第四章組合邏輯電路4.1組合邏輯電路的特點(diǎn)和分析方法4.2若干常用組合邏輯電路4.4組合邏輯電路中的競爭—冒險(xiǎn)現(xiàn)象4.3組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法

組合邏輯電路：任何時(shí)刻電路的輸出狀態(tài)只取決于該時(shí)刻的輸入狀態(tài)，而與該時(shí)刻以前的電路狀態(tài)無關(guān)。 組合邏輯電路的輸出與電路的歷史無關(guān)，那么電路中就不能含有存儲(chǔ)單元。數(shù)字電路組合邏輯電路時(shí)序邏輯電路4.1組合邏輯電路的特點(diǎn)和分析方法a1ana2Y2Y1Ym......組合邏輯電路輸入輸出組合邏輯電路框圖4.2.1組合邏輯電路的分析方法

(1)由邏輯圖寫出輸出端的邏輯表達(dá)式(2)化簡或變換邏輯表達(dá)式(3)列真值表(4)分析邏輯功能已知邏輯電路確定邏輯功能分析步驟：例：分析電路的邏輯功能不能直觀顯示邏輯功能，進(jìn)一步列出真值表ABCD000000

00001

0

1

10010

0

1

10011

0

0

00100

1

0

10101

1

1

00110

1

1

00111

1

0

1100010

11001

1

1

01010

1

1

01011

1

0

11100

0

0

01101

0

1

11110

0

1

11111

0

0

0從表中可以看出：當(dāng)A、B、C、D中有奇數(shù)個(gè)為1時(shí)，Y=1；當(dāng)A、B、C、D中有偶數(shù)個(gè)為1或者沒有1時(shí)，Y=0。所以，這是一個(gè)奇偶檢測電路。生活中常用十進(jìn)制數(shù)及文字、符號等表示事物。數(shù)字電路只能以二進(jìn)制信號工作。用二進(jìn)制代碼表示文字、符號或者數(shù)碼等特定對象的過程，稱為編碼。實(shí)現(xiàn)編碼的邏輯電路，稱為編碼器。編碼器譯碼器4.2常用的組合邏輯電路常用的有：二進(jìn)制譯碼器，二－十進(jìn)制譯碼器和七段顯示譯碼器等幾類。1.二進(jìn)制譯碼器

例：2線－4線譯碼器雙2線－

4線譯碼器74HC139低電平輸出選通控制端74HC139的真值表：輸入輸出A1A01XX1

1

110001

1

100011

1

010101

0

110110

1

11利用附加的選通控制端進(jìn)行擴(kuò)展例：用74HC139（2線－4線譯碼器）

3線－8線譯碼器A2=0A2=1(1)(2)74LS138(a)符號圖

(b)管腳圖

試用兩片3線－8線譯碼器74LS138組成4線－16線譯碼器，將輸入的4位二進(jìn)制代碼D3D2D1D0譯成16個(gè)獨(dú)立的低電平信號Z0～Z15。例：2.二－十進(jìn)制譯碼器將輸入的10個(gè)BCD代碼分別譯成10個(gè)輸出端上的高（或低）電平信號。

BCD碼以外的偽碼，輸出均無低電平信號產(chǎn)生例：74HC423.七段顯示譯碼器七段顯示譯碼器的功能時(shí)將BCD碼譯成七段字符顯示器驅(qū)動(dòng)電路所需的7位輸入代碼。A3A2A1A0agfedcb譯碼器二十進(jìn)制代碼(共陰極)100101111117個(gè)4位共陽極接法abcgdef+共陰極接法abcdefgBCD輸入輸出DCBAabcdefg字形00001111110000101100000010110110100111111001010001100110101101101101100011111011111100001000111111110011110011101000011011011001100111000100011110110010111110000111111110000000七段顯示譯碼器的真值表七段顯示譯碼器74LS49的邏輯圖當(dāng)接低電平時(shí)，字符顯示器處于熄滅狀態(tài)4.2.2編碼器生活中常用十進(jìn)制數(shù)及文字、符號等表示事物。數(shù)字電路只能以二進(jìn)制信號工作。用二進(jìn)制代碼表示文字、符號或者數(shù)碼等特定對象的過程，稱為編碼。實(shí)現(xiàn)編碼的邏輯電路，稱為編碼器。編碼器譯碼器普通編碼器：正常工作時(shí)只允許輸入一個(gè)編碼信號，不允許同時(shí)輸入兩個(gè)以上的編碼輸入信號，否則輸出將出現(xiàn)錯(cuò)誤狀態(tài)。優(yōu)先編碼器：同時(shí)有兩個(gè)以上的編碼輸入信號時(shí)，只對其中優(yōu)先權(quán)最高的一個(gè)進(jìn)行編碼。1.普通編碼器例：8線－3線普通編碼器輸入輸出I0I1I2I3I4I5I6I7Y2Y1Y01000000000001000000001001000000100001000001100001000100000001001010000001011000000001111利用無關(guān)項(xiàng)化簡，得：2.優(yōu)先編碼器例：8線－3線優(yōu)先編碼器（設(shè)I7優(yōu)先權(quán)最高…I0優(yōu)先權(quán)最低）輸入輸出I0I1I2I3I4I5I6I7Y2Y1Y010000000000X1000000001XX100000010XXX10000011XXXX1000100XXXXX1

