数字电子技术基础 chapt03.ppt

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1、3.1 概述 一、定义,电路任意时刻的输出信号仅取决于该时刻的输入信号，与输入信号作用前电路的状态无关。,输入逻辑变量,输出逻辑变量,第三章 组合逻辑电路,Y1=f1(a1,a2an) Y2=f2(a1,a2an) . Ym=fm(a1,a2an),Y=F(A),二、逻辑功能的描述,3.1 概述,3.2 组合逻辑电路的分析方法,通过分析找出电路的逻辑功能,已知逻辑电路,列出真值表 或功能表,适当的化简 与变换,写出逻辑表达式,分析其逻辑功能,3.2 组合逻辑电路的分析方法(1),例1：试分析下列组合逻辑电路的功能：,2、列真值表,3、分析逻辑功能 奇偶校验器：A、B、C中有奇数个“1”，输出为

2、“1”；A、B、C中有偶数个“1”，输出为“0”；,0,1,1,0,1,0,0,1,3.2 组合逻辑电路的分析方法(2),BCD码奇偶形成器及奇偶校验器,发 送 器,接 送 器,B0,B3,B2,B1,E,P,3.2 组合逻辑电路的分析方法(3),例2：试分析下列组合逻辑电路的功能：,3.2 组合逻辑电路的分析方法(4),1 ,0,0 0 0,0 0 1,0 1 0,0 1 1,D0,D1,D2,D3,3.2 组合逻辑电路的分析方法(5),四选一数据选择器,Y,A1,A0,D0,D1,D2,D3,数据输出端,地址输入端,数据输入端,选通端、使能端控制端：低电平有效,3.2 组合逻辑电路的分析方

3、法(6),八选一数据选择器,Y,A1,A0,D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,A2,3.2 组合逻辑电路的分析方法(7),八选一数据选择器 功能表,3.2 组合逻辑电路的分析方法(8),3.3 组合逻辑电路的设计（综合）,按照给定具体的逻辑问题设计出最简单的逻辑电路,逻辑抽象,适当的化简 与变换,写出逻辑 表达式,列出真值表 或功能表,选择合适的 器件实现,画出其 电路图,1、确定输入、输出逻辑变量的个数 2、确定输入、输出逻辑变量的含义 3、根据逻辑关系列出真值表或功能表,1、SSI的设计 2、MSI的设计 3、PLD的设计,3.3 组合逻辑电路的设计(1),例1：试设计一个多

4、数表决电路（三人表决电路）,输入逻辑变量 A、B、C 1 ： 同意 0： 不同意,输出逻辑变量Y： 1 ： 通过 0 ：不通过,1、逻辑抽象,2、列出真值表,3、写出逻辑表达式,0,0,0,1,0,1,1,1,3.3 组合逻辑电路的设计(2),4、适当的化简与变换,=AB+AC+BC,3.3 组合逻辑电路的设计(3),1）SSI实现（与非门）：,5、选择合适的器件实现，画出电路图,Z=AB+AC+BC,&,&,&,&,A,B,C,Z,3.3 组合逻辑电路的设计(4),2）MSI实现（四选一数据选择器）,令 =0,令A1=A，A2=B，Y=Z,可得：D0=0，D1=D2=C，D3=1,3.3 组

5、合逻辑电路的设计(5),四选一数据选择器,Y,A1,A0,D0,D1,D2,D3,Z,B,C,A,1,3.3 组合逻辑电路的设计(6),3.4 若干常用的组合逻辑电路,制成标准化的中规模集成电路产品,编码器、译码器、数据选择器、数值比较器、加法器、函数发生器、奇偶校验器,3.4.1 编码器,将不同的事物用二进制代码表示的电路,一、普通编码器,I0,8线3线编码器,I1,I2,I3,I4,I5,I6,Y2,I7,Y1,Y0,3.4 若干常用的组合逻辑电路(1),8线3线编码器功能表,Y2=I4+I5+I6+I7,Y1=I2+I3+I6+I7,Y0=I1+I3+I5+I7,0 0 0,0 0 1,

6、0 1 0,0 1 1,1 0 0,1 0 1,1 1 0,1 1 1,3.4 若干常用的组合逻辑电路(2),Y2=I4+I5+I6+I7,Y1=I2+I3+I6+I7,Y0=I1+I3+I5+I7,1,1,1,3.4 若干常用的组合逻辑电路(3),8线3线优先编码器功能表,二、优先编码器,3.4 若干常用的组合逻辑电路(4),三、功能扩展,S为选通端：S=0，编码器禁止工作；S=1编码器正常工作,YS为无编码信号输入端： YS=0，有编码信号输入； YS =1，无编码信号输入,YEX为编码输出信号有效端： YEX =1，编码输出信号有效； YEX =0，编码输出信号无效,3.4 若干常用的组

