1第4章組合邏輯電路目錄4.1

概述4.2

組合邏輯電路的分析方法和設計方法4.3

若干常用的組合邏輯電路4.4

組合邏輯電路中的競爭－冒險現象4.1

概述一、組合邏輯電路的特點邏輯電路組合邏輯電路時序邏輯電路1、功能特點：2、結構特點：任意時刻的輸出僅取決于該時刻的輸入不含記憶（存儲）元件二、邏輯功能的描述1、邏輯圖2、邏輯函數式3、真值表ABCISCO0000000110010100110110010101011100111111組合電路的框圖及函數：組合邏輯電路組合邏輯電路的框圖向量形式不含記憶元件4.2

分析方法和設計方法4.2.1

分析方法1、目的2、方法邏輯電路邏輯功能?

邏輯函數真值表例4.2.1：①函數式②真值表③邏輯功能：判斷4位二進制數數值的范圍4.2.2設計方法1、目的2、方法邏輯電路邏輯功能?

邏輯函數真值表3、步驟①邏輯抽象

a.分析事物的因果關系確定輸入變量和輸出變量★引起事件的原因——輸入變量★事件的結果——輸出變量

b.定義邏輯狀態的含義（0、1）

c.根據給定的邏輯關系列出邏輯真值表可選用：

A、小規模集成門電路（SSI）

B、中規模集成的常用組合邏輯器件（MSI）

C、可編程邏輯器件（PLD）④化簡或變換邏輯函數式，畫出邏輯電路的連接圖。②寫出函數式并化簡③選定器件的類型：例4.2.2設計一個監視交通信號燈狀態的邏輯電路如果信號燈出現故障，Z為1RAGZRAGZ00010010010001111000101111011111①邏輯抽象輸入變量—R、A、G表紅、黃、綠1－亮0－不亮輸出變量—Z表故障信號1－故障0－正常①邏輯抽象②寫出函數式③選定器件的類型—SSI④化簡函數式⑤畫出邏輯圖例4.2.3

設計一個碼制轉換電路。要求：輸入為三位二進制碼，輸出為格雷碼。ABCXYZ000000001001010011011010100110101111110101111100①邏輯抽象輸入變量—A、B、C表示輸出變量—X、Y、Z表示①邏輯抽象②寫出函數式000111100000011111ABC000111100001111100ABC000111100010110101ABCZXY③選定器件的類型—SSI④化簡函數式⑤畫出邏輯圖

設計一個能被2或3整除的邏輯電路。要求輸入的被除數是0-9之間的8421BCD碼；能整出除時輸出為高電平；不能整除輸出為低電平；用最少的與非門實現。

某地舉行軍民聯歡會。票務部門要求軍人持紅票或黃票可以入場，群眾只能持黃票入場，持紅票不準入場。用與非門設計該邏輯電路。

對于多個輸出的組合邏輯電路的設計，不能只考慮每個的輸出最簡，而要盡可能的使用公共項，是最終使用的門電路最少。ABCD0001111000011110ABCD0001111000011110111111111111ABCD0001111000011110ABCD00011110000111101111111111114.3若干常用組合邏輯電路4.3.1編碼器(encoder)4.3.2譯碼器(decoder)4.3.3數據選擇器(Multiplexer-MUX)4.3.4加法器4.3.5數值比較器4.3.1編碼器(encoder)編碼：建立信息與二進制代碼的對應關系信息用表示0、1的高低電平表示能夠實現編碼功能的邏輯部件稱為編碼器一般而言，M個不同的信號，至少需要n位二進制數編碼。M和n之間滿足下列關系:2n≥M分類：普通編碼器—只允許一個輸入信號優先編碼器—同時允許多個輸入信號一、普通編碼器－以3位為例1、邏輯框圖

