第4章組合邏輯電路4.1邏輯代數(shù)的基本知識(shí)4.1.1數(shù)制和碼制4.1.2邏輯變量和邏輯函數(shù)4.1.3邏輯代數(shù)中的基本運(yùn)算和復(fù)合運(yùn)算4.1.4邏輯代數(shù)的基本公式和基本定理1.常量與變量的關(guān)系2.邏輯代數(shù)的基本運(yùn)算法則自等律0-1律重疊律還原律互補(bǔ)律交換律4.1.4邏輯代數(shù)的基本公式和基本定理2.邏輯代數(shù)的基本運(yùn)算法則普通代數(shù)不適用！證:結(jié)合律分配律A+1=1

AA=A.110011111100反演律列狀態(tài)表證明：AB00011011111001000000吸收律(1)A+AB=A(2)A(A+B)=A對(duì)偶式對(duì)偶關(guān)系：

將某邏輯表達(dá)式中的與(?)換成或

(+)，或(+)換成與(?)，得到一個(gè)新的邏輯表達(dá)式，即為原邏輯式的對(duì)偶式。若原邏輯恒等式成立，則其對(duì)偶式也成立。證明：A+AB=A（3）（4）對(duì)偶式（5）（6）對(duì)偶式

例：有一T形走廊，在相會(huì)處有一路燈,在進(jìn)入走廊的A、B、C三地各有控制開關(guān)，都能獨(dú)立進(jìn)行控制。任意閉合一個(gè)開關(guān)，燈亮；任意閉合兩個(gè)開關(guān)，燈滅；三個(gè)開關(guān)同時(shí)閉合，燈亮。設(shè)A、B、C代表三個(gè)開關(guān)（輸入變量）；Y代表燈（輸出變量）。

1.邏輯狀態(tài)真值表設(shè)：開關(guān)閉合其狀態(tài)為“1”，斷開為“0”燈亮狀態(tài)為“1”，燈滅為“0”用輸入、輸出變量的邏輯狀態(tài)(“1”或“0”)以表格形式來表示邏輯函數(shù)。三輸入變量有八種組合狀態(tài)n輸入變量有2n種組合狀態(tài)

0000

A

B

C

Y00110101011010011010110011112.邏輯式取Y=“1”(或Y=“0”)列邏輯式取Y=“1”

用“與”“或”“非”等運(yùn)算來表達(dá)邏輯函數(shù)的表達(dá)式。(1)由邏輯狀態(tài)表寫出邏輯式對(duì)應(yīng)于Y=1，若輸入變量為“1”，則取輸入變量本身(如A)；若輸入變量為“0”則取其反變量(如A)。一種組合中，輸入變量之間是“與”關(guān)系，

0000

A

B

C

Y00110101011010011010110011112.邏輯式取Y=“1”(或Y=“0”)列邏輯式取Y=“1”

用“與”“或”“非”等運(yùn)算來表達(dá)邏輯函數(shù)的表達(dá)式。(1)由邏輯狀態(tài)表寫出邏輯式對(duì)應(yīng)于Y=1，若輸入變量為“1”，則取輸入變量本身(如A)；若輸入變量為“0”則取其反變量(如A)。一種組合中，輸入變量之間是“與”關(guān)系，

0000

A

B

C

Y0011010101101001101011001111各組合之間是“或”關(guān)系

0000

A

B

C

Y00110101011010011010110011113.邏輯圖YCBA&&&&&&&>1CBA4.1.6邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)方法1.公式化簡(jiǎn)法利用邏輯代數(shù)中的公式和定理對(duì)邏輯函數(shù)式進(jìn)行化簡(jiǎn)，由于實(shí)際的邏輯函數(shù)式的形式是多種多樣的，公式法化簡(jiǎn)沒有固定的規(guī)律可循，需要我們對(duì)公式和定理熟練掌握，且要通過大量的化簡(jiǎn)實(shí)踐積累經(jīng)驗(yàn)。2.卡諾圖化簡(jiǎn)法4.2集成門電路TTL反相器（1）輸出高電平電壓的最小值=2.4V；（2）輸出低電平電壓的最大值=0.4V；（3）輸入高電平電壓的最小值=2.0V；（4）輸入低電平電壓的最大值=0.8V；（5）輸出高電平電流的最大值=-0.4mA；（6）輸出低電平電流的最大值=16mA；（7）輸入高電平電流的最大值=40；（8）輸入低電平電流的最大值=-1.6mA。TTL門電路的主要參數(shù)TTL與非門OC門三態(tài)門4.4

加法器4.4.1

一位加法器加法器:

