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4 组合逻辑电路null第4章 组合逻辑电路第4章 组合逻辑电路  数字电路分类:组合逻辑电路和时序逻辑电路。   组合逻辑电路: 任意时刻的输出仅仅取决于当时的输入信号,而与电路原来的状态无关。 本章内容提要   小规模集成电路(SSI)构成组合逻辑电路的一般分析方法和设计方法。   常用组合逻辑电路的基本工作原理及常用中规模集成(MSI)组合逻辑电路的逻辑功能、使用方法和应用举例。null4.1 概述 电路任一时刻的输出状态只决定于该时刻各输入状态的组合,而与电路的原状态无关。 组合电...

4 组合逻辑电路
null第4章 组合逻辑电路第4章 组合逻辑电路  数字电路分类:组合逻辑电路和时序逻辑电路。   组合逻辑电路: 任意时刻的输出仅仅取决于当时的输入信号,而与电路原来的状态无关。 本章内容提要   小规模集成电路(SSI)构成组合逻辑电路的一般分析 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 方法。   常用组合逻辑电路的基本工作原理及常用中规模集成(MSI)组合逻辑电路的逻辑功能、使用方法和应用举例。null4.1 概述 电路任一时刻的输出状态只决定于该时刻各输入状态的组合,而与电路的原状态无关。 组合电路就是由门电路组合而成,电路中没有记忆单元,没有反馈通路。 每一个输出变量是全部或部分 输入变量的 函数 excel方差函数excelsd函数已知函数     2 f x m x mx m      2 1 4 2拉格朗日函数pdf函数公式下载 : L1=f1(A1、A2、…、Ai) L2=f2(A1、A2、…、Ai) …… Lj=fj(A1、A2、…、Ai) 组合电路的研究内容组合电路的研究内容分析:设计:给定 逻辑图得到 逻辑功能分析给定 逻辑功能画出 逻辑图设计null4.2 组合逻辑电路的分析和设计方法4.2.1 组合逻辑电路的分析方法 4.2.2 组合逻辑电路的设计方法 4.2.1 组合逻辑电路的分析方法4.2.1 组合逻辑电路的分析方法1. 分析的主要步骤如下: (1)由逻辑图写表达式; (2)化简表达式; (3)列真值表; (4)描述逻辑功能。  所谓组合逻辑电路的分析,就是根据给定的逻辑电路图,求出电路的逻辑功能。2. 举例说明组合逻辑电路的分析方法 2. 举例说明组合逻辑电路的分析方法   例4-1 试分析图所示电路的逻辑功能。  解:第一步:由逻辑图可以写输出F的逻辑表达式为: 逻辑电路图null 第二步:可变换为 F = AB+AC+BC 第三步:列出真值表如表所示。真值表 第四步:确定电路的逻辑功能。 由真值表可知,三个变量输入A,B,C,只有两个及两个以上变量取值为1时,输出才为1。可见电路可实现多数表决逻辑功能。null例4-2 分析下图所示电路的逻辑功能。例4-2逻辑电路图 解:为了方便写表达式,在图中标注中间变量,比如F1、F2和F3。 解:为了方便写表达式,在图中标注中间变量,比如F1、F2和F3。Snull例4-2真值表  该电路实现两个一位二进制数相加的功能。S是它们的和,C是向高位的进位。由于这一加法器电路没有考虑低位的进位,所以称该电路为半加器。根据S和C的表达式,将原电路图改画成图(b)所示的逻辑图。图(b)逻辑图null例4-3 试分析下图所示逻辑电路的功能。① 表达式② 真值表null自然二进制码格雷码B3B2B1B0 G3G2G1G0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0② 真值表自然二进制码至格雷码的转换电路。③ 分析功能null注意:利用此式时对码位序号大于(n-1)的位应按0处理,如本例码位的最大序号i = 3,故B4应为0,才能得到正确的结果。推广到一般,将n位自然二进制码转换成n位格雷码: Gi = Bi⊕Bi+1 (i = 0、1、2、…、 n-1)自然二进制码至格雷码的转换null4.2.2 组合逻辑电路的设计方法1.组合逻辑电路的设计步骤:   (1)分析设计要求,设置输入输出变量并逻辑赋值;   (2)列真值表;   (3)写出逻辑表达式,并化简;  (4)画逻辑电路图。  与分析过程相反,组合逻辑电路的设计是根据给定的实际逻辑问题,求出实现其逻辑功能的最简单的逻辑电路。null组合逻辑电路的设计 1.分析2.真值表3.化简4.逻辑图null2. 组合逻辑电路设计方法举例。 