电工电子技术课程课件-第08章

第8章组合逻辑电路本章教学基本要求•掌握与门、或门、非门、异或门的逻辑功能。了解TTL集成与非门及电压传输特性和主要参数，了解CMOS门电路的特点，了解三态门的概念。•掌握逻辑代数的基本运算法则和应用逻辑代数分析简单的组合逻辑电路。•了解加法器、8421编码器和二进制译码器的工作原理，以及七段LED显示译码驱动器的功能。•本章讲授学时:5学时自学学时:10学时主要内容•逻辑代数与逻辑门•组合逻辑电路•逻辑门应用电路•本章小结逻辑代数与逻辑门电路•数制与码制•逻辑运算与逻辑门电路•逻辑代数的运算法则•逻辑函数的表示与化简数制与码制(1)•概述按物理量的变化规律的特点，可将其分为两大类：数字量和模拟量。模拟量——在时间上或数值上是连续的。tu正弦波信号锯齿波信号tu模拟信号——表示模拟量的信号。数制与码制(2)数字量——在时间上和数量上都是离散的。数字信号——表示数字量的信号。数字电路——工作在数字信号下的电子电路。在数字电路中，晶体管工作在开关状态，即工作在截止和饱和状态；注重研究输入输出间的逻辑关系，主要的工具是逻辑代数，电路的功能用真值表、逻辑函数式和波形图表示。脉冲信号tu数制与码制(3)•数制与码制数制——多位数码中每一位的构成方法和从低位到高位的进位规则称为数制。十进制、二进制、八进制、十六进制数制与码制(4)•数制与码制1.十进制以10为基数的计数体制表示数的十个数码：(0~9)表示方法：用10的幂相加表示2101210410310910510734.759特点：逢十进一,故称为十进制。称：10i——权（进位基数的幂）数制与码制(5)•数制与码制二进制数——以2为基数的计数体制特点：逢二进一，所以叫二进制。称：2i——权（进位基数的幂）10310132)625.11(2121212121)101.1011(表示方法：用2的幂相加表示表示的数码：1和0数制与码制(6)•数制与码制任意进制数称：R——进位基数称：Ri——权（进位基数的幂）称：Ki——为相应的系数mmnnnnRRKRKRKRKRKN......)(11002211数制与码制(7)•数制与码制——数制的转换10310132)625.11(2121212121)101.1011(22012310)1011())11(dddd（d3、d2、d1、d0分别为相应位的二进制数码1或0。数制与码制(8)•数制与码制——数制的转换2012340011223344102222229)ddddd(ddddd)(2914731022222………余1(d0)………余0(d1)………余1(d2)………余1(d3)………余1(d4)220123410)11101()()29(ddddd注意:二进制加法运算同逻辑加法运算的含义是不同的。前者是数的运算，而后者表示逻辑关系。二进制加法为1+1=10，而逻辑加则为1+1=1数制与码制(9)•数制与码制——数制的转换0.6752＝1.35………取整数1(d-1)0.352=0.7………取整数0(d-2)0.72=1.4………取整数1(d-3)0.42=0.8………取整数0(d-4)0.82=1.6………取整数1(d-5)0.62=1.4………取整数1(d-6)…高位低位2)1010110(.265432110)0()6750(dddddd..数制与码制(10)•数制与码制——码制在数字电路中，将用来区分不同的事物的一种数码称为代码，它不具有数量大小的含义。为每个事物编制代码，即为编码。为便于记忆和处理，在编码时总要遵循一定的规则，这些规则就叫做码制。编码可以有多种，数字电路中所用的主要是二﹣十进制码（BCD码）。BCD——BinaryCodedDecimal数制与码制(11)•数制与码制——码制二进制代码若需要编码的信息数量为N，则用作代码的二进制数的位数n应该满足Nn2数制与码制(12)•数制与码制——几种常见的二进制编码8421码2421码5421码余3码格雷码000000000000000110000100010001000101000001200100010001001010011300110011001101100010401000100010001110110501010101100010000111601100110100110010101701110111101010100100810001110101110111100910011111110011001101权842124215421数制与码制(13)•数制与码制——几种常见的二进制编码8421码：代码中从左到右每一位的1分别表示十进制数8、4、2、1。每一位的1代表的十进制数称为这一位的权。将二进制代码各位分别与其权相乘后加起来，结果就是该代码所代表的十进制数。如代码1000表示十进制数1×8+0×4+0×2+0×1=8。5421码：代码中从左到右每一位的权分别是5、4、2、1。如代码1000表示十进制数1×5+0×4+0×2+0×1=5。2421码：代码中从左到右每一位的权分别是2、4、2、1。如代码1011表示十进制数1×2+0×4+1×2+1×1=5。余3码：若把每一个余3码看作4位二进制数，则它的数值比它所代表的十进制数码多3。如0101代表十进制数2。逻辑运算与逻辑门电路(1)•概述开关电路应用的电子器件是数字电路的基本元件。它只有接通和断开两种状态，所以，只有两种取值“0”和“1”，我们把这种二值变量称为逻辑变量。数字电路的输入信号和输出信号之间的关系称为逻辑关系或逻辑函数。数字电路所进行的二值运算就叫逻辑运算，研究这种运算规律的数学叫逻辑代数（布尔代数）。所以，数字电路也称为逻辑电路。