组合逻辑电路ppt课件.pptx

第二章 组合逻辑电路,（2-1）,组合电路：输出仅由输入决定，与电路当前状态无关；电路结构中无反馈环路（无记忆）,（2-2）,1.由给定的逻辑图写出逻辑关系表达式。,分析步骤：,2.用逻辑代数或卡诺图对逻辑表达式进行化简。,3.列出输入输出状态表并得出结论。,电路 结构,输入输出之间的逻辑关系,2.1 组合逻辑电路的分析和设计,2.1.1 组合逻辑电路的分析,（2-3）,逻辑图,逻辑表达式,1,1,最简与或表达式,化简,2,2,从输入到输出逐级写出,例：,（2-4）,最简与或表达式,3,真值表,3,4,电路的逻辑功能,当输入A、B、C中有2个或3个为1时，输出Y为1，否则输出Y为0。所以这个电路实际上是一种3人表决用的组合电路：只要有2票或3票同意，表决就通过。,4,（2-5）,逻辑图,逻辑表达式,例：,最简与或表达式,（2-6）,真值表,用与非门实现,电路的输出Y只与输入A、B有关，而与输入C无关。Y和A、B的逻辑关系为：A、B中只要一个为0，Y=1；A、B全为1时，Y=0。所以Y和A、B的逻辑关系为与非运算的关系。,电路的逻辑功能,（2-7）,（2-8）,练习 逻辑图,逻辑表达式,（2-9）,电路的逻辑功能,当3个输入变量A、B、C取值一致时，输出F=1，否则输出F=0,所以这个电路可以判断3个输入变量的取值是否一致，故称为判一致电路。,任务要求,最简单的逻辑电路,2.1.2 组合逻辑电路的设计,（2-10）,逻辑抽象,列真值表,写表达式化简或变换,画逻辑图,逻辑抽象：,1. 根据因果关系确定输入、输出变量,2. 变量赋值 用 0 和 1 表示信号的不同状态,3. 根据功能要求列出真值表,根据所用元器件(分立元件 或 集成芯片)的情况将函数式进行化简或变换。,化简或变换：,组合逻辑电路的设计,真值表,电路功能描述,例：设计一个楼上、楼下开关的控制逻辑电路来控制楼梯上的路灯，使之在上楼前，用楼下开关打开电灯，上楼后，用楼上开关关灭电灯；或者在下楼前，用楼上开关打开电灯，下楼后，用楼下开关关灭电灯。,设楼上开关为A，楼下开关为B，灯泡为F。并设开关A、B掷向上方时为1，掷向下方时为0；灯亮时F为1，灯灭时F为0。根据逻辑要求列出真值表。,1,穷举法,1,实际电路图：,（2-11）,2,逻辑表达式或卡诺图,最简与或表达式,化简,3,2,已为最简与或表达式,4,逻辑变换,5,逻辑电路图,用与非门实现,用同或门实现,（2-12）,真值表,电路功能描述,例：用与非门设计一个交通报警控制电路。交通信号灯有红、绿、黄3种，3种灯分别单独工作或黄、绿灯同时工作时属正常情况，其他情况均属故障，出现故障时输出报警信号。,设红、绿、黄灯分别用A、B、C表示，灯亮时其值为1，灯灭时其值为0；输出报警信号用F表示，灯正常工作时其值为0，灯出现故障时其值为1。根据逻辑要求列出真值表。,1,穷举法,1,（2-13）,2,逻辑表达式,最简与或表达式,化简,3,2,4,逻辑变换,3,4,（2-14）,5,逻辑电路图,5,（2-15）,练习：某工厂有A、B、C三个车间和一个自备电站，站内有两台发电机G1和G2。G1的容量是G2的两倍。如果一个车间开工，只需G2运行即可满足要求；如果两个车间开工，只需G1运行，如果三个车间同时开工，则G1和 G2均需运行。试画出控制G1和 G2运行的逻辑图。,设：A、B、C分别表示三个车间的开工状态： 开工为“1”，不开工为“0”； G1和 G2运行为“1”，不运行为“0”。,1. 根据逻辑要求列状态表,首先假设逻辑变量、逻辑函数取“0”、“1”的含义。,（2-16）,逻辑要求：如果一个车间开工，只需G2运行即可满足要求；如果两个车间开工，只需G1运行，如果三个车间同时开工，则G1和 G2均需运行。