组合逻辑电路

（第4章-1）第四章组合逻辑电路§4.1概述§4.4组合逻辑电路中的竞争-冒险现象§4.2组合逻辑电路的分析方法和设计方法§4.3若干常用的组合逻辑电路（第4章-2）第四章组合逻辑电路本章要求：1.熟练掌握组合逻辑电路的分析方法和设计方法；2.掌握标准化的中规模集成器件的逻辑功能、使用方法，能运用这些器件设计出任何其他逻辑功能的组合逻辑电路；3.了解逻辑电路中的竞争-冒险现象。（第4章-3）逻辑电路组合逻辑电路时序逻辑电路现时的输出仅取决于现时的输入除与现时输入有关外还与原状态有关§4.1概述（第4章-4）一、组合逻辑电路的特点1.从功能上2.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4.1概述（第4章-5）二、逻辑功能的描述组合逻辑电路1a2ana1y2ymy组合逻辑电路的框图)(AFY）aa(afy)aa(afy)aa(afynmmnn2121222111（第4章-6）1.由给定的逻辑图写出逻辑关系表达式。4.2.1组合逻辑电路的分析方法2.用逻辑代数或卡诺图对逻辑表达式进行化简。3.列出输入输出状态真值表。电路结构逻辑功能§4.2组合逻辑电路的分析方法和设计方法4.分析逻辑功能。（第4章-7）例1：分析下图的逻辑功能。&&&&ABFBAABABBABBAABAFBBAABABBAABA）（）（BABA1.写出逻辑表达式2.化简（第4章-8）ABF000011101110真值表输入相同输出为“0”，输入相异输出为“1”，称为“异或”逻辑关系。这种电路称“异或”门。=1BABABAF3.写真值表4.分析逻辑功能（第4章-9）(1)写出逻辑式例2：分析下图的逻辑功能.AB.Y=ABAB.A•B化简&&11.BAY&AB=AB+AB（第4章-10）(2)列逻辑状态表Y=AB+AB(3)分析逻辑功能输入相同输出为“1”,输入相异输出为“0”,称为“判一致电路”(“同或门”),可用于判断各输入端的状态是否相同。=AB逻辑式=1ABY逻辑符号=ABABY001100100111（第4章-11）Y2&&&&&&&&&&D1111CBAY1Y0例3：试分析图示电路的逻辑功能，指出该电路的用途。解：1.根据逻辑图写出逻辑式DBADCDBADCY2ACDBCDCBDACDBCDCBDY1BDCDBDCDY0（第4章-12）输入输出DCBAY2Y1Y00000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111001001001001001001010010010010010100100100100100功能分析：当D、C、B、A表示的二进制数小于或等于5时，Y0为1，当这个二进制数在6和10之间时Y1为1，当这个二进制数大于或等于11时Y2为1。故这是一个判别输入的4位二进制数数值范围的电路。2.列出真值表（第4章-13）4.2.2组合逻辑电路的设计方法根据逻辑功能要求逻辑电路设计(1)由逻辑要求，列出逻辑状态表(2)由逻辑状态表写出逻辑表达式(3)简化和变换逻辑表达式(4)画出逻辑图设计步骤如下：（第4章-14）例1：设计一个监视交通信号灯状态的逻辑电路如果信号灯出现故障，Z为1RAGZ（第4章-15）1.抽象•输入变量:红（R）、黄（A）、绿（G）•输出变量：故障信号（Z）2.写出逻辑表达式输入变量输出RAGZ00010010010001111000101111011111RAGRAGGRAAGRGARZ''''''（第4章-16）3.选用小规模SSI器件4.化简5.画出逻辑图AGRGRAGARZ'''用与或门实现用与非门实现AGRGRAGARZ...（第4章-17）多输出组合逻辑电路的设计多输出组合逻辑电路是指具有两个或两个以上的输出逻辑变量的组合逻辑电路。例2：设计一个故障指示电路，具体要求为：（1）两台电动机同时工作时，绿灯亮；（2）一台电动机发生故障时，黄灯亮；（3）两台电动机同时发生故障时，红灯亮。（第4章-18）BAF绿BABABAF黄ABF红解：1.设定A、B分别表示两台电动机这两个逻辑变量，F绿、F黄、F红分别表示绿灯、黄灯、红灯；且用0表示电动机正常工作，1表示电动机发生故障；1表灯亮，0表示灯灭2.建立真值表:按设计要求可得下表所列的真值表ABF绿F黄F红00100010101001011001（第4章-19）3.根据真值表求得输出逻辑函数的表达式BAF绿BABABAF黄ABF红4.化简上述逻辑函数表达式，并转换成适当的形式。由于上述逻辑函数的表达式都是最简了，所以不用再化简。（第4章-20）5.根据逻辑函数表达式画出逻辑电路图如下示。逻辑电路图BABABAF黄ABF红BAF绿（第4章-21）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。分类：1.普通编码器2.优先编码器（第4章-22）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输入输出I0I1I2I3I4I5I6I7Y2Y1Y01000000000001000000001001000000100001000001100001000100000001001010000001011000000001111''''''''''''''''''''''''''''012345670123456701234567012345672IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIY（第4章-23）利用无关项化简，得：753107632176542IIIIYIIIIYIIIIY（第4章-24）