00101XXXXXX1

0110XXXXXXX1

111低電平有效實(shí)例：74LS148選通輸入端為0時(shí)，電路工作選通輸出端為0時(shí)，電路工作無編碼輸入擴(kuò)展端為0時(shí)，電路工作有編碼輸入輸入輸出1XXXXXXXX11111011111111111010XXXXXXX0000100XXXXXX01001100XXXXX011010100XXXX0111011100XXX01111100100XX011111101100X01111111101000111111111110不工作工作，但無輸入工作，且有輸入控制端擴(kuò)展功能舉例：例： 用兩片8線-3線優(yōu)先編碼器

16線-4線優(yōu)先編碼器其中，的優(yōu)先權(quán)最高···狀態(tài)11不工作01工作，但無輸入10工作，且有輸入00不可能出現(xiàn)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D0D1D2D3WSA1A0控制信號:地址碼4.2.3數(shù)據(jù)選擇器A1A0Y11XX0000D10001D11010D12011D13例：“雙四選一”，74HC153

分析其中的一個(gè)“四選一”利用選通控制端擴(kuò)展

例：用兩個(gè)“四選一”接成“八選一”“四選一”只有2位地址輸入，從四個(gè)輸入中選中一個(gè)“八選一”的八個(gè)數(shù)據(jù)需要3位地址代碼指定其中任何一個(gè)4.2.4加法器1.一位加法器全加器：將兩個(gè)1位二進(jìn)制數(shù)及來自低位的進(jìn)位相加輸入輸出CIABSCO000000011001010011011001010101110011111174LS1832.多位加法器(1)串行進(jìn)位加法器優(yōu)點(diǎn)：電路簡單缺點(diǎn)：慢(2)超前進(jìn)位加法器基本原理：加到第i位的進(jìn)位輸入信號是兩個(gè)加數(shù)第i位以前各位（0~j-1）的函數(shù)，可在相加前由A,B兩數(shù)確定。優(yōu)點(diǎn)：快，每1位的和及最后的進(jìn)位基本同時(shí)產(chǎn)生。缺點(diǎn)：電路復(fù)雜。4.2.5數(shù)值比較器用來比較兩個(gè)數(shù)的數(shù)值大小，給出“大于”、“小于”或者“相等”的輸出信號。1.一位數(shù)值比較器A、B比較有三種可能結(jié)果2.多位數(shù)值比較器原理：從高位比起，只有高位相等，才比較下一位。例如：74LS85例：比較兩個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)的大小4.3.1簡單電路的設(shè)計(jì)1.邏輯抽象分析因果關(guān)系，確定輸入/輸出變量定義邏輯狀態(tài)的含意（賦值）列出真值表2.從真值表寫出邏輯函數(shù)式3.選定器件的類型4.根據(jù)所選器件：對邏輯式化簡（用門） 變換（用中規(guī)模集成電路） 或進(jìn)行相應(yīng)的描述（PLD）5.從邏輯式畫出邏輯圖

4.3組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)舉例：設(shè)計(jì)一個(gè)三人表決邏輯電路，規(guī)定必須有兩人以上同意，方案方可通過。1.抽象三人態(tài)度為A、B、C，且1狀態(tài)代表同意，0狀態(tài)代表不同意。表決結(jié)果以Z表示，且1為提案通過，0為未通過。2.寫出邏輯表達(dá)式輸入變量輸出ABCZ000000100100011110001011110111113.選用小規(guī)模集成的門電路4.化簡5.畫出邏輯圖用與門和或門用與非門設(shè)計(jì)一個(gè)三變量奇偶檢驗(yàn)器。

設(shè)輸入變量為A、B、C，輸出變量用Y表示。A、B、C中有奇數(shù)個(gè)“1”時(shí)，輸出為“1”，否則為“0”。用“與非”門實(shí)現(xiàn)。

