清华阎石《数字电子技术基础》教学ppt课件第四章.ppt

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1、数字电子技术基础（第五版）教学课件清华大学 阎石 王红,联系地址：清华大学 自动化系邮政编码：100084,第四章 组合逻辑电路,4.1概述一、组合逻辑电路的特点从功能上 从电路结构上,任意时刻的输出仅取决于该时刻的输入,不含记忆（存储）元件,二、逻辑功能的描述,一、逻辑抽象分析因果关系，确定输入/输出变量定义逻辑状态的含意（赋值）列出真值表二、写出函数式三、选定器件类型四、根据所选器件：对逻辑式化简（用门）变换（用MSI）或进行相应的描述（PLD）五、画出逻辑电路图，或下载到PLD六、工艺设计,4.2.2 组合逻辑电路的设计方法,设计举例：,设计一个监视交通信号灯状态的逻辑电路,设计举例：,

2、1. 抽象输入变量: 红（R）、黄（A）、绿（G）输出变量： 故障信号（Z）2. 写出逻辑表达式,设计举例：,3. 选用小规模SSI器件4. 化简5. 画出逻辑图,4.3 若干常用组合逻辑电路,4.3.1 编码器编码：将输入的每个高/低电平信号变成一个对应的二进制代码普通编码器优先编码器,一、普通编码器,特点：任何时刻只允许输入一个编码信号。例：3位二进制普通编码器,利用无关项化简，得：,二、优先编码器,特点：允许同时输入两个以上的编码信号，但只对其中优先权最高的一个进行编码。例：8线-3线优先编码器（设I7优先权最高I0优先权最低）,低电平,实例：74HC148,选通信号,选通信号,附加输出

3、信号,为0时，电路工作无编码输入,为0时，电路工作有编码输入,附加输出信号的状态及含意,控制端扩展功能举例：,例：用两片8线-3线优先编码器16线-4线优先编码器其中， 的优先权最高 ,第一片为高优先权只有(1)无编码输入时，(2)才允许工作第(1)片 时表示对 的编码低3位输出应是两片的输出的“或”,三、二-十进制优先编码器,将 编成0110 1110 的优先权最高， 最低输入的低电平信号变成一个对应的十进制的编码,4.3.2 译码器,译码：将每个输入的二进制代码译成对应的输出高、低电平信号。常用的有：二进制译码器，二-十进制译码器，显示译码器等,一、二进制译码器例：3线8线译码器,真值表

4、逻辑表达式：,用电路进行实现,用二极管与门阵列组成的3线8线译码器,集成译码器实例：74HC138,低电平输出,附加控制端,74HC138的功能表：,利用附加控制端进行扩展例： 用74HC138（3线8线译码器） 4线16线译码器,D3=1,D3=0,二、二十进制译码器,将输入BCD码的10个代码译成10个高、低电平的输出信号BCD码以外的伪码，输出均无低电平信号产生例：74HC42,三、用译码器设计组合逻辑电路,1. 基本原理3位二进制译码器给出3变量的全部最小项;。n位二进制译码器给出n变量的全部最小项;任意函数将n位二进制译码输出的最小项组合起来，可获得任何形式的输入变量不大于n的组合函

5、数,2. 举例,例：利用74HC138设计一个多输出的组合逻辑电路，输出逻辑函数式为：,四、显示译码器,1. 七段字符显示器 如：,2. BCD七段字符显示译码器（代码转换器）7448,真值表 卡诺图,BCD七段显示译码器7448的逻辑图,7448的附加控制信号：（1）,灯测试输入,当 时，Ya Yg全部置为1,7448的附加控制信号：（2）,灭零输入,当 时， 时，则灭灯,7448的附加控制信号：（3）,灭灯输入/灭零输出输入信号，称灭灯输入控制端： 无论输入状态是什么，数码管熄灭输出信号，称灭零输出端： 只有当输入 ，且灭零输入信号 时， 才给出低电平 因此 表示译码器将本来应该显示的零熄

6、灭了,例：利用 和 的配合，实现多位显示系统的灭零控制,整数部分：最高位是0，而且灭掉以后，输出 作为次高位的 输入信号小数部分：最低位是0，而且灭掉以后，输出 作为次低位的 输入信号,4.3.3 数据选择器一、工作原理,例：“双四选一”，74HC153 分析其中的一个“四选一”,例：用两个“四选一”接成“八选一”,“四选一”只有2位地址输入，从四个输入中选中一个“八选一”的八个数据需要3位地址代码指定其中任何一个,二、用数据选择器设计组合电路,1. 基本原理具有n位地址输入的数据选择器，可产生任何形式的输入变量不大于n+1的组合函数,例如：,4.3.4 加法器,一、1位加法器1. 半加器，不

7、考虑来自低位的进位，将两个1位的二进制数相加,2. 全加器：将两个1位二进制数及来自低位的进位相加,74LS183,74HC183,二、多位加法器,串行进位加法器优点：简单缺点：慢,2. 超前进位加法器基本原理：加到第i位的进位输入信号是两个加数第i位以前各位（0 j-1）的函数，可在相加前由A,B两数确定。优点：快，每1位的和及最后的进位基本同时产生。 缺点：电路复杂。,74LS283,三、用加法器设计组合电路,基本原理： 若能生成函数可变换成输入变量与输入变量相加 若能生成函数可变换成输入变量与常量相加例：将BCD的8421码转换为余3码,思考：已知X是3位二进制数（其值小于等于5），试实

8、现Y=3X 并用7段数码管进行显示 ?,Y=3X,？,D2,D1,D0,4.3.5 数值比较器,用来比较两个二进制数的数值大小一、1位数值比较器 A,B比较有三种可能结果,二、多位数值比较器,原理：从高位比起，只有高位相等，才比较下一位。例如：,2. 集成电路CC14585 实现4位二进制数的比较,3. 比较两个8位二进制数的大小,4.4 组合逻辑电路中的竞争-冒险现象,4.4.1 竞争-冒险现象及成因一、什么是“竞争”两个输入“同时向相反的逻辑电平变化”，称存在“竞争” 二、因“竞争”而可能在输出产 生尖峰脉冲的现象，称为 “竞争-冒险”。,三、2线4线译码器中的竞争-冒险现象,4.4.2 * 略4.4.3 消除竞争-冒险现象的方法一、接入滤波电容尖峰脉冲很窄，用很小的电容就可将尖峰削弱到 VTH 以下。二、引入选通脉冲取选通脉冲作用时间，在电路达到稳定之后，P的高电平期的输出信号不会出现尖峰。,三、修改逻辑设计例：,4.5用multisim分析组合逻辑电路例:用mulitisim分析逻辑电路.找出电路的逻辑函数式和逻辑真值表。,