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文檔簡介
《數字電子技術基本教程》教學課件
清華大學
王紅陳莉平閻石聯系地址:清華大學自動化系郵政編碼:100084電子信箱:wang_hong@聯系電話:(010)62792973第四章組合邏輯電路4.1組合邏輯電路的特點和分析方法4.1.1組合邏輯電路的特點和邏輯功能的描述一、組合邏輯電路的特點從功能上從電路結構上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Y1、Y2、Y3的狀態只取決于A、B、C當前的狀態例:4.1.2組合邏輯電路的分析方法把邏輯圖轉換成邏輯函數式或者真值表的方式,以便于更加直觀地展現電路所執行的邏輯功能。例:分析電路的邏輯功能不能直觀顯示邏輯功能,進一步列出真值表ABCD000000
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0從表中可以看出:當A、B、C、D中有奇數個為1時,Y=1;當A、B、C、D中有偶數個為1或者沒有1時,Y=0。所以,這是一個奇偶檢測電路。4.2常用的組合邏輯電路譯碼:將輸入的代碼“翻譯”成另外一種代碼輸出。常用的有:二進制譯碼器,二-十進制譯碼器和七段顯示譯碼器等幾類。1.二進制譯碼器
例:2線-4線譯碼器雙2線-
4線譯碼器74HC139低電平輸出選通控制端74HC139的真值表:輸入輸出A1A01XX1
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11利用附加的選通控制端進行擴展例:用74HC139(2線-4線譯碼器)
3線-8線譯碼器A2=0A2=1(1)(2)2.二-十進制譯碼器將輸入的10個BCD代碼分別譯成10個輸出端上的高(或低)電平信號。
BCD碼以外的偽碼,輸出均無低電平信號產生例:74HC423.七段顯示譯碼器七段顯示譯碼器的功能時將BCD碼譯成七段字符顯示器驅動電路所需的7位輸入代碼。BCD輸入輸出DCBAabcdefg字形00001111110000101100000010110110100111111001010001100110101101101101100011111011111100001000111111110011110011101000011011011001100111000100011110110010111110000111111110000000七段顯示譯碼器的真值表七段顯示譯碼器74LS49的邏輯圖當接低電平時,字符顯示器處于熄滅狀態4.2.2編碼器編碼:將一組編碼輸入的每一個信號編成一個與之對應的輸出代碼。普通編碼器正常工作時只允許輸入一個編碼信號,不允許同時輸入兩個以上的編碼輸入信號,否則輸出將出現錯誤狀態。優先編碼器同時有兩個以上的編碼輸入信號時,只對其中優先權最高的一個進行編碼。1.普通編碼器例:8線-3線普通編碼器輸入輸出I0I1I2I3I4I5I6I7Y2Y1Y01000000000001000000001001000000100001000001100001000100000001001010000001011000000001111利用無關項化簡,得:2.優先編碼器例:8線-3線優先編碼器(設I7優先權最高…I0優先權最低)輸入輸出I0I1I2I3I4I5I6I7Y2Y1Y010000000000X1000000001XX100000010XXX10000011XXXX1000100XXXXX1
00101XXXXXX1
0110XXXXXXX1
111低電平有效實例:74LS148選通輸入端為0時,電路工作選通輸出端為0時,電路工作無編碼輸入擴展端為0時,電路工作有編碼輸入輸入輸出1XXXXXXXX11111011111111111010XXXXXXX0000100XXXXXX01001100XXXXX011010100XXXX0111011100XXX01111100100XX011111101100X01111111101000111111111110狀態11不工作01工作,但無輸入10工作,且有輸入00不可能出現附加輸出信號的狀態及含意控制端擴展功能舉例:例: 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···狀態11不工作01工作,但無輸入10工作,且有輸入00不可能出現第一片為高優先權只有(1)無編碼輸入時,(2)才允許工作第(1)片
時表示對
的編碼低3位輸出應是兩片的輸出的“或”4.2.3數據選擇器由輸入的地址代碼指定從輸入的一組數據中選出一個送到輸出端A1A0Y11XX0000D10001D11010D12011D13例:“雙四選一”,74HC153
分析其中的一個“四選一”利用選通控制端擴展
例:用兩個“四選一”接成“八選一”“四選一”只有2位地址輸入,從四個輸入中選中一個“八選一”的八個數據需要3位地址代碼指定其中任何一個4.2.4加法器1.一位加法器全加器:將兩個1位二進制數及來自低位的進位相加輸入輸出CIABSCO000000011001010011011001010101110011111174LS1832.多位加法器(1)串行進位加法器優點:簡單缺點:慢(2)超前進位加法器基本原理:加到第i位的進位輸入信號是兩個加數第i位以前各位(0~j-1)的函數,可在相加前由A,B兩數確定。優點:快,每1位的和及最后的進位基本同時產生。缺點:電路復雜。4.2.5數值比較器用來比較兩個數的數值大小,給出“大于”、“小于”或者“相等”的輸出信號。1.一位數值比較器A、B比較有三種可能結果2.多位數值比較器原理:從高位比起,只有高位相等,才比較下一位。例如:74LS85例:比較兩個8位二進制數的大小4.3.1簡單電路的設計1.邏輯抽象分析因果關系,確定輸入/輸出變量定義邏輯狀態的含意(賦值)列出真值表2.從真值表寫出邏輯函數式3.選定器件的類型4.根據所選器件:對邏輯式化簡(用門) 變換(用MSI) 或進行相應的描述(PLD)5.從邏輯式畫出邏輯圖
4.3組合邏輯電路的設計方法設計舉例:設計一個三人表決邏輯電路,規定必須有兩人以上同意,方案方可通過。1.抽象三人態度為A、B、C,且1狀態代表同意,0狀態代表不同意。表決結果以Z表示,且1為提案通過,0為未通過。2.寫出邏輯表達式輸入變量輸出ABCZ000000100100011110001011110111113.選用小規模集成的門電路4.化簡5.畫出邏輯圖用與門和或門用與非門采用中規模集成的常用組合邏輯電路設計一、選用數據選擇器1.抽象2.寫出邏輯表達式3.變換4.畫出邏輯圖采用中規模集成的常用組合邏輯電路設計二、選用譯碼器和門電路1.抽象2.寫出邏輯表達式3.變換4.畫出邏輯圖4.3.2復雜電路的設計采用層次化的設計方法將整個邏輯電路劃分成若干個比較大的頂級模塊。再將其逐級劃分成更小的模塊,直到劃分為能夠實現的、規模較小的底層模塊電路為止。實現方式自頂向下
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