,开工,“1”,不开工,“0”,运行,“1”,不运行,“0”,1. 根据逻辑要求列状态表,（2-17）,2. 由状态表写出逻辑式,或由卡诺图可得相同结果,3. 化简逻辑式可得：,（2-18）,4. 用“与”门、 “或”门和“异或”门构成逻辑电路,（2-19）,（2-20）,利用逻辑代数变换，全部用“与非”门构成逻辑电路。,（2-21）,本节小结,组合电路的特点：在任何时刻的输出只取决于当时的输入信号，而与电路原来所处的状态无关。实现组合电路的基础是逻辑代数和门电路。组合电路的逻辑功能可用逻辑图、真值表、逻辑表达式、卡诺图和波形图等5种方法来描述，它们在本质上是相通的，可以互相转换。组合电路的分析步骤：逻辑图写出逻辑表达式逻辑表达式化简列出真值表逻辑功能描述。组合电路的设计步骤：列出真值表写出逻辑表达式或画出卡诺图逻辑表达式化简和变换画出逻辑图。在许多情况下，如果用中、大规模集成电路来实现组合函数，可以取得事半功倍的效果。,（2-22）,加法器,十进制与二进制,十进制：09十个数码，“逢十进一”。,在数字电路中，常用的组合电路有加法器、编码器、译码器、数据分配器和多路选择器等。下面几节分别介绍这几种典型组合逻辑电路的基本结构、工作原理和使用方法。,在数字电路中，为了把电路的两个状态 (“1”态和“0”态)与数码对应起来，采用二进制。,二进制：0、1二个数码，“逢二进一”。,（2-23）,加法器,加法器: 实现二进制加法运算的电路,进位,不考虑低位来的进位,要考虑低位来的进位,（2-24）,一、 半加器,半加：实现两个一位二进制数相加，不考虑来自低位的进位。,逻辑符号：,半加器：,（2-25）,半加器逻辑状态表,逻辑表达式,（2-26）,二、 全加器,全加：实现两个一位二进制数相加，且考虑来自低位的进位。,逻辑符号：,全加器：,（2-27）,1. 列逻辑状态表,2. 写出逻辑式,（2-28）,（2-29）,全加器SN74LS183的管脚图,（2-30）,应用举例：用一片SN74LS183构成两位串行进位全加器。,串行进位,最低位相加，无下级来的进位数，故把最低位的全加器的进位输入端1Ci-1接地。,（2-31）,编码器,把二进制数码按一定规律编排，使每组数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 N,（2-32）,一、 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,（2-33）,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：a、将 I0、I1、I7 8个信号编成二进制代码。b、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。c、设输入信号高电平有效。,（2-34）,2. 列编码表：,（2-35）,3. 写出逻辑式并转换成“与非”式,（2-36）,4. 画出逻辑图,（2-37）,将十进制数 09 编成二进制代码的电路,二、 二 十进制编码器,表示十进制数,（2-38）,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09十个数码，最常用的是8421码。即从0000 1111四位二进制数中取前十种状态，表示0 9十个数字。,（2-39）,写出逻辑式并化成“或非”门和“与非”门,（2-40）,画出逻辑图,（2-41）,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。,三、 优先编码器,（2-42）,T4147 编码器功能表,（2-43）,例:T4147集成优先编码器(10线-4线),T4147引脚图,低电平有效,（2-44）,译码器和数字显示,译码是编码的反过程，它是将输入代码的组合译成一个特定的输出信号。