第11章數(shù)字集成電路11.1集成門電路11.3雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器11.4時序邏輯電路11.2組合邏輯電路11.5集成定時器第11章數(shù)字集成電路11.1集成門電路11.3雙穩(wěn)態(tài)觸111.1集成門電路電子電路中的信號：時間上連續(xù)變化的時間和幅度都是跳變的處理此類信號的電路模擬電路處理此類信號的電路數(shù)字電路特點：注重電路的輸入、輸出大小、相位關(guān)系特點：注重電路的輸入、輸出的邏輯關(guān)系11.1集成門電路電子電路中的信號：時間上連續(xù)變化的時間和211.1集成門電路（1）工作信號是二進(jìn)制的數(shù)字信號，在時間上和數(shù)值上是離散的（不連續(xù)），反映在電路上就是低電平和高電平兩種狀態(tài)（即0和1兩個邏輯值）。（2）在數(shù)字電路中，研究的主要問題是電路的邏輯功能，即輸入信號的狀態(tài)和輸出信號的狀態(tài)之間的邏輯關(guān)系。（3）對組成數(shù)字電路的元器件的精度要求不高，只要在工作時能夠可靠地區(qū)分0和1兩種狀態(tài)即可。數(shù)字電路的特點：11.1集成門電路（1）工作信號是二進(jìn)制的數(shù)字信號，在時間311.1集成門電路（1）便于集成與系列化生產(chǎn)，成本低廉，使用方便；（2）工作準(zhǔn)確可靠，精度高，搞干擾能力強。（3）不僅能完成數(shù)值計算，還能完成邏輯運算和判斷，運算速度快，保密性強。（4）維修方便，故障的識別和判斷較為容易。數(shù)字電路的優(yōu)點數(shù)字電路的優(yōu)越性能使其得到廣泛的應(yīng)用和迅猛的發(fā)展。數(shù)字電路不僅在計算機(jī)、通信技術(shù)中應(yīng)用廣泛，而且在醫(yī)療、檢測、控制、自動化生產(chǎn)線以及人們的日常生活中，也都產(chǎn)生了越來越深刻的影響。11.1集成門電路（1）便于集成與系列化生產(chǎn)，成本低廉，使411.1集成門電路門電路的基本概念門不滿足條件的電信號能夠通過“門”不能夠通過“門”滿足條件的電信號用電路做成這種開關(guān)稱為“門電路”結(jié)論：門電路輸入信號與輸出信號之間存在一定的邏輯關(guān)系11.1集成門電路門電路的基本概念門不滿足條件的能夠通過“511.1集成門電路門電路輸入信號輸出信號11.1.1集成基本門電路門電路的輸入和輸出信號都是用電位（或叫電平）高低表示負(fù)邏輯正邏輯高電平用“1”表示低電平用“0”表示高電平用“0”表示低電平用“1”表示11.1集成門電路門電路輸入輸出11.1.1集成基本門電611.1集成門電路脈沖信號的邏輯狀態(tài)：脈沖信號的狀態(tài)高電平

用1表示低電平

用0表示

獲得高、低電平的基本方法：利用半導(dǎo)體開關(guān)元件（二極管、三極管）的導(dǎo)通、截止（即開、關(guān)）兩種工作狀態(tài)來實現(xiàn)。11.1集成門電路脈沖信號的邏輯狀態(tài)：脈沖信號的狀態(tài)高電平711.1集成門電路1.或門電路或邏輯或門電路(或門)：完成或邏輯關(guān)系的電路習(xí)慣上規(guī)定：在邏輯電路中，用電位的高低來描述條件的具備與事件的發(fā)生。BY220VA+-11.1集成門電路1.或門電路或邏輯或門電路(或門)：習(xí)811.1集成門電路邏輯符號：真值表邏輯表達(dá)式：波形：“或”邏輯關(guān)系是指當(dāng)決定某事件的條件之一具備時，該事件就發(fā)生。11.1集成門電路邏輯符號：真值表邏輯表達(dá)式：波形：911.1集成門電路邏輯加的運算規(guī)律：或門除實現(xiàn)或邏輯關(guān)系外，還可以起控制門的作用信號輸入端信號控制端當(dāng)B=0時，F(xiàn)=A門打開當(dāng)B=1時，F(xiàn)=1

門關(guān)閉11.1集成門電路邏輯加的運算規(guī)律：或門除實現(xiàn)或邏輯關(guān)系外1011.1集成門電路真值表：2.與門電路與邏輯邏輯表達(dá)式：220V+-11.1集成門電路真值表：2.與門電路與邏輯邏輯表達(dá)式：21111.1集成門電路邏輯符號：波形：&設(shè)：開關(guān)斷開、燈不亮用邏輯“0”表示，開關(guān)閉合、燈亮用邏輯“1”表示?！芭c”邏輯關(guān)系是指當(dāng)決定某事件的條件全部具備時，該事件才發(fā)生。11.1集成門電路邏輯符號：波形：&設(shè)：開關(guān)斷開、燈不亮1211.1集成門電路邏輯乘的運算規(guī)律：與門除實現(xiàn)與邏輯關(guān)系外，也可以起控制門的作用當(dāng)B=1時，F(xiàn)=A門打開當(dāng)B=0時，F(xiàn)=0