例4-4 一火灾报警系统,设有烟感、温感和紫外光感三种类型的火灾探测器。为了防止误报警,只有当其中有两种或两种以上类型的探测器发出火灾检测信号时,报警系统产生报警控制信号。设计一个产生报警控制信号的电路。解:(1)分析设计要求,设输入输出变量并逻辑赋值; 输入变量:烟感A 、温感B,紫外线光感C; 输出变量:报警控制信号Y。 逻辑赋值:用1表示肯定,用0表示否定。null例4-4真值表 (2)列真值表; 把逻辑关系转换成数字表示形式; (3) 由真值表写逻辑表达式,并化简; 化简得最简式:null例4-4的逻辑电路图 (4) 画逻辑电路图: 用与非门实现,其逻辑图与例4-1相同。   如果作以下变换:  用一个与或非门加一个非门就可以实现, 其逻辑电路图如图所示。4.3 常用组合逻辑电路模块4.3 常用组合逻辑电路模块4.3.1 加法器 4.3.2 数据选择器 4.3.3 数值比较器 4.3.4 编码器 4.3.5 译码器 4.3.1  加法器4.3.1  加法器  算术运算是数字系统的基本功能,更是计算机中不可缺少的组成单元。本节介绍实现加法运算的逻辑电路。 1)半加器    半加:两个一位二进制数相加。   全加器:实现半加操作的电路。把本位两个加数A、 B 二者相加,得到求和结果S 和该位的进位信号C 。设计一个半加器设计一个半加器(1)列真值表(2)写表达式(3)画逻辑图null 全加:除了两个加数,还有地位来的进位的加法运算。 全加器:实现全家运算的电路。全加器能把本位两个加数An 、 Bn 和来自低位的进位Cn-1三者相加,得到求和结果Sn 和该位的进位信号Cn 。 设计一个全加器电路:2)全加器null 全加器 的真值表由真值表写最小项之和式,再稍加变换得:null由真值表写最小项之和式,再稍加变换得:null    全加器 (a)电路图 (b)逻辑符号由表达式得逻辑图:3)集成加法器及其应用3)集成加法器及其应用   全加器可以实现两个一位二进制数的相加,要实现多位二进制数的相加,可选用多位加法器电路。nullCI是低位的进位, CO是向高位的进位, A3A2A1A0和B3B2B1B0是两个二进制待加数, S3、S2、S1、S0是对应各位的和。 74LS283电路是一个四位加法器电路,可实现两个四位二进制数的相加。 null低位芯片进位输出CO与高位芯片进位输入端CI相连 null  多位加法器除了可以实现加法运算功能之外,还可以实现组合逻辑电路。   由74LS283构成的代码转换电路8421BCD码0011余3码  例:将8421BCD码转换成余3码。   余3码=8421BCD码+3(即0011)null二进制并行加法/减法器null加法器 小结 学校三防设施建设情况幼儿园教研工作小结高血压知识讲座小结防范电信网络诈骗宣传幼儿园师德小结 能对两个1位二进制数进行相加而求得和及进位的逻辑电路称为半加器。 能对两个1位二进制数进行相加并考虑低位来的进位,即相当于3个1位二进制数的相加,求得和及进位的逻辑电路称为全加器。   实现多位二进制数相加的电路称为加法器。按照进位方式的不同,加法器分为串行进位加法器和超前进位加法器两种。串行进位加法器电路简单、但速度较慢,超前进位加法器速度较快、但电路复杂。   加法器除用来实现两个二进制数相加外,还可用来设计代码转换电路、二进制减法器和十进制加法器等。null  在多路数据传送过程中,能够根据需要将其中任意一路挑选出来的电路,叫做数据选择器,也称为多路选择器,其作用相当于多路开关。   常见的数据选择器有四选一、八选一、十六选一电路。 4.3.2 数据选择器以四选一数据选择器为例。以四选一数据选择器为例。 (1) 四选一数据选择器的逻辑电路图  1)数据选择器的工作原理地址 输入端控制 输入端数据 输入端输出端null(2)四选一数据选择器的功能表2)数据选择器产品介绍2)数据选择器产品介绍 74LS151的逻辑符号 null 74LS151的功能表 3)集成数据选择器的典型应用3)集成数据选择器的典型应用1. 功能扩展 用两片八选一数据选择器74LS151,可以构成十六选一数据选择器。     利用使能端(控制端)。null 用74LS151构成十六选一数据选择器 A3 =1时,片Ⅰ禁止,片Ⅱ工作A3 =0时,片Ⅰ工作,片Ⅱ禁止 输出需适当处理(该例接或门) null2. 实现组合逻辑函数  比较可知,表达式中都有最小项mi,利用数据选择器可以实现各种组合逻辑函数。组合逻辑函数8选14选1 例4-5 试用八选一电路实现 解:将A、B、C分别从A2、A1、A0输入,作为输入变量,把Y端作为输出F。