,一、 二进制译码器,（2-45）,状 态 表,例：三位二进制译码器（输出高电平有效）,（2-46）,写出逻辑表达式,（2-47）,逻辑图,0 1 1,1 0 0,（2-48）,例：二位二进制译码器（输出低电平有效）,逻辑状态表,逻辑式,（2-49）,逻辑图,（2-50）,2-4线译码器74LS139的内部线路,（2-51）,74LS139的功能表,（2-52）,74LS139管脚图,一片139中含两个24线译码器,引线上加“o”也表示低电平有效。,（2-53）,二、 二-十进制显示译码器,数字系统中运行的是二进制数，但在数字测量仪表和各种显示系统中，为了便于表示测量和运算的结果以及对系统的运行情况进行监测，常需将数字量用人们习惯的十进制字符直观地显示出来，这就要靠专门的译码电路把二进制数译成十进制字符，通过驱动电路由数码显示器显示出来。在中规模集成电路中，常把译码和驱动电路集于一体，用来驱动数码显示管。,（2-54）,半导体数码管由7个发光二极管按一定形状组合后封装而成。每个发光二极管实质上是一个PN结，当外加正向电压时发光。右图是由7只条状发光二极管和1只点状发光二极管组成的半导体数码管。7只条状发光二极管分别为8字图形的一段，控制不同字段的,（2-55）,0 0 1 0 0 1 0,低电平时发光,高电平时发光,（2-56）,2. 七段译码显示器,（2-57）,七段显示译码器状态表,若使用共阴极数码管，则将表中的0和1对换。,（2-58）,把上页状态表写出逻辑式并化简得：,按上述逻辑关系并增添试灯、灭灯等功能，集成为一片芯片，型号74LS47，其管脚图如下页。,（2-59）,显示译码器74LS47的管脚图,（2-60）,显示译码器74LS47的逻辑功能表,（2-61）,LT-试灯输入端，用来测试七段数码管的好坏。RI-熄灭信号输入端，可控制数码管是否显示。RBO-灭零信号输出端。RBI-灭零输入端，用来熄灭不需要显示的0。,74LS47与七段显示器件的连接,显示译码器输出与数码管对接时，要分别串一只100的限流电阻，否则烧坏数码管。,（2-62）,74LS47与七段显示器件的连接,显示译码器输出与数码管对接时，七段发光二极管也可以共用一只100的限流电阻，只要电阻功率足够。,（2-63）,数据分配器和数据选择器,在数字电路中，当需要进行远距离多路数字传输时，为了减少传输线的数目，发送端常通过一条公共传输线，用多路选择器分时发送数据到接收端，接收端利用多路分配器分时将数据分配给各路接收端，其原理如图所示。,使能端,多路选择器,多路分配器,（2-64）,一、 数据选择器,从多路数据中选择其中所需要的一路数据输出。,例：四选一数据选择器,输出数据,使能端,（2-65）,多路选择器广泛应用于多路模拟量的采集及 A/D 转换器中。,由逻辑图写出逻辑表达式,（2-66）,二、 数据分配器,将一个数据分时分送到多个输出端输出。,数据输入,使能端,D,Y0,Y1,Y2,Y3,S,数据输出端,确定芯片是否工作,（2-67）,数据分配器的功能表,Y3 Y2 Y1 Y0,（2-68）,由 开 关 组 成 的 逻 辑 电 路 如 图 所 示， 设 开 关 A、B 分 别 有 如 图 所 示 为 “0”和 “1”两 个 状 态，则 电 灯 亮 的 逻 辑 式 为( )。,（2-69）,由 开 关 组 成 的 逻 辑 电 路 如 图 所 示， 设 开 关 接通 为“1”， 断 开 为“0”， 电 灯 亮 为“1”， 电 灯 暗 为“0”， 则 该 电 路 的 逻 辑 式 为( )。(a) F 0 (b) F 1 (c) F A,（2-70）,（2-71）,（2-72）,