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数字电子技术

数字电子技术. 青岛黄海职业学院本科机电工程系. 第三章 组合逻辑电路. 3.1 概述 3.2 组合逻辑电路的分析与设计方法 3.3 常用的组合逻辑电路 3.4 MSI 分析与设计 3.5 竟争与冒险. 3.1 概述. 组合逻辑电路特点 ：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）. I. Y. 0. 0. I. Y. 输. 输. 1. 1. 组合逻辑电路. ……. ……. …. …. 入. 出. I. Y. n. -. 1. m. -. 1. 开始. SSI 设计.

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  1. 数字电子技术 • 青岛黄海职业学院本科机电工程系

  2. 第三章 组合逻辑电路 • 3.1 概述 • 3.2 组合逻辑电路的分析与设计方法 • 3.3 常用的组合逻辑电路 • 3.4 MSI分析与设计 • 3.5竟争与冒险

  3. 3.1概述 • 组合逻辑电路特点：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） I Y 0 0 I Y 输 输 1 1 组合逻辑电路 …… …… … … 入 出 I Y n - 1 m - 1

  4. 开始 SSI设计 SSI分析 步骤 步骤 例 例 3.2组合逻辑电路的分析与设计方法 波形图设计

  5. .1分析方法 以小规模集成门电路的组合逻辑电路的分析(SSI分析) 步骤： 1. 根据电路图写出各个逻辑输出函数的逻辑表达式; 2. 进行必要的化简变形,变成与或式; 3. 分别填写相应逻辑函数的卡诺图; 4. 得到最简的逻辑函数表达式; 5. 列出真值表; 6. 说明电路功能.

  6. 分析图示电路，写出输出逻辑函数的表达式，列出真值表，指出电路完成什么逻辑功能。分析图示电路，写出输出逻辑函数的表达式，列出真值表，指出电路完成什么逻辑功能。 例 解：假定中间变量X1,X2如图

  7. BC BC 00 00 01 01 11 11 10 10 A A 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 真值表 填卡诺图，列真值表 Y2 Y1 功能说明：一位二进制加法，Y1为本位和，Y2为本位向高位的进位

  8. BC BC BC BC BC 00 00 00 00 00 01 01 01 01 01 11 11 11 11 11 10 10 10 10 10 A A A A A 0 0 0 0 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 一种技巧性方法 X1 X2 Y2 Y1 Y2

  9. 2设计方法 以小规模集成门电路来设计组合逻辑电路 (SSI设计) 步骤： 1. 根据根据实际问题进行逻辑抽象; 2. 确定输入输出变量，并规定取0、取1的含义; 3. 根据实际情况列写真值表; 4. 分别填写相应输出逻辑函数的卡诺图; 5. 得到最简的逻辑函数表达式; 6. 根据需要进行简单的变形,画出逻辑电路图.

  10. 例 设计三个开关控制一个灯,要求改变任何一个开关的状态都能控制电灯由亮变灭或者由灭变亮. 解： 三个开关作为输入,每个开关有上下两个状态; 电灯为输出,有亮灭两个状态. 设定逻辑变量：A B C 表示三个开关，当取逻辑0时表示开关处在下位，当取逻辑1时，表示开关处在上位。 设定逻辑变量 Y 表示输出电灯，取逻辑0表示灭，取逻辑1表示亮。 假设:ABC=000时，Y=0灯是灭的。 根据题意可分析得到如下真值表：

  11. BC 00 01 11 10 A 0 1 1 1 1 1 卡诺图 逻辑函数表达式 Y

  12. 电路图 用与非门实现

  13. 例 现有四台设备,10KW/台,它们由两台发电机组供电。 一台：10KW，另一台：20KW。 四台设备的工作情况为： ①四台设备不可能同时工作。 ②可以是任意三台或两台同时工作。 ③至少有任意一台在工作。 要求：设计一个供电控制线路，既能保证设备正常工作，又能节省电能。最后再用异或门和与非门画出电路图。

  14. 解：①根据题意确定输入和输出信号。 输入：A､B ､C ､D；其中“1”表示设备工作， “0”表示设备不工作。 输出：F ､G，发电机组启动为“1”，其中 不启动为“0”。 ②列真值表

  15. ④画出电路图

  16. 例 码制变换译码器,把一个四位二进制码转 换成格雷码（用异或门实现）。 解： ①列真值表 ②令B3∼B0为输入， G3∼G0为输出。 即： 二进制→Gary码。

  17. 由真值表可见:G3=B3

  18. ③画出电路图 G3 = B3 G2 =B3⊕B2 G1 = B2⊕B1 G0 = B1⊕B2

  19. 例 码制变换译码器,把一个四位格雷码转 换成四位二进制码（用异或门实现）。 解：①列真值表 ②令G3∼G0为输入， B3∼B0为输出。 即： Gary码→二进制。

  20. ③画出电路图 B3=G3 B2=G3⊕G2 B1=G3⊕G2 ⊕G1 B0=G3 ⊕G2 ⊕G1 ⊕G0

  21. 3.3 常用的组合逻辑电路 开始 编码器 一般编码器 比较器 优先编码器 加法器 译码器 数据选择器 多位加法器 二进制译码器 二十进制译码器 显示译码器 原理 四选一 半加器 全加器 74LS148编码器 YS工作而无输入 YEX工作而有输入 超前进位加法器