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）输入输出I0I1I2I3I4I5I6I7Y2Y1Y0XXXXXXX1111XXXXXX10110XXXXX100101XXXX1000100XXX10000011XX100000010X10000000011000000000045675676772IIIIIIIIIIY''''''45672IIIIYBABAA'（第4章-25）低电平实例：74HC148附加输出信号（第4章-26）选通信号'''''''''''''''])[(])[(])[(SIIIIIIIIIIYSIIIIIIIIYSIIIIY6421643567054234567145672'')(45672IIIIY选通信号''])[(SIIIIY45672（第4章-27）附加输出信号''''''''''''''''''''''])[(])[()(SIIIIIIIISSIIIIIIIIYSIIIIIIIIYEXS012345670123456701234567为0时，电路工作无编码输入为0时，电路工作有编码输入（第4章-28）输入输出1XXXXXXXX11111011111111111010XXXXXXX0000100XXXXXX01001100XXXXX011010100XXXX0111011100XXX01111100100XX011111101100X01111111101000111111111110'''012YYY''EXSYY''''''''76543210IIIIIIIIS,反码输出（第4章-29）状态11不工作01工作，但无输入10工作，且有输入00不可能出现附加输出信号的状态及含意''EXSYY（第4章-30）解：根据题意，该编码器输入信号与编码输出的关系如下：，1111015A，011107A，010105A，1101013A，1110014A，100008A，011006A，000000A......Z3Z2Z1Z0Z0Z2Z1Z3A15A0A6A7A8A14......16线—4线编码器注意要求原码输出例：4.3.1用两片74LS148接成16线－4线编码器，将A0~A1516个低电平输入信号编为0000~111116个4位二进制代码。其中A15的优先权最高,A0的优先权最低。（第4章-31）※因原码输出，故输出应反相，并将两片的输出相或作低位输出。≥1≥1≥1Z2Z1Z0111111※第1片优先级高，只有当A15～A8均无信号输入时，第2片才能工作，故将第1片的接第2片的。SYS※第1片的S端接0，表示第1片始终正常工作。74LS148(1)74LS148(2)※因每片只有8个输入，故16个输入分别接2片。15A8A…7A0A…SYSYSS012YYYYEX012YYYYEX01234567IIIIIIII01234567IIIIIIII1Z3※当对A15～A8编码时，，当对A7～A0编码时，最高位输出Z3=0，故可用第1片的YEX作最高位编码输出。1,03ZYEX工作有输出工作无输出0110EXSEXSYYYY（第4章-32）先非后或等于先与后非ABBA&≥11174LS148(1)01234567IIIIIIII012YYYYEXSSY15A8A…74LS148(2)01234567IIIIIIII012YYYYEXSSY7A0A…1&&&Z3Z2Z1Z00101,0,1)1()反碼(010)2(,0:012330125ZZZZZYYYYAEX原码的此时片而的则片例（第4章-33）（第4章-34）题4.8用4片74LS148接成32线－5线优先编码器。输入低电平有效，原码输出。解：根据题意，该编码器输入信号与编码输出的关系如下：，11111031A，11000024A...，0011107A，0000000A...Z4Z3Z2Z1Z0，10111023A，10000016A...，01111015A，0100008A...Z0Z2Z1Z3A31A0A30Z4...32线—5线编码器（第4章-35）※因原码输出，故将两片的输出相与非，作低位编码输出。※第1片优先级高，将前片的接后片的。SYS※高位编码输出的设计3131321214EXEXEXEXEXEXEXEXYYYYZYYYYZ31A24A23A16A（1）7I012YYYYEXSSY0I......（2）7I012YYYYEXSSY0I......（3）7I012YYYYEXSSY0I......（4）7I012YYYYEXSSY0I......15A8A7A0AYEX1YEX2YEX3YEX4Z4Z3011111101110110101111000其它××此为4—2线编码关系（第4章-36）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''~19II'9I'0I二一十进制优先编码器74LS147逻辑图和功能表见P173（第4章-37）'EXY（第4章-38）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线译码器输入输出A2A1A0Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y00000000000100100000010010000001000110000100010000010000101001000001100100000011110000000（第4章-39）真值表逻辑表达式：70127201221012100120mAAAYmAAAYmAAAYmAAAY...'''''''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0011Y（第4章-