逻辑运算与逻辑门电路(2)1.与运算及“与”门电路•决定事件F的所有条件A和B都满足时，事件F才发生,则称逻辑函数F是逻辑变量A和B的“逻辑与”。“与门”的逻辑电路设开关通为“1”，断为“0”灯亮为“1”，暗为“0”ABF+-逻辑表达式：F=A·B=AB真值表：ABF000010100111逻辑运算与逻辑门电路(3)1.与运算及“与”门电路逻辑门符号：FAB&ABBAF逻辑真值表：ABF000110110001运算规则111001010000与逻辑门电路AFBE逻辑表达式：逻辑运算与逻辑门电路(4)2.或运算及“与”门电路•决定事件F的所有条件A和B只要有一个或一个以上得到满足时，事件F就发生，则称逻辑函数F是逻辑变量A和B的“逻辑或”。设开关通为“1”，断为“0”灯亮为“1”，暗为“0”真值表:ABF000011101111逻辑表达式：F=A+B“或门”逻辑门电路ABF+-逻辑运算与逻辑门电路(5)2.或运算及“与”门电路逻辑表达式：BAF或逻辑门电路逻辑门符号：FBEA逻辑真值表：ABF000110110111运算规则111101110000FAB1逻辑运算与逻辑门电路(6)3.非运算及“非”门电路•决定事件F的条件A不具备时，事件F才发生，则称逻辑函数F是逻辑变量A的“逻辑非”。真值表：逻辑表达式：AF0110AF设开关通为1，断为0灯亮为1，灯为0“非门”逻辑门电路AFA+-逻辑运算与逻辑门电路(7)3.非运算及“非”门电路逻辑表达式：AF非逻辑门电路逻辑门符号：逻辑真值表：AF1001运算规则1001FEARFA1逻辑运算与逻辑门电路(8)二极管“与门”电路电路:DADBDCRABCF+12VABCF&符号:74LS0874LS09等表达式:F=ABC逻辑运算与逻辑门电路(9)二极管“与门”电路工作原理:DADBDCRABCF+12VABCF&符号:表达式:F=ABC有低出低，全高出高ABCF00000010010001101000101011001111真值表：逻辑运算与逻辑门电路(10)二极管“或门”电路DADBDCRABCF-12V电路:符号:74LS32ABCF≥1逻辑运算与逻辑门电路(11)二极管“或门”电路DADBDCRABCF-12V工作原理:有高出高,全低出低表达式:F=A+B+CABCF00000011010101111001101111011111真值表:逻辑运算与逻辑门电路(12)三极管“非门”电路工作原理:高出低,低出高真值表:逻辑表达式为AFAF1001R1DR2AF+12V+3V嵌位二极管uAuF3V0.30V3.3逻辑运算与逻辑门电路(13)4.与非逻辑运算及“与非”门逻辑函数表达式:CBAFFA&BC逻辑门符号:真值表:ABCF00000101001110010111011111111110工作原理：全“1”出“0”，有“0”出“1”逻辑运算与逻辑门电路(14)5.或非逻辑运算及“或非”门逻辑函数表达式:CBAFFA1BC逻辑门:真值表:工作原理：ABCF00000101001110010111011110000000全“0”出1”，有“1”出“0”逻辑运算与逻辑门电路(15)6.与或非逻辑运算及“与或非”门逻辑表达式:DCBAF与或非逻辑门:FA1BCD&&逻辑运算与逻辑门电路(16)7.异或逻辑运算及“异或”门BABABAF逻辑表达式：符号：FAB1真值表：ABF000110110110逻辑规则：只有当A、B取值相异时（即A=1,B=0或A=0,B=1),函数F的取值为1,否则为0。逻辑运算与逻辑门电路(17)8.同或逻辑运算及“同或”门逻辑表达式：符号：FAB真值表：ABF000110111001逻辑规则：只有当A、B取值相同时（即A=1,B=1或A=0,B=0),函数F的取值为1,否则为0。BAABF=A⊙B逻辑运算与逻辑门电路(18)9.三态门三态门就是指具有三种输出状态的门电路，即：它除了可输出高电平和低电平以外，还可以有第三种输出状态——高阻态（也称禁止状态）。此时，输出端相当于悬空，和所有电路断开。控制信号输入端：EN称为使能端。逻辑符号：&ENFBAC&ENFBAC高电平使能低电平使能逻辑运算与逻辑门电路(19)9.三态门&ENFBAC&ENFBAC高电平使能低电平使能ENA·B·CF高电平使能F低电平使能00110101高阻高阻0101高阻高阻真值表：逻辑运算与逻辑门电路(20)•正逻辑与负逻辑高电平=1，低电平=0——正逻辑高电平=0，低电平=1——负逻辑可以证明正负逻辑函数间满足对偶关系。除特别声明以外，本书都采用正逻辑。逻辑代数的运算法则(1)•基本法则①0•A=0②1•A=A③A•A=A④A•Ā=0⑤0+A=A⑥1+A=1⑦A+A=A⑧A+Ā=1⑨AA010,000111,001111,000010,001110,000111,101000,111110,10111,00逻辑代数的运算法则(2)•基本定理定理1交换律ABBAABBA,定理2结合律CBACBACBACBA)()()()(定理3分配律))(()(CABABCAACABCBA定理4吸收律BABAAABBAAABAAAABA)()(定理5对和律BBABABBAABABABAABAAB))(())((定理6反演律BABABABA逻辑代数的运算法则(3)•基本规则任意一个逻辑等式，如果将等式中所有出现某一变量的地方，都用同一个逻辑函数去置换，则此等式仍然成立。CBACBABABA2.反演规律则只要将F中的所有“·”变成“+”当已知逻辑函数F，欲求F“+”变成“·”；“0”变成“1”；“1”变成“0”。原变量变成反变量，反变量变成原变量，即得。FCBADFCBADF