数字电子技术基础(第五版)4-组合逻辑电路

DigitalElectronicsTechnologyDigitalElectronicsTechnology1.组合逻辑电路的特点数字逻辑电路分为类：组合逻辑电路和时序逻辑电路。组合电路逻辑功能特点：任意时刻的输出仅取决于该时刻的输入，而与信号作用前电路原来的状态无关；时序电路逻辑功能特点：任意时刻的输出不仅取决于该时刻的输入，而与信号作用前电路原来的状态有关。4.1概述xxxfyxxxfyxxxfymnnmm,,,,,,2121222111DigitalElectronicsTechnologyDigitalElectronicsTechnology2.组合电路的分析步骤（1）由已知的逻辑图，写出相应的逻辑函数式；（2）对函数式进行化简；（3）根据化简后的函数式列真值表，找出其逻辑功能。4.2组合逻辑电路的分析与设计方法例：试分析图示电路的逻辑功能。解：第一步：由逻辑图可以写输出F的逻辑表达式为：BCACABF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。DigitalElectronicsTechnologyDigitalElectronicsTechnology第二步：可变换为F=AB+AC+BC第三步：列出真值表。ＡＢＣF００００００１００１０００１１１１０００１０１１１１０１１１１１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。4.2组合逻辑电路的分析与设计方法DigitalElectronicsTechnologyDigitalElectronicsTechnologyX00001111y00110011Z0101010111001111111100000011001110101010010001010010000001100101F1100110000001111010101014.2组合逻辑电路的分析与设计方法由电路图直接列出真值表的方法:DigitalElectronicsTechnologyDigitalElectronicsTechnology4.2组合逻辑电路的分析与设计方法000001010011100101110111xyz0110010101234567FRowDigitalElectronicsTechnologyDigitalElectronicsTechnology3.组合逻辑电路的设计方法设计步骤：(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。4.2组合逻辑电路的分析与设计方法DigitalElectronicsTechnologyDigitalElectronicsTechnology例：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。4.2组合逻辑电路的分析与设计方法DigitalElectronicsTechnologyDigitalElectronicsTechnology(2)列真值表ＡＢＣＹ００００００１００１０００１１１１０００１０１１１１０１１１１１(3)由真值表写逻辑表达式，并化简；化简得最简式：(4)画逻辑电路图：4.2组合逻辑电路的分析与设计方法DigitalElectronicsTechnologyDigitalElectronicsTechnology人们为解决实践上遇到的各种逻辑问题，设计了许多逻辑电路。然而，我们发现，其中有些逻辑电路经常、大量出现在各种数字系统当中。为了方便使用，各厂家已经把这些逻辑电路制造成中规模集成的组合逻辑电路产品。比较常用的组合逻辑部件有编码器、译码器、数据选择器、加法器和数值比较器等等。1.编码器4.3常用组合逻辑电路部件用二进制代码表示文字、符号或者数码等特定对象的过程，称为编码。实现编码的逻辑电路，称为编码器。DigitalElectronicsTechnologyDigitalElectronicsTechnologyinputcodewordoutputcodewordenableinputsEncoder4.3常用组合逻辑电路部件目前经常使用的编码器有普通编码器和优先编码器两种。若编码状态数为2n，编码输出位数为n，则称之为二进制编码器。（1）普通编码器—8线-3线编码器8-3EncoderI0I1Y0I2Y1:Y2:I7DigitalElectronicsTechnologyDigitalElectronicsTechnologyI0I1I2I3I4I5I6I7Y2Y1Y0１０００００００００００１００００００００１００１００００００１００００１０００００１１００００１０００１０００００００１００１０１００００００１０１１００００００００１１１１任何时刻只允许输入一个编码请求其它输入取值组合不允许出现，为无关项。4.3常用组合逻辑电路部件DigitalElectronicsTechnologyDigitalElectronicsTechnology4.3常用组合逻辑电路部件75310IIIIY76321IIIIY76542IIIIY（2）二进制优先编码器（PriorityEncoder）在优先编码器中，允许同时输入两个以上的有效编码请求信号。当几个输入信号同时出现时，只对其中优先权最高的一个进行编码。优先级别的高低由设计者根据输入信号的轻重缓急情况而定。