(1)列真值表

(2)寫出邏輯表達(dá)式取Y=“1”(或Y=“0”)列邏輯式取Y=“1”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)。

0000

A

B

C

Y0011010101101001101011001111例：(3)用“與非”門構(gòu)成邏輯電路在一種組合中，各輸入變量之間是“與”關(guān)系各組合之間是“或”關(guān)系由卡諾圖可知，該函數(shù)不可化簡。

0000

A

B

C

Y0011010101101001101011001111ABC001001111011110000(4)化簡和變換邏輯表達(dá)式

(5)邏輯圖01100111110YCBA&&&&&&&&1010

設(shè)計(jì)一個(gè)監(jiān)視交通信號燈工作狀態(tài)的邏輯電路。每一組信號燈由紅、黃、綠三盞燈組成，如圖所示。正常工作情況下，任何時(shí)候必有一盞燈點(diǎn)亮，而且只允許有一盞燈點(diǎn)亮。而當(dāng)出現(xiàn)其他五種點(diǎn)亮狀態(tài)時(shí)，電路發(fā)生故障，這時(shí)要求發(fā)出故障信號，以提醒維護(hù)人員前去維修。例:

設(shè)：R、

A、G分別表示紅、黃、綠三盞燈。燈亮為“1”，不亮為“0”。(1)進(jìn)行邏輯抽象，根據(jù)邏輯要求列真值表

首先假設(shè)邏輯變量、邏輯函數(shù)取“0”、“1”的含義。取故障信號為輸出變量，以Z表示，規(guī)定正常工作時(shí)Z為0，發(fā)生故障時(shí)Z為1。解：101001010011100110111000RAG

Z

真值表00011111根據(jù)以上假設(shè)列出真值表(2)由真值表寫出邏輯式

(3)化簡邏輯式可得：(4)畫出邏輯電路圖畫出邏輯電路如下若要求用“與非”門和“非”門構(gòu)成邏輯電路，則：

若要求用“與或非”門和“非”門構(gòu)成邏輯電路，則：須將化為最簡與或非和非門表達(dá)式，可利用卡諾圖合并0項(xiàng)得到。畫出邏輯電路如下某工廠有A、B、C三個(gè)車間和一個(gè)自備電站，站內(nèi)有兩臺發(fā)電機(jī)G1和G2。G1的容量是G2的兩倍。如果一個(gè)車間開工，只需G2運(yùn)行即可滿足要求；如果兩個(gè)車間開工，只需G1運(yùn)行，如果三個(gè)車間同時(shí)開工，則G1和G2均需運(yùn)行。試畫出控制G1和G2運(yùn)行的邏輯圖。

設(shè)：A、B、C分別表示三個(gè)車間的開工狀態(tài)：

開工為“1”，不開工為“0”；

G1和

G2運(yùn)行為“1”，不運(yùn)行為“0”。(1)根據(jù)邏輯要求列真值表

首先假設(shè)邏輯變量、邏輯函數(shù)取“0”、“1”的含義。例:邏輯要求：

a.如果一個(gè)車間開工，只需G2運(yùn)行即可滿足要求；

b.如果兩個(gè)車間開工，只需G1運(yùn)行，

c.

如果三個(gè)車間同時(shí)開工，則G1和G2均需運(yùn)行。(1)根據(jù)邏輯要求列真值表111110

0

0

0000

0111101001010011100110111000ABC

G1G2真值表(2)由真值表寫出邏輯式或由卡諾圖可得相同結(jié)果

(3)化簡邏輯式可得：1010010100111001101110000111

0

0

1

0ABC

G1

G2

100011

0

1ABC001001111011110000(4)用“與非”門和“非”門構(gòu)成邏輯電路

由邏輯表達(dá)式畫出卡諾圖，由卡諾圖可知，該函數(shù)不可化簡。ABC001001111011110000(5)畫出邏輯圖G1G2ABC&&&&&&&&&111采用中規(guī)模集成的常用組合邏輯電路設(shè)計(jì)一、選用數(shù)據(jù)選擇器1.抽象2.寫出邏輯表達(dá)式3.變換4.畫出邏輯圖試用四選一數(shù)據(jù)選擇器74LS153實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)———(1)式———(2)式———(3)式例:將（1）式變換成與（2）式對應(yīng)的形式：解:當(dāng)S=0(S=1)時(shí),4選1數(shù)選器的邏輯函數(shù)式為:令A(yù)1=A，

A0=G，

D0=R，

D1=D2