数字电子技术第四章(阎石第六版)

《数字电子技术基础》第六版第四章组合逻辑电路《数字电子技术基础》第六版4.1概述一、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《数字电子技术基础》第六版二、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《数字电子技术基础》第六版4.2组合逻辑电路的分析方法所谓分析给定的组合逻辑电路，就是要通过分析找出电路的逻辑功能。《数字电子技术基础》第六版4.2组合逻辑电路的分析方法一般从逻辑函数式不能立刻看出电路的逻辑功能和用途，需转化为真值表的形式。《数字电子技术基础》第六版4.3组合逻辑电路的设计方法一、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、设计验证七、工艺设计《数字电子技术基础》第六版设计举例：•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《数字电子技术基础》第六版设计举例：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''''''《数字电子技术基础》第六版设计举例：3.选用小规模SSI器件4.化简5.画出逻辑图AGRGRAGARZ'''与或形式与非-与非形式与或非形式《数字电子技术基础》第六版4.4若干常用组合逻辑电路4.4.1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《数字电子技术基础》第六版一、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《数字电子技术基础》第六版753107632176542IIIIYIIIIYIIIIY《数字电子技术基础》第六版二、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I0I1I2I3I4I5I6I7Y2Y1Y0XXXXXXX1111XXXXXX10110XXXXX100101XXXX1000100XXX10000011XX100000010X10000000011000000000045672IIIIY《数字电子技术基础》第六版实例：74HC148低电平选通输入端选通输出端扩展端《数字电子技术基础》第六版输入输出1XXXXXXXX11111011111111111010XXXXXXX0000100XXXXXX01001100XXXXX011010100XXXX0111011100XXX01111100100XX011111101100X01111111101000111111111110'''''''''01234567SIIIIIIII'''012YYY''EXSYY反码输出《数字电子技术基础》第六版状态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义''EXSYY《数字电子技术基础》第六版三、二-十进制优先编码器•将用反码形式编成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《数字电子技术基础》第六版4.4.2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《数字电子技术基础》第六版真值表逻辑表达式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0(0V)1(3V)1(3V)3.7V0.7V0V最小项译码器《数字电子技术基础》第六版集成译码器实例：74HC138低电平输出附加控制端123SSSS'')(iimSY《数字电子技术基础》第六版3线-8线译码器74HC138的逻辑框图及实物图逻辑框图实物图《数字电子技术基础》第六版74HC138的功能表：输入输出S1A2A1A00XXXX11111111X1XXX1111111110000111111101000111111101100101111101110011111101111010011101111101011101111110110101111111011101111111''32SS''''''''01234567YYYYYYYY《数字电子技术基础》第六版二、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)9~0(''imYii《数字电子技术基础》第六版二-十进制译码器的真值表《数字电子技术基础》第六版三、显示译码器•1.七段字符显示器：由7段可发光的线段（发光二极管）拼合而成。•（LED/LCD）《数字电子技术基础》第六版•2.BCD七段字符显示译码器（代码转换器）7448输入输出数字A3A2A1A0YaYbYcYdYeYfYg字形000001111110100010110000200101101101300111111001401000110011501011011011601100011111701111110000810001111111910011110011101010000110111101100110011211000100011131101100101114111000011111511110000000《数字电子技术基础》第六版真值表卡诺图《数字电子技术基础》第六版BCD－七段显示译码器7448的逻辑图'''''''''''''''''''''''''')()()()()()()(0121230112023012012012012012230120121302130123AAAAAAYAAAAAAAYAAAYAAAAAAAAAYAAAAAYAAAAAAAAYAAAAAAAAYgfedcba《数字电子技术基础》第六版附加控制端的功能和用法•灯测试输入•时，七段数码管同时亮，检查各段能否正常发光，平时应置•灭零输入：置0时可将整数位或小数位多余的零熄灭。•灭灯输入/灭零输出：双功能输入输出端。•，无论输入状态是什么，数码管熄灭。•，表示译码器将本来应该显示的零熄灭了'LT'0LT'1LT'RBI''RBOBI0'BI0'RBO《数字电子技术基础》第六版例：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'RBI'RBO'RBO'RBI'RBO'RBI《数字电子技术基础》第六版《数字电子技术基础》第六版《数字电子技术基础》第六版4.4.3数据选择器一、二选一数据选择器SELABY00000011010001111000101011011111BLSEASELY《数字电子技术基础》第六版)]()()()([''''01301201101011AADAADAADAADSYA1A0Y11XX0000D10001D11010D12011D13二、“双四选一”，74HC153•分析其中的一个“四选一”'1S《数字电子技术基础》第六版4.4.4加法器一、1位加法器1.半加器，不考虑来自低位的进位，将两个1位的二进制数相加输入输出ABSCO0000011010101101ABCOBAS《数字电子技术基础》第六版2.全加器：将两个1位二进制数及来自低位的进位相加输入输出ABCISCO0000000110010100110110010101011100111111'''''''''''''')()(CIACIBBACOABCICIABCIBACIBAS74LS18374HC183画卡诺图写函数表达式（与或非式）《数字电子技术基础》第六版二、多位加法器1.串行进位加法器优点：简单缺点：慢iiiiiiiiiiiiCIBABACOCIBASCOCI))(()()()()(1《数字电子技术基础》第六版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《数字电子技术基础》第六版思考：已知X是3位二进制数（其值小于等于5），试实现Y=3X并用7段数码管进行显示?Y=3X？D2D1D0《数字电子技术基础》第六版4.4.5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')(')('')(')(),,(,),(,),(BAYBABABAYBABABAABYABBABABABABA10110101或同为则则《数字电子技术基础》第六版二、多位数值比较器1.原理：从高位比起，只有高位相等，才比较下一位。例如：')()()('''')('''''''''')()()()()()()()()()()()(BABABABABAYYYBABABABAYBABABABABABABABABABAYBBBBAAAA001122330011223311223322333301230123和比较《数字电子技术基础》第六版来自低位的比较结果。没有来自低位的比较结果时应令其分别为“0”、“1”、“0”《数字电子技术基础》第六版4.5层次化和模块化的设计方法•层次化自顶向下：对整个设计任务进行分层、分块划分，降低每层的复杂度，简化每个模块的功能。自底向上：对每一个有限复杂度的模块进行实现或调用。•模块化将经过设计和验证的逻辑电路封装成为模块，反复使用。两种方法往往一起使用，将电路逐级分解为若干简单的模块，再将这些模块设计好并连接起来。《数字电子技术基础》第六版•利用附加控制端进行扩展例：用74HC138（3线—8线译码器）4线—16线译码器例4.5.2《数字电子技术基础》第六版''iimZD3=1D3=0《数字电子技术基础》第六版)()()()('''''''''''AGAGRGARGARRAGRAGGRAAGRGARZ1)]()()()([''''01301201101011AADAADAADAADSY例4.5.4用4选1数据选择器实现例4.3.1交通信号灯监视电路《数字电子技术基础》第六版•一般，具有n位地址输入的数据选择器，可以实现任何形式的n+1个变量以下的逻辑函数。•例：用8选1数据选择器74HC151产生三变量逻辑函数𝒁=𝑨′𝑩′𝑪′+AC+𝑨′BC《数字电子技术基础》第六版4.6可编程逻辑器件（PLD,ProgrammableLogicDevice）一、概述1.数字集成电路从功能上有分为