  22. .1编码器 为了便于数字化处理，对一系列不同的事物，用不同的二进制数表示，这个过程就是编码。 在具体硬件电路上，编码就是对相应信号线出现“有效”信号时，对该线（信号）进行编码并输出。 如：一条信号线出现高电平时，表示一个特定的含义事件发生，时常需要对此进行编码，以通知系统；而出现低电平时表示正常，无特殊情况发生。这是对高电平编码，信号线出现高电平时，称为高电平有效（信号有效），出现低电平成为信号无效。

  23. 一、普通编码器（三位二进制编码器为例） 三位二进制编码器有八条输入信号线，三条编码输出线 真值表 应有128行

  24. 逻辑表达式 逻辑图

  25. 二、优先编码器 普通编码器的输入只能有一个信号是有效的，这不符合实际的应用，于是有了优先编码器。当几个信号同时有效时，只对其中优先级最高的信号进行编码。 高电平有效，原码输出 低电平有效，反码输出

  26. 74LS148就是实现该功能的集成电路

  27. ST为使能输入端，低电平有效。YS为使能输出端，通常接至低位芯片的端。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。 YEX＝0表示是编码输出； YEX＝1表示不是编码输出。 集成3位二进制优先编码器74LS148

  28. 集成3位二进制优先编码器74LS148的真值表 输入：逻辑0(低电平）有效 输出：逻辑0(低电平）有效

  29. 集成3位二进制优先编码器74LS148的级联 16线-4线优先编码器

  30. 二-十进制编码器——BCD编码器（P143） 8421 BCD码优先编码器

  31. 2 译码器 译码器是将输入的二进制代码译成对应的输出高、低电平信号。是编码器的反操作。常用的译码器有二进制译码器，二-十进制译码器，显示译码器等。 一、二进制译码器（以三位二进制译码器为例） A2A1A0 是数据输入端。A2是最高位，A0是最低位。Y0~Y7是8个输出。 一般二进制译码器的输入端为n个，则输出端为2n个，且对应于输入代码的每一种状态，2n个输出中只有一个为1（或为0），其余全为0（或为1）。二进制译码器可以译出输入变量的全部状态，故又称为变量译码器。

  32. 3位二进制译码器真值表 输入：3位二进制代码输出：8个互斥的信号 是原码输入，高电平（有效）输出。

  33. 集成电路74LS138是原码输入，低电平有效输出 mi是以A2 A1 A0 为变量的最小项

  34. S1 S2 S3 为选通控制信号， 仅当S1 =1高电平有效 ，S2 =0, S3 =0 低电平有效时电路工作，否则输出全高 74LS138 3线-8线译码器，内部电路P.146 当选通有效时：

  35. 用两片74LS138接成4线-16线译码器 mi是D3D2D1D0的最小项

  36. 二、二-十进制译码器（BCD译码器） 将10个BCD码译成10个高、低电平 　　二-十进制译码器的输入是十进制数的4位二进制编码（BCD码），分别用A3、A2、A1、A0表示；输出的是与10个十进制数字相对应的10个信号，用Y9～Y0表示。由于二-十进制译码器有4根输入线，10根输出线，所以又称为4线-10线译码器。 i=0~9

  37. 三、显示译码器 用来驱动各种显示器件，从而将用二进制代码表示的数字、文字、符号翻译成人们习惯的形式直观地显示出来的电路，称为显示译码器。 数码显示器

  38. 共阴极LED BCD-七段显示译码器真值表

  39. b a c CD CD CD 00 11 00 11 11 00 00 00 00 01 01 01 11 11 11 10 10 10 AB AB AB 10 01 01 01 10 10 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 X X X X X X X X X X X X 1 1 1 1 1 1 X X X X X X A3A2A1A0=1010,1011,1100,1101,1110,1111为伪码，是无关项 卡诺图

  40. d g e f CD CD CD CD 00 00 11 11 00 11 11 00 00 00 00 00 01 01 01 01 11 11 11 11 10 10 10 10 AB AB AB AB 10 10 01 10 01 01 01 10 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 X X X X X X X X X X X X X X X X 1 1 1 1 1 1 1 X X X X X X X X

  41. 逻辑电路图

  42. LT LT RBI LT RBI 1 ＝ BI / RBO BI / RBO BI / RBO LT RBI BI / RBO （1）试灯输入端 74LS148具体的接线图 ：低电平有效。当 ＝0时，数码管的七段 应全亮，与输入的译码信号无关。本输入端用于测试数码管的好坏。 （ （2）动态灭零输入端 ：低电平有效。当 ＝0 、且译码输入 全为0时，该位输出不显示，即0字被熄灭；当译码输入不全为0时，该位正常显示。本输入端用于消隐无效的0 。如数据0034.50可显示为34.5。 0 （3）灭灯输入动态/灭零输出端 ：这是一个特殊的端 作为输入使用，且 钮，有时用作输入，有时用作输出。当 0 ＝ 时，数码管七段全灭，与译码输入无关。 当作为输出使用时， 1 0 0 ＝ 且 ＝ 时， ＝

  43. MSI设计与分析 综合设计实例 译码器 分析 设计 数据选择器 例 分析 设计 例 例 例 例 3.4 MSI分析与设计

  44. 3.5 竟争与冒险 开始 原因 消除方法 延时 卡诺图相切 加冗余项

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