DigitalElectronicsTechnologyDigitalElectronicsTechnologyInputsOutputsEII0I1I2I3I4I5I6I7A2A1A0GSEO1xxxxxxxx0xxxxxxx00xxxxxx010xxxxx0110xxxx01110xxx011110xx0111110x011111100111111101111111111111000010010101001011011000110101110011110111110低电平有效允许编码，但无有效编码请求优先权最高反码输出4.3常用组合逻辑电路部件DigitalElectronicsTechnologyDigitalElectronicsTechnologyEII7A2I6A1I5A0I4I3GSI2EOI1I074X14867911415543213121110选通输出端GS和扩展输出端EO：为扩展编码器功能而设置。当GS=0，且EI=0时，表示“电路工作，且有编码输入”；当EO=0，且EI=0时，表示“电路工作，但无编码输入”。选通输入端EI：只有在EI=0时，编码器才处于工作状态；而在EI=1时，编码器处于禁止状态，所有输出端均被封锁为高电平。4.3常用组合逻辑电路部件DigitalElectronicsTechnologyDigitalElectronicsTechnology4.3常用组合逻辑电路部件DigitalElectronicsTechnologyDigitalElectronicsTechnology4.3常用组合逻辑电路部件DigitalElectronicsTechnologyDigitalElectronicsTechnology4.3常用组合逻辑电路部件2.译码器inputcodewordoutputcodewordenableinputsDecoder译码：编码的逆过程，将编码时赋予代码的特定含义“翻译”出来。译码器：实现译码功能的电路。输入为n位二进制代码，输出为2n个状态，则称之为二进制译码器。DigitalElectronicsTechnologyDigitalElectronicsTechnology4.3常用组合逻辑电路部件（1）二进制译码器——3-8译码器11111111111111111111111111111110111111011111101111110111111011111101111110111111011111110XXXXXX1XXXXXX1XXX100000100001100010100011100100100101100110100111Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0SS1S2A2A1A0OutputsInputsDigitalElectronicsTechnologyDigitalElectronicsTechnology4.3常用组合逻辑电路部件)7,2,1,0(imYii321SSSSS为控制端（又称使能端），S=1译码工作；S=0禁止译码，输出全1。DigitalElectronicsTechnologyDigitalElectronicsTechnology4.3常用组合逻辑电路部件应用举例（a）功能扩展（利用使能端实现）DigitalElectronicsTechnologyDigitalElectronicsTechnology4.3常用组合逻辑电路部件（b）实现组合逻辑函数F（A，B，C）例：试用74LS138译码器实现逻辑函数：解：因为)7,6,5,3,1(),,(mCBAF765317653176531mmmmm)7,6,5,3,1(),,(YYYYYmmmmmmCBAF)7,2,1,0(imYiiDigitalElectronicsTechnologyDigitalElectronicsTechnology4.3常用组合逻辑电路部件（2）二-十进制译码器二-十进制译码器的逻辑功能是将输入的BCD码译成十个输出信号。DigitalElectronicsTechnologyDigitalElectronicsTechnology4.3常用组合逻辑电路部件译中为0拒绝伪码DigitalElectronicsTechnologyDigitalElectronicsTechnology4.3常用组合逻辑电路部件（3）显示译码器数字显示器件数字显示器件是用来显示数字、文字或者符号的器件，常见的有辉光数码管、荧光数码管、液晶显示器、发光二极管数码管、场致发光数字板、等离子体显示板等等。我们主要讨论发光二极管数码管。LED数码管LED数码管又称为半导体数码管，它是由多个LED按分段式封装制成的。LED数码管有两种形式：共阴型和共阳型。DigitalElectronicsTechnologyDigitalElectronicsTechnology4.3常用组合逻辑电路部件七段显示LED数码管(a)外形图(b)共阴型(c)共阳型公共阴极公共阳极高电平驱动低电平驱动DigitalElectronicsTechnologyDigitalElectronicsTechnology4.3常用组合逻辑电路部件发光二极管（LED）的特点及其驱动方式LED具有许多优点，它不仅有工作电压低(1.5～3V)、体积小、寿命长、可靠性高等优点，而且响应速度快(≤100ns)、亮度比较高。一般LED的工作电流选在5~10mA，但不允许超过最大值（通常为50mA）。LED可以直接由门电路驱动。mAVVFDIVVR10255R为限流电阻DigitalElectronicsTechnologyDigitalElectronicsTechnology4.3常用组合逻辑电路部件1111110011000011011011111001011001110110110011111111000011111