實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制加法運(yùn)算的電路進(jìn)位如：0

0

0

0

11+10101010不考慮低位來的進(jìn)位半加器實(shí)現(xiàn)要考慮低位來的進(jìn)位全加器實(shí)現(xiàn)1.半加器

半加：實(shí)現(xiàn)兩個(gè)一位二進(jìn)制數(shù)相加，不考慮來自低位的進(jìn)位。AB兩個(gè)輸入表示兩個(gè)同位相加的數(shù)兩個(gè)輸出SC表示半加和表示向高位的進(jìn)位邏輯符號(hào)：半加器：COABSC半加器邏輯狀態(tài)表邏輯表達(dá)式邏輯圖&=1ABSCA

B

S

C00000110101011012全加器輸入Ai表示兩個(gè)同位相加的數(shù)BiCi-1表示低位來的進(jìn)位輸出表示本位和表示向高位的進(jìn)位CiSi

全加：實(shí)現(xiàn)兩個(gè)一位二進(jìn)制數(shù)相加，且考慮來自低位的進(jìn)位。邏輯符號(hào)：

全加器：AiBiCi-1SiCiCOCI(1)列邏輯狀態(tài)表(2)寫出邏輯式Ai

Bi

Ci-1

Si

Ci

0000000110010100110110010101011100111111半加器構(gòu)成的全加器>1BiAiCi-1SiCiCOCO邏輯圖&=1>1AiCiSiCi-1Bi&&4.4.2

多位加法器4.5

編碼器

把二進(jìn)制碼按一定規(guī)律編排，使每組代碼具有一特定的含義，稱為編碼。具有編碼功能的邏輯電路稱為編碼器。

n

位二進(jìn)制代碼有2n

種組合，可以表示2n

個(gè)信息。

要表示N個(gè)信息所需的二進(jìn)制代碼應(yīng)滿足

2nN4.5.1普通二進(jìn)制編碼器將輸入信號(hào)編成二進(jìn)制代碼的電路。2n個(gè)n位編碼器高低電平信號(hào)二進(jìn)制代碼(1)分析要求：

輸入有8個(gè)信號(hào)，即N=8，根據(jù)2n

N的關(guān)系，即n=3，即輸出為三位二進(jìn)制代碼。例：設(shè)計(jì)一個(gè)編碼器，滿足以下要求：(1)將I0、I1、…I78個(gè)信號(hào)編成二進(jìn)制代碼。(2)編碼器每次只能對(duì)一個(gè)信號(hào)進(jìn)行編碼，不允許兩個(gè)或兩個(gè)以上的信號(hào)同時(shí)有效。(3)

設(shè)輸入信號(hào)高電平有效。解：001011101000010100110111I0I1I2I3I4I5I6I7(2)列編碼表：輸入輸出Y2

Y1

Y0(3)寫出邏輯式并轉(zhuǎn)換成“與非”式Y(jié)2=I4+I5+I6+I7=I4I5I6I7...=I4+I5+I6+I7Y1=I2+I3+I6+I7=I2I3I6I7...=I2+I3+I6+I7Y0=I1+I3+I5+I7=I1I3I5I7...=I1+I3+I5+I7(4)畫出邏輯圖10000000111I7I6I5I4I3I1I2&&&1111111Y2Y1Y0將十進(jìn)制數(shù)0~9編成二進(jìn)制代碼的電路二–

十進(jìn)制編碼器表示十進(jìn)制數(shù)4位10個(gè)編碼器高低電平信號(hào)二進(jìn)制代碼

列編碼表：四位二進(jìn)制代碼可以表示十六種不同的狀態(tài)，其中任何十種狀態(tài)都可以表示0~9十個(gè)數(shù)碼，最常用的是8421碼。8421BCD碼編碼表000輸出輸入Y1Y2Y00(I0)1(I1)2(I2)3(I3)4(I4)5(I5)6(I6)7(I7)8(I8)9(I9)Y30001110100001111000110110000000000111

寫出邏輯式并化成“或非”門和“與非”門Y3=I8+I9.

=I4+

I6I5+I7Y2=I4+I5+I6+I7Y0=I1+I3+I5+I7+I9.=I1+I9I3+I7

I5+I7..