門關(guān)閉信號輸入端信號控制端&11.1集成門電路邏輯乘的運算規(guī)律：與門除實現(xiàn)與邏輯關(guān)系外1311.1集成門電路真值表：3.非門電路非邏輯波形：邏輯符號：1Y220VA+-R11.1集成門電路真值表：3.非門電路非邏輯波形：邏輯符號1411.1集成門電路邏輯表達(dá)式：邏輯非的運算規(guī)律

“非”邏輯關(guān)系是否定或相反的意思。11.1集成門電路邏輯表達(dá)式：邏輯非的運算規(guī)律“非1511.1集成門電路11.1.2集成復(fù)合門電路基本門電路“非”門電路“或”門電路“與”門電路不同組合組合電路常用復(fù)合門電路：或非門、與非門11.1集成門電路11.1.2集成復(fù)合門電路基本門電路“1611.1集成門電路(1)靜態(tài)功耗低（每門只有0.01mW,TTL每門10mW)(2)抗干擾能力強(3)中小規(guī)模集成電路主流(4)允許電源電壓范圍寬(3~18V)(1)速度快(2)抗干擾能力強(3)帶負(fù)載能力強CMOS電路：場效應(yīng)管組成的集成電路TTL電路：晶體管組成的集成電路11.1集成門電路(1)靜態(tài)功耗低（每門只有0.01mW1711.1集成門電路真值表：邏輯表達(dá)式：1.或非門電路邏輯符號：

規(guī)律：任1則0全0則111.1集成門電路真值表：邏輯表達(dá)式：1.或非門電路邏輯符1811.1集成門電路真值表：邏輯表達(dá)式：2.與非門電路邏輯符號：&規(guī)律：任0則1全1則011.1集成門電路真值表：邏輯表達(dá)式：2.與非門電路邏輯符1911.1集成門電路3.三態(tài)與非門邏輯符號&&邏輯功能11.1集成門電路3.三態(tài)與非門邏輯符號&&邏輯功能2011.1集成門電路11.1集成門電路2111.1集成門電路4組2輸入與門封裝形式：陶方扁平4組2輸入與非門封裝形式：雙列直插11.1集成門電路4組2輸入與門4組2輸入與非門2211.2組合邏輯電路11.2組合邏輯電路組合邏輯電路：任何時刻電路的輸出狀態(tài)只取決于該時刻的輸入狀態(tài)，而與該時刻以前的電路狀態(tài)無關(guān)。組合邏輯電路框圖X1XnX2Y2Y1Yn......組合邏輯電路輸入輸出11.2組合邏輯電路11.2組合邏輯電路組合邏輯電路：任2311.2組合邏輯電路11.2.1組合邏輯電路的分析(1)由邏輯圖寫出輸出端的邏輯表達(dá)式(2)運用邏輯代數(shù)化簡或變換(3)列邏輯狀態(tài)表(4)分析邏輯功能已知邏輯電路確定邏輯功能分析步驟：11.2組合邏輯電路11.2.1組合邏輯電路的分析(12411.2組合邏輯電路例1：分析下圖的邏輯功能(1)寫出邏輯表達(dá)式Y(jié)=Y2Y3=AABBAB...AB..AB.A..ABBY1.AB&&&&YY3Y2..11.2組合邏輯電路例1：分析下圖的邏輯功能(1)25(3)列邏輯狀態(tài)表ABY001100111001Y=AB+AB=AB邏輯式(4)分析邏輯功能輸入相同輸出為“0”，輸入相異輸出為“1”，稱為“異或”邏輯關(guān)系。這種電路稱“異或”門。

=1ABY邏輯符號11.2組合邏輯電路(3)列邏輯狀態(tài)表ABY001100111001Y=26例如圖所示是一個可用于保險柜等場合的密碼鎖控制電路。開鎖的條件是：(1)要撥對密碼；(2)要將開鎖控制開關(guān)S閉合。如果以上兩個條件都得到滿足，開鎖信號為1，報警信號為0，鎖打開而不發(fā)出報警信號。撥錯密碼則開鎖信號為0，報警信號為1，鎖打不開而警鈴報警。試分析該電路的密碼是多少。11&1&&(開鎖信號)(報警信號)11.2組合邏輯電路例如圖所示是一個可用于保險柜等場合的密碼鎖控制電路。開鎖2711&1&&開鎖信號報警信號當(dāng)A=1B=0C=0D=1時,F1=1密碼:1001密碼撥對時,F1=1,F2=0密碼撥錯時,F1=0,F2=1斷開S時,F1=0,F2=0密碼鎖電路不工作11.2組合邏輯電路11&1&&開鎖信號報警信號當(dāng)A=1B=0C=028≥1≥1&AFBC1例分析下圖的邏輯功能11.2組合邏輯電路≥1≥1&AFBC1例分析下圖的邏輯功能11.2組合2911.2.1組合邏輯電路的設(shè)計根據(jù)邏輯功能要求邏輯電路設(shè)計(1)由邏輯要求，列出邏輯狀態(tài)表(2)由邏輯狀態(tài)表寫出邏輯表達(dá)式(3)簡化和變換邏輯表達(dá)式(4)畫出邏輯圖設(shè)計步驟如下：11.2組合邏輯電路11.2.1組合邏輯電路的設(shè)計根據(jù)邏輯功能要求邏輯電路設(shè)計30例：有一T形走廊，在相會處有一路燈，在進(jìn)入走廊的A、B、C三地各有控制開關(guān)，都能獨立進(jìn)行控制。任意閉合一個開關(guān)，燈亮；任意閉合兩個開關(guān)，燈滅；三個開關(guān)同時閉合，燈亮。設(shè)A、B、C代表三個開關(guān)（輸入變量）；Y代表燈（輸出變量）。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”11.2組合邏輯電路例：有一T形走廊，在相會處有一路燈，在進(jìn)入走廊的A、B、C三311.列邏輯狀態(tài)表用輸入、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

