从模电到数电的电子技术课件-dz_chap13

（3-1）电子技术第三章组合逻辑电路数字电路部分（3-2）第三章组合逻辑电路§3.1概述§3.2组合逻辑电路分析基础§3.3组合逻辑电路设计基础§3.4几种常用的组合逻辑组件§3.5利用中规模组件设计组合电路（3-3）§3.1概述逻辑电路组合逻辑电路时序逻辑电路功能：输出只取决于当前的输入。组成：门电路，不存在记忆元件。功能：输出取决于当前的输入和原来的状态。组成：组合电路、记忆元件。（3-4）组合电路的研究内容：分析：设计：给定逻辑图得到逻辑功能分析给定逻辑功能画出逻辑图设计（3-5）§3.2组合逻辑电路分析基础1.由给定的逻辑图逐级写出逻辑关系表达式。分析步骤：2.用逻辑代数或卡诺图对逻辑代数进行化简。3.列出输入输出状态表并得出结论。电路结构输入输出之间的逻辑关系（3-6）例1：分析下图的逻辑功能。&&&ABFABABBABABABABAFBABABABA（3-7）ABF001010100111真值表特点：输入相同为“1”；输入不同为“0”。同或门BAFBABABABAF=1ABF（3-8）例2：分析下图的逻辑功能。&&&&ABFBAABABBABBAABAFBBAABABBAABA）（）（BABA（3-9）ABF000011101110真值表特点：输入相同为“0”；输入不同为“1”。异或门BAFBABAF=1ABF（3-10）1例3：分析下图的逻辑功能。01被封锁1=1BMF&2&3&4A1（3-11）=010被封锁1特点：M=1时选通A路信号；M=0时选通B路信号。M&2&3&4AB1F选通电路（3-12）§3.3组合逻辑电路设计基础任务要求最简单的逻辑电路1.指定实际问题的逻辑含义，列出真值表。分析步骤：2.用逻辑代数或卡诺图对逻辑代数进行化简。3.列出输入输出状态表并得出结论。（3-13）例：设计三人表决电路（A、B、C）。每人一个按键，如果同意则按下，不同意则不按。结果用指示灯表示，多数同意时指示灯亮，否则不亮。1.首先指明逻辑符号取“0”、“1”的含义。2.根据题意列出真值表。ABCF00000010010001111000101111011111真值表三个按键A、B、C按下时为“1”，不按时为“0”。输出是F，多数赞成时是“1”，否则是“0”。（3-14）ABCF00000010010001111000101111011111真值表3.画出卡诺图，并用卡诺图化简：ABC000111100100100111ABACBCCABCABF（3-15）4.根据逻辑表达式画出逻辑图。CABCABF&1&&ABBCF(1)若用与或门实现（3-16）CABCABCABCAB&&&&ABCFCABCABF(2)若用与非门实现（3-17）§3.4几种常用的组合逻辑组件3.4.1编码器所谓编码就是赋予选定的一系列二进制代码以固定的含义。n个二进制代码（n位二进制数）有2n种不同的组合，可以表示2n个信号。一、二进制编码器二进制编码器的作用：将一系列信号状态编制成二进制代码。（3-18）例：用与非门组成三位二进制编码器。---八线-三线编码器设八个输入端为I1I8，八种状态，与之对应的输出设为F1、F2、F3，共三位二进制数。设计编码器的过程与设计一般的组合逻辑电路相同，首先要列出状态表（即真值表），然后写出逻辑表达式并进行化简，最后画出逻辑图。（3-19）I1I2I3I4I5I6I7I8F3F2F10111111100010111111001110111110101110111101111110111100111110111011111110111011111110111真值表86421IIIIF8642IIII87432IIIIF87653IIIIF（3-20）I1I2I3I4I5I6I7I8&&&F3F2F18-3编码器逻辑图86421IIIIF8642IIII87432IIIIF87653IIIIF（3-21）二、二---十进制编码器二---十进制编码器的作用：将十个状态（对应于十进制的十个代码）编制成BCD码。十个输入需要几位输出？四位输入：I0I9输出：F4F1列出状态表如下：432102（3-22）输入F3F2F1F0I00000I10001I20010I30011I40100I50101I60110I70111I81000I9100198983IIIIF76542IIIIF76321IIIIF975310IIIIIF逻辑图略状态表（3-23）3.4.2译码器译码是编码的逆过程，即将某二进制翻译成电路的某种状态。一、二进制译码器二进制译码器的作用：将n种输入的组合译成2n种电路状态。也叫n---2n线译码器。译码器的输入——一组二进制代码译码器的输出——一组高低电平信号（3-24）&&&&1Y0Y2Y3YA1A0S2-4线译码器74LS139的内部线路输入控制端输出（3-25）74LS139的功能表A1A01XX11110000111001101101011010111110S0Y1Y2Y3Y“–”表示低电平有效。（3-26）S1S10A11A10Y11Y12Y13Y10A11A10Y11Y12Y13Y1S20A21A20Y21Y22Y23Y2ccUGND3Y22Y21Y20Y21A20A2S274LS139管脚图一片139种含两个2-4译码器（3-27）例：利用线译码器分时将采样数据送入计算机。0Y1Y2Y3Y0A1AS2-4线译码器ABCD三态门三态门三态门三态门AEBECEDE总线（3-28）0Y1Y2Y3Y0A1AS2-4线译码器ABCD三态门三态门三态门三态门AEBECEDE总线000全为1工作原理：（以A0A1=00为例）数据脱离总线（3-29）二、显示译码器二---十进制编码显示译码器显示器件在数字系统中，常常需要将运算结果用人们习惯的十进制显示出来，这就要用到显示译码器。