=I2+

I6I3+I7Y1=I2+I3+I6+I7畫出邏輯圖10000000011101101001&&&>1>1>1>1>1>1I1I2I3I4I5I6I7I8I9Y3Y2Y1Y0

當(dāng)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的信號(hào)同時(shí)輸入編碼電路，電路只能對(duì)其中一個(gè)優(yōu)先級(jí)別高的信號(hào)進(jìn)行編碼。

即允許幾個(gè)信號(hào)同時(shí)有效，但電路只對(duì)其中優(yōu)先級(jí)別高的信號(hào)進(jìn)行編碼，而對(duì)其它優(yōu)先級(jí)別低的信號(hào)不予理睬。4.4.2優(yōu)先編碼器74LS147編碼器功能表I9Y0I8I7I6I5I4I3I2I1Y1Y2Y31111111111111輸入(低電平有效)輸出(8421反碼)0

011010

0111110

10001110

100111110

1010111110

10111111110

110011111110

11011111111101110例:74LS147集成優(yōu)先編碼器(10線-4線)74LS147引腳圖低電平有效1615141312111091234567874LS1474.6

譯碼器4.6.1二進(jìn)制譯碼器8個(gè)3位譯碼器二進(jìn)制代碼高低電平信號(hào)狀態(tài)表

例：三位二進(jìn)制譯碼器（輸出高電平有效）輸入ABCY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y70001000000000101000000010001000000110001000010000001000101000001001100000001011100000001輸出寫出邏輯表達(dá)式Y(jié)0=ABCY1=ABCY2=ABCY3=ABCY7=ABCY4=ABCY6=ABCY5=ABC邏輯圖CBA111&&&&&&&&Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y701110010000000AABBCC例：利用譯碼器分時(shí)將采樣數(shù)據(jù)送入計(jì)算機(jī)總線2-4線譯碼器ABCD三態(tài)門三態(tài)門三態(tài)門三態(tài)門譯碼器工作總線2-4線譯碼器ABCD三態(tài)門三態(tài)門三態(tài)門三態(tài)門譯碼器工作工作原理：(以A0A1=00為例)000脫離總線數(shù)據(jù)全為“1”74LS139型譯碼器(a)外引線排列圖；(b)邏輯圖(a)GND1Y31Y21Y11Y01A11A01S876543212Y22Y32Y11Y02A12A02S+UCC10916151413121174LS139(b)11111&Y0&Y1&Y2&Y3SA0A1雙2/4線譯碼器A0、A1是輸入端Y0~Y3是輸出端

S

是使能端74LS139譯碼器功能表

輸入

輸出SA0A1Y0110000011001101110Y1Y2Y311101110111011174LS139型譯碼器雙2/4線譯碼器A0、A1是輸入端Y0~Y3是輸出端

S

是使能端S=0時(shí)譯碼器工作輸出低電平有效74LS138型譯碼器例：用74LS138實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)

4.6.2二-十進(jìn)制譯碼器

把十進(jìn)制的0～9的BCD碼譯成10個(gè)對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)邏輯功能：4.6.3七段顯示譯碼器Q3Q2Q1Q0agfedcb譯碼器二十進(jìn)制代碼(共陰極)七段顯示譯碼器狀態(tài)表gfedcbaQ3Q2Q1Q0a

b

c

d

efg000011111100000101100001001011011012001111110013010001100114010110110115011010111116011111100007100011111118100111110119輸入輸出顯示數(shù)碼LT為試燈輸入，低電平有效RBI為滅零輸入，低電平有效BI/RBO作為輸入端使用時(shí)稱為滅燈輸入端，低電平有效作為輸出端使用時(shí)稱為滅零輸出端4.7

數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器發(fā)送端接收端IYD0D1D2D3SA1A0傳輸線A0A1D0D1D2D3S4.7.1數(shù)據(jù)選擇器從多路數(shù)據(jù)中選擇其中所需要的一路數(shù)據(jù)輸出。例：四選一數(shù)據(jù)選擇器輸入數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)使能端D0D1D2D3YSA1A0控制信號(hào)11&111&&&>1YD0D1D2D3A0A1S1000000“與”門被封鎖，選擇器不工作。74LS153型4選1數(shù)據(jù)選擇器11&111&&&>1YD0D1D2D3A0A1S01D0000“與”門打開，選擇器工作。由控制端決定選擇哪一路數(shù)據(jù)輸出。選中D000110074LS153型4選1數(shù)據(jù)選擇器由邏輯圖寫出邏輯表達(dá)式74LS153功能表使能選通輸出SA0A1Y10000001100110D3D2D1D01SA11D31D21D11D01Y地74LS153(雙4選1)2D32D22D12D02YA02SUCC15141312111091613245678用2片74LS153多路選擇器選擇8路信號(hào)若A2A1A0=010,輸出選中1D2路的數(shù)據(jù)信號(hào)。74LS153(雙4選1)2D32D22D12D02YA02SUCC1514131211109161SA11D31D21D11D01Y地13245678A0A1A2116選1數(shù)據(jù)選擇器(1)1A2A1A0A0A1A2(2)≥1YD7D6D1D0D15D14D9D8