Y001101010110100110101100111111.2組合邏輯電路1.列邏輯狀態(tài)表用輸入、輸出變量的邏輯狀態(tài)（“1”或“322.邏輯式取Y=“1”(或Y=“0”)列邏輯式取Y=“1”用“與”“或”“非”等運算來表達(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，11.2組合邏輯電路

A

B

C

Y00110101011010011010110011112.邏輯式取Y=“1”(或Y=“0”)列邏輯式取33各組合之間是“或”關(guān)系2.邏輯式反之，也可由邏輯式列出狀態(tài)表。

0000

A

B

C

Y001101010110100110101100111111.2組合邏輯電路各組合之間2.邏輯式反之，也可由邏輯式列出狀態(tài)表。343.邏輯圖YCBA&&&&&&&>1CBA11.2組合邏輯電路3.邏輯圖YCBA&&&&&&&>1CBA11.2組合35例：旅客列車分特快、直快和普快，并依此為優(yōu)先通行次序。某站在同一時間只能有一趟列車從車站開出，即只能給出一個開車信號，試畫出滿足上述要求的邏輯電路。設(shè)A、B、C分別代表特快、直快、普快開車信號分別為YA、YB、YC11.2組合邏輯電路例：旅客列車分特快、直快和普快，并依此為優(yōu)先11.2組合邏360100000000110000YC00001111010101010011001100001111YBYACBA解：由題中給出的邏輯要求，列邏輯狀態(tài)表11.2組合邏輯電路00YC0037解：由題中給出的邏輯要求，列邏輯狀態(tài)表0100000000110000YC00001111010101010011001100001111YBYACBA11.2組合邏輯電路解：由題中給出的邏輯要求，列邏輯狀態(tài)表0038解：由題中給出的邏輯要求，列邏輯狀態(tài)表0100000000110000YC00001111010101010011001100001111YBYACBA11.2組合邏輯電路解：由題中給出的邏輯要求，列邏輯狀態(tài)表0039解：由題中給出的邏輯要求，列邏輯狀態(tài)表0100000000110000YC00001111010101010011001100001111YBYACBA11.2組合邏輯電路解：由題中給出的邏輯要求，列邏輯狀態(tài)表0040對已寫出的函數(shù)式化簡11.2組合邏輯電路對已寫出的函數(shù)式化簡11.2組合邏輯電路41&&&&11.2組合邏輯電路&&&&11.2組合邏輯電路42由于中、大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，組合邏輯電路在設(shè)計概念上發(fā)生了很大的變化，現(xiàn)在已經(jīng)有了邏輯功能很強的組合邏輯器件。常用的組合邏輯電路部件有加法器、數(shù)值比較器、編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器等。靈活地應(yīng)用它們，將會使組合邏輯電路在設(shè)計時事半功倍。下面我們向大家介紹其中的一些組合邏輯器件。

11.2.2常用組合邏輯電路11.2組合邏輯電路由于中、大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，組合邏輯電路在設(shè)計概念431.加法器加法器:實現(xiàn)二進(jìn)制加法運算的電路進(jìn)位如：0

0

0

0

11+10101010不考慮低位來的進(jìn)位半加器實現(xiàn)要考慮低位來的進(jìn)位全加器實現(xiàn)11.2組合邏輯電路1.加法器加法器:實現(xiàn)二進(jìn)制加法運算的電路進(jìn)位如：0442.編碼器將輸入信號編成二進(jìn)制代碼的電路。2n個n位編碼器高低電平信號二進(jìn)制代碼11.2組合邏輯電路2.編碼器將輸入信號編成二進(jìn)制代碼的電路。2n個n位編碼器高45將十進(jìn)制數(shù)0~9編成二進(jìn)制代碼的電路表示十進(jìn)制數(shù)4位10個編碼器高低電平信號二進(jìn)制代碼11.2組合邏輯電路將十進(jìn)制數(shù)0~9編成二進(jìn)制代碼的電路表示十進(jìn)制數(shù)4位1046

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0~9十個數(shù)碼，最常用的是8421碼。000輸出輸入Y1Y2Y00(I0)1(I1)2(I2)3(I3)4(I4)