合逻辑电路有加法器与比较器、编码器与译码器、数据分配器与数据选择器等。

6.1组合逻辑电路的分析与设计教学活动2：组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的分析，就是已知组合逻辑电路，分析其实现的逻辑功能。组合逻辑电路分析的一般步骤是：（1）根据所给的逻辑电路图，写出逻辑函数表达式；（2）对逻辑函数表达式进行化简，得到最简表达式；（3）由最简表达式列出真值表；（4）根据真值表，分析、确定电路的逻辑功能。以上组合逻辑电路的分析过程，如图8-2所示。图6-1-2组合逻辑电路的分析步骤示意图

6.1组合逻辑电路的分析与设计教学活动2：组合逻辑电路的分析【经典例题】例题6-1

根据图6-1-3所示逻辑电路，写出该电路的逻辑函数表达式、真值表，并分析其逻辑功能。图6-1-3例题6-1逻辑电路

6.1组合逻辑电路的分析与设计教学活动2：组合逻辑电路的分析

问题解析：对于多个门电路级联而成的组合逻辑电路，从首级开始，根据门电路的功能逐级写出门电路的输出表达式，直至最终的输出；然后对整个电路的输出函数式进行化简，得到最简式；列写真值表时，将各种输入下的变量取值带入最简式，运算得到输出值；观察、分析真值表的特征，归纳出组合逻辑电路的功能。表6-1-1ABY000011101110

6.1组合逻辑电路的分析与设计教学活动3：组合逻辑电路的设计组合逻辑电路的设计，就是根据实际的逻辑功能要求，设计一个能实现该功能的电路，其过程恰好是组合逻辑电路分析的逆过程。组合逻辑电路的设计步骤是：（1）根据要求实现的逻辑功能，列出真值表；（2）由真值表写出逻辑函数表达式；（3）化简逻辑函数表达式；（4）根据化简后的逻辑函数表达式画出逻辑电路图。组合逻辑电路的设计过程可用图6-1-4表示。在进行组合逻辑电路的设计时，最关键的在于第一步，即由实际的逻辑功能写出正确的真值表。在分析实际逻辑功能时，首先要确定输入变量、输出变量，搞清楚输入变量、输出变量的逻辑关系。图6-1-4组合逻辑电路的设计步骤示意图

6.1组合逻辑电路的分析与设计教学活动3：组合逻辑电路的设计【经典例题】例题6-2

试用异或门设计一个有三输入的奇偶校验逻辑电路。要求输入奇数个1时，输出为1，否则，输出为0。解：（1）三输入变量分别用A、B、C表示，输出用Y表示，根据题意列出真值表6-1-2。ABCY00000011010101101001101011001111表6-1-2图6-1-5三输入奇偶校验逻辑电路图电子技术基础与技能6.2编码器

6.2编码器教学活动1：实践导入

图6-2-1所示为电视机的遥控器。按下音量按钮、对比度按钮后，电视机的音量、对比度将发生相应的变化。图6-2-1电视机遥控器

为什么按下电视机遥控器的某一按钮后，电视机相应的量会发生变化呢？这是因为遥控器内有一个编码器，它把某一个按钮与一个特定的控制信息对应起来，从而实现对电视机的控制。什么是编码器？它有什么功能？典型集成编码器的引脚功能怎样识别和使用呢？让我们来学习下面的内容吧！

6.2编码器教学活动2：编码器的功能

在数字系统中，经常需要将某一信息（输入）变换成某一特定的代码（输出）。把二进制数码按一定的规律排列组合，并给每组代码赋予一定的含义（代表某个数或控制信号）的过程称为编码。

具有编码功能的电路称为编码器。编码器的示意图如图6-2-2所示，它的输入端数n与输出端数m满足n≤2m的关系。在n个输入端中，每次只能有一个信号有效，其余无效；每次输入有效时，只能有唯一的一组输出与之对应，即一个输入对应一组m位二进制代码的输出。图6-2-2编码器示意图

6.2编码器教学活动3：集成编码器的典型产品常见的编码器有普通编码器（二进制编码器、二-十进制编码器）、优先编码器两种。在普通编码器中，任何时刻只允许输入一个编码信号，否则输出将发生混乱。在实际产品中，均采用优先编码器。在优先编码器中，允许同时输入两个及两个以上的编码信号，编码器自动对所有输入信号按优先顺序排队，只对优先级最高的信号进行编码。这里介绍两种常用的集成电路优先编码器。

6.2编码器教学活动3：集成编码器的典型产品

6.2编码器教学活动3：集成编码器的典型产品

6.2编码器教学活动3：集成编码器的典型产品

6.2编码器教学活动3：集成编码器的典型产品输入输出I0I1I2I3I4I5I6I7I8I9Y3Y2Y1Y010000000000000×1000000000001××100000000010×××10000000011××××1000000100×××××100000101××××××10000110×××××××1000111××××××××101000×××××××××1100100000000001111表6-2-2

CC40147功能表电子技术基础与技能6.3译码显示电路

6.3译码显示电路教学活动1：实践导入

电视机接收到遥控器的信号（如图6-3-1所示），就能做出相应的改变，如改变音量、对比度等。图6-3-1电视机及遥控器为什么电视机能准确地执行遥控器发出的指令呢？这是因为，电视机接收到遥控器输出的编码信号后，送给CPU进行译码，用译码得到的操作指令去控制相应的电路，最终做出相应的改变。什么是译码器？它有什么功能？典型集成译码器的引脚功能怎样识别和使用呢？让我们来学习下面的内容吧！