因为逻辑表达式中的各乘积项均为最小项,所以可以改写为根据八选一数据选择器的功能,令null具体电路见图: 例4-5电路图null真值表对照法注意变量 高低位顺序!null 例4-6 试用八选一电路实现三变量多数表决电路。 例4-6的真值表 解:假设三变量为A、B、C,表决结果为F,则真值表如表所示。null   在八选一电路中,将A、B、C从A2、A1、A0 输入,令   则可实现三变量多数表决电路,具体电路图请读者自行画出。则null 数值比较器:能够比较数字大小的电路。 1)一位数值比较器 (1)两个一位数A和B相比较的情况: A>B:只有当A=1、B=0时,A>B才为真; A<B:只有当A=0、B=1时,A<B才为真; A = B:只有当A=B=0或A=B=1时,A = B才为真。 4.3.3 数值比较器null 74LS85的逻辑符号如果要比较两个多位二进制数A和B的大小?必须从高向低逐位进行比较。 2)多位数值比较器的工作原理 四位数值比较器74LS85级联输入 便于功能扩展 null 74LS85的功能表null 3) 集成数值比较器的应用 (1)组成4位并行比较器 (2)组成5位并行比较器 (3)组成多位比较器4.3.4 编码器4.3.4 编码器生活中常用十进制数及文字、符号等表示事物。数字电路只能以二进制信号工作。null 把二进制码按一定规律编排,使每组代码具有一特定的含义,称为编码。 具有编码功能的逻辑电路称为编码器。 n 位二进制代码有 2n 种组合,可以表示 2n 个信息。 要表示N个信息所需的二进制代码应满足 2n Nnull1)二进制编码器将输入信号编成二进制代码的电路。2n个n位null解:(1) 分析要求: 输入有8个信号,即 N=8,根据 2n  N 的关系,即 n=3,即输出为三位二进制代码。例:设计一个编码器,满足以下要求: (1) 将 I0、I1、…I7 8个信号编成二进制代码。 (2) 编码器每次只能对一个信号进行编码,不允许两个或两个以上的信号同时有效。 (3) 设输入信号高电平有效。null (2) 列编码表:null (3) 写出逻辑式并转换成“与非”式Y2 = I4 + I5 + I6 +I7Y1 = I2+I3+I6+I7Y0 = I1+ I3+ I5+ I7null (4) 画出逻辑图null将十进制数 0~9 编成二进制代码的电路2) 二 – 十进制编码器表示十进制数null 列编码表: 四位二进制代码可以表示十六种不同的状态,其中任何十种状态都可以表示0~9十个数码,最常用的是8421码。null 写出逻辑式并化成“或非”门和“与非”门null画出逻辑图null 法二:null十键8421码编码器的逻辑图null 当有两个或两个以上的信号同时输入编码电路,电路只能对其中一个优先级别高的信号进行编码。 即允许几个信号同时有效,但电路只对其中优先级别高的信号进行编码,而对其它优先级别低的信号不予理睬。3) 优先编码器4) 集成优先编码器简介nullCT74LS4147 编码器功能表null例:CT74LS147集成优先编码器(10线-4线)T4147引脚图低电平 有效null集成优先编码器(8线-3线)为选通输入端,低电平有效null 74LS148电路的功能表例:八线—三线优先编码器74LS148 null低电平有效nullnull禁止状态工作状态nullnull 74LS148的逻辑符号   以上通过对74LS148编码器逻辑功能的分析,介绍了通过MSI器件逻辑功能表了解集成器件功能的方法。  要求初步具备查阅器件手册的能力。不要求背74LS148的功能表。null 用74LS148接成的16线—4线优先编码器 null4.3.5 译码器 译码是编码的反过程,它是将代码的组合译成一个特定的输出信号。1) 二进制译码器null真值表输入:3位二进制代码输出:8个互斥的信号null逻辑表达式逻辑图电路特点:与门组成的阵列null集成二进制译码器74LS138A2、A1、A0为二进制译码输入端, 为译码输出端(低电平有效),G1、  、 为选通控制端。当G1=1、     时,译码器处于工作状态;当G1=0、      时,译码器处于禁止状态。null真值表输入:自然二进制码输出:低电平有效null74LS138的级联null  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。2)二-十进制译码器(1) 8421 BCD码译码器   把二-十进制代码翻译成10个十进制数字信号的电路,称为二-十进制译码器。