設計一個編碼器，要求把0-7這8個十進制數編成二進制代碼。（設有效信號為高電平）特點：任何時刻只允許輸入一個編碼信號。

功能：用一個3位二進制數輸出表示輸入的高電平。2、真值表輸入輸出I0I1I2I3I4I5I6I7Y2Y1Y010000000000010000000010010000001000010000011000010001000000010010100000010110000000011113、函數式化簡得：4、邏輯圖5、缺點當I1＝I2＝1，Y2Y1Y0＝？？？（011）二、優先編碼器(priorityencoder)

允許同時輸入兩個以上的編碼信號而不會使輸出產生錯誤。

預先對所有的輸入信號按優先順序排了隊，因此當幾個輸入信號同時有效時，只對其中優先權最高的一個進行編碼。特點：實現：以74HC148為例—8線－3線優先編碼器1、邏輯框圖輸入信號輸出信號選通輸入端選通輸出端擴展輸出端2、功能表01111111111100010111111110×001101111110××00100111110×××0011101110××××001010110×××××00110010××××××0010000×××××××01011111111111011111××××××××1S’輸出輸入3、函數式為0時，電路工作,無編碼輸入為0時，電路工作,有編碼輸入4、邏輯圖選通輸入端選通輸出端擴展端5、功能總結1）優先權：2）選通輸入端

3）選通輸出端：4）擴展端：例4.3.1：6、74HC148擴展的應用

用兩片8線-3線優先編碼器16線-4線優先編碼器其中：的優先權最高，最低二—十進制優先編碼器74LS147將編成0110~1110

的優先權最高，最低輸入的低電平信號變成一個對應的十進制的編碼(BCD)4.3.2譯碼器(decoder)譯碼器編碼器的逆操作；將輸入的二進制代碼，輸出一組對應的高、低電平信號。分類變量譯碼器二進制譯碼器二—十進制譯碼器顯示譯碼器七段顯示譯碼器一、二進制譯碼器－74HC138（3線-8線譯碼器）1、邏輯框圖2、真值表

輸入輸出A2A1A0Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y000000000001001000000100100000010001100001000100000100001010010000011001000000111100000003、函數式稱為最小項譯碼器4、邏輯圖5、74HC138——邏輯圖低電平輸出附加控制端5、74HC138——功能表輸入輸出S1A2A1A00XXXX11111111X1XXX11111111100001111111010001111111011001011111011100111111011110100111011111010111011111101101011111110111011111115、74HC138——邏輯符號輸入信號輸出信號片選輸入端5、74HC138——應用－作為數據分配器輸入地址碼輸出信號“數據”輸入端例：A2A1A0＝1016、74HC138——應用－擴展例4.3.2：用兩片3線-8線譯碼器74HC1384線-16線譯碼器二、用譯碼器設計組合邏輯電路1、基本原理3位二進制譯碼器給出3變量的全部最小項;n位二進制譯碼器給出n變量的全部最小項;n變量函數可以寫成最小項之和形式將n位二進制譯碼輸出的最小項組合起來，可獲得任何形式的輸入變量不大于n的組合函數因此：2、舉例例4.3.3

利用74HC138設計一個多輸出的組合邏輯電路，輸出邏輯函數式為：①寫成最小項之和②反變量形式—與非式③連圖三、二—十進制譯碼器－74LS42

二—十進制譯碼器的邏輯功能是將輸入BCD碼的10個代碼譯成十個高、低電平輸出信號。功能:四、顯示譯碼器目的：以十進制數碼直觀顯示數字外形：七（八）段數碼管－由七（八）段可發光的線段拼合而成。實現：七段字符顯示器——外形顯示BCD－七段顯示譯碼器——顯示驅動1、七段字符顯示器—外形顯示分類：半導體數碼管LED－LightEmmitingDiodeBS201、BS211液晶顯示器LCD－LiquidCrystalDisplay四、顯示譯碼器LED共陰極共陽極LCD材料：液晶是一種既具有液體的流動性又具有光學特性的有機化合物。原理：