显示器件：常用的是七段显示器件。bcdefga（3-30）abcdfgabcdefg111111001100001101101e七段显示器件的工作原理：（3-31）显示译码器：11474LS49BCBIDAeabcdfgUccGND74LS49的管脚图消隐控制端（3-32）74LS49的功能表（简表）输入输出显示DABIag10XXXX0000000消隐8421码译码显示字型完整的功能表请参考相应的参考书。（3-33）74LS49与七段显示器件的连接：74LS49是集电极开路，必须接上拉电阻bfacdegbfacdegBIDCBA+5V+5V（3-34）3.4.3加法器11011001+举例：A=1101,B=1001，计算A+B。011010011加法运算的基本规则：(1)逢二进一。(2)最低位是两个数最低位的叠加，不需考虑进位。(3)其余各位都是三个数相加，包括加数被、加数和低位来的进位。(4)任何位相加都产生两个结果：本位和、向高位的进位。用半加器实现用全加器实现（3-35）一、半加器半加运算不考虑从低位来的进位。设：A---加数；B---被加数；S---本位和；C---进位。ABCS0000010110011110真值表BABABASABC（3-36）逻辑图半加器ABCS逻辑符号BABABASABC=1&ABSC（3-37）二、全加器：an---加数；bn---被加数；cn-1---低位的进位；sn---本位和；cn---进位。anbncn-1sncn0000000110010100110110010101011100111111真值表1nnnnnnnnnnnc)baba(c)baba(snn1nnnnnnbac)baba(c（3-38）1n1n1nnnnnnnnnnncscsc)baba(c)baba(snn1nnn1nnnnnnbascbac)baba(cnnnnbabas,bannnnnnbabas半加和：所以，全加和：anbncn-1sncn全加器逻辑图逻辑符号半加器半加器1anbncn-1sncns's'c'c'（3-39）全加器SN74LS183的管脚图114SN74LS1831an1bn1cn-11cn1sn2cn-12cn2sn2an2bnUccGND（3-40）例：用一片SN74LS183构成两位串行进位全加器。D1bncn-1sncn全加器anbncn-1sncn全加器anA2A1B2B1D2C串行进位其它组件：SN74H83---四位串行进位全加器。SN74LS283---四位超前进位全加器。（3-41）3.4.4数字比较器比较器的分类：（1）仅比较两个数是否相等。（2）除比较两个数是否相等外，还要比较两个数的大小。第一类的逻辑功能较简单，下面重点介绍第二类比较器。（3-42）一、一位数值比较器输入输出ABABA=BAB00010010011010011010功能表BABA”“ABBABA”“BABA”“（3-43）&&1ABABABA=BABABABA=B逻辑图逻辑符号BABA”“ABBABA”“BABA”“（3-44）二、多位数值比较器比较原则：1.先从高位比起，高位大的数值一定大。2.若高位相等，则再比较低位数，最终结果由低位的比较结果决定。请根据这个原则设计一下：每位的比较应包括几个输入、输出？（3-45）A、B两个多位数的比较：AiBi两个本位数（AB）i-1（A=B）i-1（AB）i-1低位的比较结果（AB）i（A=B）i（AB）i比较结果向高位输出（3-46）输入输出AiBi(AB)i-1(A=B)i-1(AB)i-1(AB)i(A=B)i(AB)i10φφφ10001φφφ001Ai=Bi输出(AB)i、(A=B)i和(AB)i分别等于(AB)i-1、(A=B)i-1和(AB)i-1每个比较环节的功能表（3-47）四位数码比较器的真值表a3b3100a3=b3a2=b2a1=b1a0=b0010a3=b3a2=b2a1=b1a0b0001a3=b3a2=b2a1=b1a0b0100a3=b3a2=b2a1b1001a3=b3a2=b2a1b1100a3=b3a2b2001a3=b3a2b2100a3b3001比较输入输出a3b3a2b2a1b1a0b0LES(AB)(A=B)(AB)（3-48）根据比较规则，可得到四位数码比较器逻辑式：A=B:BAE)ba)(ba)(ba)(ba(00112233AB:112233223333))(()(babababababaS00112233))()((babababaAB:SEL（3-49）四位集成电路比较器74LS85A3B2A2A1B1A0B0B3B3(AB)L(A=B)L(AB)LABA=BABGNDA0B0B1A1A2B2A3UCC低位进位向高位位进位(AB)L(A=B)L(AB)LABA=BAB（3-50）例1：七位二进制数比较器。（采用两片85）“1”必接好（AB）L（AB）LABA=BABA1B1A0B0A3B3A2B2（A=B）L74LS85（AB）L（AB）LABA=BABA1B1A0B0A3B3A2B2（A=B）L74LS85(1)(2)a3a2a1a0a6a5a4Ab3b2b1b0b6b5b4B高位片低位片（3-51）例2：设计三个四位数的比较器，可以对A、B、C进行比较，能判断：(1)三个数是否相等。(2)若不相等，A数是最大还是最小。比较原则：先将A与B比较，然后A与C比较，若A=BA=C，则A=B=C；若ABAC，则A最大；若AB