null真值表null逻辑表达式逻辑图null将与门换成与非门,则输出为反变量,即为低电平有效。null(2)集成8421 BCD码译码器74LS42null3) 数字显示译码器(1)半导体数码显示器  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。null(2) 分段式数码管显示译码器真值表仅适用于共阴极LED真值表nulla的卡诺图nullb的卡诺图c的卡诺图nulld的卡诺图e的卡诺图nullf的卡诺图g的卡诺图null逻辑表达式null逻辑图null(3)集成显示译码器74LS48引脚排列图null功能表由真值表可以看出,为了增强器件的功能,在74LS48中还设置了一些辅助端。(1)试灯输入端: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=1、=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。(3)灭灯输入/动态灭零输出端:这是一个特殊的端钮,有时用作输入,有时用作输出。当作为输入使用,且=0时,数码管七段全灭,与译码输入无关。当作为输出使用时,受控于和:当=1且=0时,=0;其它情况下=1。本端钮主要用于显示多位数字时,多个译码器之间的连接。null 将BI/RBO 和RBI 配合使用,可以实现多位数显示时的“无效0消隐”功能。具有无效0消隐功能的多位数码显示系统 具有无效0消隐功能的多位数码显示系统 4)译码器的应用4)译码器的应用(1)译码器的扩展 用两片74138扩展为4线—16线译码器(2)实现组合逻辑电路(2)实现组合逻辑电路例 试用译码器和门电路实现逻辑函数:解:将逻辑函数转换成最小项表达式, 再转换成与非—与非形式。=m3+m5+m6+m7 =用一片74138加一个与非门 就可实现该逻辑函数。 例 某组合逻辑电路的真值表如表所示,试用译码器和门电路设计该逻辑电路。 例 某组合逻辑电路的真值表如表所示,试用译码器和门电路设计该逻辑电路。解:写出各输出的最小项表达式,再转换成与非—与非形式:null 用一片74138加三个与非门就可实现该组合逻辑电路。 可见,用译码器实现多输出逻辑函数时,优点更明显。null译码器小结 把代码状态的特定含义翻译出来的过程称为译码,实现译码操作的电路称为译码器。实际上译码器就是把一种代码转换为另一种代码的电路。  译码器分二进制译码器、十进制译码器及字符显示译码器,各种译码器的工作原理类似,设计方法也相同。  二进制译码器能产生输入变量的全部最小项,而任一组合逻辑函数总能表示成最小项之和的形式,所以,由二进制译码器加上或门即可实现任何组合逻辑函数。此外,用4线-16线译码器还可实现BCD码到十进制码的变换。4.4 组合逻辑电路中的险象竞争4.4 组合逻辑电路中的险象竞争4.4.1 产生险象的原因 4.4.2 现象竞争的判断 4.4.3 想象竞争的消除方法null由于竞争使得电路产生了暂时错误输出称之为险象。多个信号经不同路径到达某一点有时间差,称为竞争。4.4.1 产生险象的原因险象的类型险象的类型1、0型险象 在一瞬间输出出现了一个不应该有的负脉冲,这个负脉冲就称0型险象。2、1型险象 在一瞬间输出出现了一个不应该有的正脉冲,这个正脉冲就称1型险象。null4.4.2 险象竞争的判断1. 代数法 检查是否存在某个变量X,它同时以原变量和反变量的形式出现在函数表达式中;【例1】【例1】注意一个逻辑函数可能存在多个险象。判别一个逻辑函数是否存在险象,一定要根据原函数表达式,而不能化简null当描述电路的逻辑函数为"与或"式时, 可采用卡诺图来判断是否存在险象。其方法是观察是否存在"相切"的卡诺图, 若存在则可能产生险象。2. 卡诺图法null因此当B=D=1,C=0时,电路可能由于A的变化而产生险象。null1)代数法4.4.2 险象竞争的消除方法3) 选通法3) 选通法 在产生竞争冒险门的输入端加一个选通与门,选通脉冲在电路稳定后再加上。4)加滤波电容 在产生竞争冒险门的输出端与地之间加一个电容。 因为冒险脉冲都很窄,加电容后可消除冒险脉冲。在 TTL电路中该电容通常为几十~几百PF。如上图所示。null作业题1、4-1,4-2 2、4-3 3、4-7,4-8,4-10 4、4-11,4-12,4-15,4-17
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