在沒有外加電場的情況下，液晶分子按一定的取向整齊的排列，這時液晶為透明狀態，射入的光線大部分由反射電極反射回來，顯示器呈白色。LCD原理：在電極上加上電壓后，液晶分子因電離而產生正離子，這些正離子在電場作用下運動并碰撞其他液晶分子，破壞了液晶分子的整齊排列，使液晶呈現渾濁狀態，這時射入的光線散射后僅有少量反射回來，故顯示器呈暗灰色。外加電場消失后，液晶又恢復到整齊排列的狀態。結構：LCD即是將這樣的七塊液晶排成8字形構成的LCD和LED性能比較暗ms幾V

LCD亮

幾V－幾十VmALED亮度響應速度電壓電流

性能型號２、BCD—七段顯示譯碼器(7448)數字A3A2A1A0YaYbYcYdYeYfYg字形000001111110100010110000200101101101300111111001401000110011501011011011601100011111701111110000810001111111910011110011101010000110111101100110011211000100011131101100101114111000011111511110000000卡諾圖7448的函數式和邏輯圖7448的附加控制信號燈測試輸入

當時，Ya∽Yg全部置為17448的附加控制信號滅零輸入當時，時，,則滅燈使本該顯示的0熄滅7448的附加控制信號滅燈輸入/滅零輸出輸入信號，稱滅燈輸入控制端：，無論輸入狀態是什么，數碼管熄滅輸出信號，稱滅零輸出端：當、時，表示已將本該顯示的0熄滅利用和的配合，實現多位顯示系統的滅零控制

4.3.3數據選擇器(MUX)數據選擇器：又稱多路開關（Multiplexer-MUX）多輸入單輸出地址信號控制選擇輸入信號數據分配器：單輸入多輸出地址信號控制選擇輸出端口4.3.3數據選擇器(DataSelector)D3D2D1D0A1A0SYMUX四選一數據選擇器A2A1

A0S1S2S3Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y774HC138數據選擇器數據分配器常用的MUX四選一數據選擇器——從4個輸入信號中選擇一個作為輸出.有：74HC153、74LS153、CC14539八選一數據選擇器——從8個輸入信號中選擇一個作為輸出.有：74LS151等。…下面以74HC153為例，介紹MUX的原理和使用。一、74HC1531、工作原理D13110D12010D11100D100000XX1Y1A0A12、74HC153的功能擴展－雙4選1例：用兩個“4選1”接成“8選1”二、用MUX設計組合電路例4.3.5：用4選1MUX實現4.2.2的交通燈監視電路二者相等令A1＝A，A0＝G，則：D0＝R’，D1＝R，D2＝R，D3＝1。例4.3.6：用8選1MUX實現令A2＝A，A1＝B，A0＝C，則：D0＝D3＝D5＝D7＝1D1＝D2＝D4＝D6＝04.3.4加法器一、1位加法器1.半加器:不考慮來自低位的進位將兩個1位的二進制數相加輸入輸出ABSCO0000011010101101①真值表②函數式③邏輯圖2.全加器：將兩個1位的二進制數及來自低位的進位相加①真值表②函數式③邏輯圖

輸入輸出ABCISCO000001010011100101110111001010011001011174LS183二、多位加法器串行進位加法器優點：簡單缺點：慢2.超前進位加法器(CarryLook-ahead)原理：74LS283優點：快缺點：電路復雜三、用加法器設計組合電路例4.3.7：將BCD的8421碼轉換為余3碼輸入輸出DCBAY3Y2Y1Y000000011000101000010010100110110010001110101100001101001011110101000101110011100思考：已知X是3位二進制數（其值小于等于5），試實現Y=3X，并用7段數碼管進行顯示?Y=3X？D2D1D0提供芯片：74LS283，7448，數碼管744874LS283芯片管腳DCBA=A3A2A1A04.3.5數值比較器一、1位數值比較器ABY（A>B）Y（A<B）Y（A=B）00001010101010011001①真值表②函數式③邏輯圖二、多位數值比較器1.原理：從高位比起，只有高位相等，才比較下一位。例：比較A＝A3A2A1A0和B＝B3B2B1B02.74LS85擴展端比較數小于等于4位時：擴展端3.74LS85的擴展—