6.3译码显示电路教学活动2：通用译码器译码是编码的逆过程，它将二进制数码按其原意翻译成相应的输出信号。实现译码功能的电路称为译码器。

图6-3-2所示是译码器示意图，它的输入端数n和输出端数m的关系为2n＞m。译码器按用途不同可分为通用译码器和显示译码器两大类。通用译码器又分为二进制译码器、BCD译码器，它们主要用来完成各种码制之间的转换；显示译码器主要用来译码并驱动显示器显示译码结果。

6.3译码显示电路教学活动2：通用译码器

6.3译码显示电路教学活动2：通用译码器

6.3译码显示电路教学活动2：通用译码器

6.3译码显示电路教学活动2：通用译码器

6.3译码显示电路教学活动3：数码显示器件在数字计算系统及数字式测量仪表中，常需要把计数译码后的输出状态用人们习惯的十进制数码的字形显示出来，数码显示器就可以完成这一工作。数码显示器有多种形式，目前广泛使用七段数码显示器。它由七段能各自独立发光的线段按一定的方式组合构成的，如图6-3-6所示为七段数码显示器的实物外形、发光段分布及显示数字图形。图6-3-6（b）是七段数码显示器的排列形状，一定的发光段组合能显示出相应的十进制数码，例如当a、b、c、d、e、f、g段均发光时，就能显示数字“8”；当a、c、d、f、g段发光时，就能显示数字“5”。

6.3译码显示电路教学活动3：数码显示器件七段显示器有半导体数码管、液晶显示器及荧光数码管等几种，虽然它们结构各异，但译码显示的电路原理是相同的，常用的是LED数码管、LCD显示器

图6-3-6七段数码显示器

6.3译码显示电路教学活动3：数码显示器件1．LED数码管半导体数码管是将发光二极管（LED）按图6-3-6（b）排列为“日”字形制成的，具有较高的亮度、字形清晰、工作电压低（1.5～3V）、体积小、寿命长、响应速度较快等特点，因而应用广泛。根据连接方式不同，LED数码管有共阳极和共阴极两种连接方式，如图6-3-7所示。其中的h段发光，可显示小数点位。共阴极连接时，译码器输出高电平才能驱动相应的发光二极管导通发光；共阳极连接时，译码器输出低电平才能驱动相应的发光二极管导通发光。常用的共阴极LED数码管型号有BS201、BS202、BS207及LC5011-11等；共阳极LED数码管型号有BS204、BS206及LA5011-11等，它们的引脚排列如图6-3-8所示。图6-3-9所示是双位共阴极LED七段数码管实物外形。在使用LED七段数码管前应先查阅资料，明确其连接方式。

6.3译码显示电路教学活动3：数码显示器件

6.3译码显示电路教学活动3：数码显示器件2．LCD显示器在电子手表、微型计算器等小型电子器件的数字显示部分，多采用液晶分段式数码显示器。它是利用液晶在电场作用下，光学性能变化的特性而制成的。如图6-3-10所示，在涂有导电层的基片上，按分段图形灌注液晶并封装好，然后用译码器输出端与各脚相连，在控制电压作用下的液晶段由于光学性能的变化而出现反差，从而显示相应数字。液晶显示器工艺简单、体积小、功耗极小，但清晰度较低。图6-3-10

LCD显示器示意图

七段显示器如果要将相应的数字显示出来，还要有显示译码电路。显示译码电路的功能就是将输入的BCD码翻译成十进制数的信号，并驱动显示器显示数字。常见的有TTL显示译码器与CMOS显示译码器。

6.3译码显示电路教学活动3：数码显示器件1．共阴极与共阳极显示译码器七段显示译码器按其译码器的驱动和显示器的结构可分为共阴极、共阳极两种。同样，显示器也分为共阴极、共阳极两种。它们配套使用时必须两者都共阴极或都共阳极。共阴极显示译码器特点是以译码器输出高电平驱动点亮共阴极显示器（七段GaAsP字型管，以下同），输出低电平时，字段熄灭。74LS48等是发射极开路（OE）输出的共阴极显示译码器，不需外接电阻，使用时直接同共阴极显示器连接。共阳极显示译码器的特点是以译码器输出低电平驱动点亮共阳极显示器，输出高电平时，字段熄灭。74LS49等是集电极开路（OC）输出显示译码器，使用时需在译码器与显示器之间外接400Ω左右的限流电阻。

6.3译码显示电路教学活动3：数码显示器件2．典型显示译码器功能介绍显示译码器种类和型号很多，现以74LS48和CC4511为例分别介绍如下。1）74LS4874LS48是七段显示译码器，输出1有效，驱动共阴极数码管。其实物外形和引脚如图6-3-11所示，其功能表如表6-3-3所示。从功能表可知，当输入码对应的十进制数大于9时，七段显示器会显示一定的图形而不是数字，从而可鉴别相应的输入情况。三个辅助控制端及功能如下。图6-3-11

74LS48的实物外形和引脚排列

6.3译码显示电路教学活动3：数码显示器件

6.3译码显示电路教学活动3：数码显示器件

6.3译码显示电路教学活动3：数码