7、合逻辑电路(5),四、中规模集成编码器 1、8线3线优先编码器（74LS148）P108,8线3线优先编码器 74LS148,1 1 0 0 1 1 1 1 0,1 0 0 0 1,0 0 1 1 0 0 0 1 0,0 0 1 0 1,0 0 0 1 0 1 1 1 1,1 1 1 1 1,1 1 1 1 1 1 1 1 0,1 1 1 1 0,3.4 若干常用的组合逻辑电路(6),2、二十进制优先编码器（74LS147）P110,3.4 若干常用的组合逻辑电路(7),3.4.2 译码器,将二进制代码译成对应的输出的高、低电平信号的电路 ；是编码的反操作,一、二进制译码器,二进制译码器 二十

8、进制译码器 显示译码器,1、原理图,3.4 若干常用的组合逻辑电路(8),3线8线译码器真值表,电路图如P111,3.4 若干常用的组合逻辑电路(9),&,&,1,A2,A1,A0,S1,否则，,3.4 若干常用的组合逻辑电路(10),A0,3线8线译码器,A1,A2,2、中规模集成3线8线译码器（74LS138）,S1,1 1 0 1 1 1,1 1 1 1 1 1 1 1,1 1 0 1 0 1,1 1 1 1 1 1 1 1,1 1 0 1 0 0,1 0 1 1 1 1 1 1,0 1 0 1 0 0,1 1 1 1 1 0 1 1,0 1 1 0 0 0,1 1 1 1 1 1 1

9、1,3.4 若干常用的组合逻辑电路(11),3、译码器设计组合逻辑函数,推论1：3线8线译码器辅以适当门电路可实现任何三变量的多输出逻辑函数,推论2：n线2n线译码器辅以适当门电路可实现任何n变量的多输出逻辑函数,3.4 若干常用的组合逻辑电路(12),例如：试利用3线8线译码器74LS138设计多输出的组合逻辑函数,3.4 若干常用的组合逻辑电路(13),A0,3线8线译码器,A1,A2,S1,A,B,C,1,&,&,Z1,Z2,3.4 若干常用的组合逻辑电路(14),二十进制译码器,A0,A1,A2,二、中规模集成二十进制译码器（74LS42）,A3,3.4 若干常用的组合逻辑电路(15)

10、,三、显示译码器,1、七段字符显示器 1）发光二极管（LED）,a,b,c,d,e,f,g,D.P,3.4 若干常用的组合逻辑电路(16),共阴极驱动：,0,1,3.4 若干常用的组合逻辑电路(17),共阳极驱动：,0,1,3.4 若干常用的组合逻辑电路(18),3.4 若干常用的组合逻辑电路(19),2）液晶显示器（LCD）,a,b,c,d,e,f,g,2、BCD七段显示译码器,BCD 七 段 显 示 译 码 器,A3,A1,A2,A0,a,b,c,d,e,f,g,0 0 0 0,0 0 0 1,0 0 1 0,0 0 1 1,3.4 若干常用的组合逻辑电路(20),BCD七段显示译码器真值

11、表,电路图如P118,3.4 若干常用的组合逻辑电路(21),3、中规模集成BCD七段显示译码器(74LS48),A0,BCD七段显示译码器,A1,A2,Ye,Yd,Yc,Yb,Yf,Ya,Yg,A3,试灯端：为“0”时，显示器全亮，显示 “8”,灭零输入端：为“0”时且A3A2A1A0=0000，显示器全灭，不显示 “0”,灭灯输入端：为“0”时 显示器全灭,灭零输出端：灭零输入端为“0”时且A3A2A1A0=0000，输出为“0”,3.4 若干常用的组合逻辑电路(22),4、74LS48的应用,3.4 若干常用的组合逻辑电路(23),3.4.3 加法器,二进制之间的算术运算都是化做若干步加

12、法运算进行，因此加法器是构成算术运算器（AU）的基本单元,一、1位加法器,1、半加器,不考虑来自低位的进位将两个二进制相加,HA,A,B,S,CO,0 0,1 0,1 0,0 1,CO=AB,3.4 若干常用的组合逻辑电路(24),CO=AB,=1,&,A,B,S,CO,HA,3.4 若干常用的组合逻辑电路(25),2、全加器,考虑来自低位的进位，将两个二进制数和来自低位的进位3个数相加,FA,A,B,S,CO,0 0,1 0,1 0,0 1,CI,1 0,0 1,0 1,1 1,3.4 若干常用的组合逻辑电路(26),S,0,A,10,00,11,01,BCI,1,1,1,1,1,0,0,0

13、,0,3.4 若干常用的组合逻辑电路(27),CO,0,A,10,00,11,01,BCI,1,1,1,1,1,0,0,0,0,=AB+ACI+BCI,3.4 若干常用的组合逻辑电路(28),3.4 若干常用的组合逻辑电路(29),二、多位加法器,1、串行进位加法器,A3A2A1A0+B3B2B1B0=S3S2S1S0,3.4 若干常用的组合逻辑电路(30),2、超前进位加法器,Si直接由Ai与Bi构成，不由各进位信号产生，可提高运算速度。,3.4 若干常用的组合逻辑电路(31),P124 图3、30,3.4 若干常用的组合逻辑电路(32),三、中规模集成四位超前进位全加器 （74LS283，

14、74LS83）,四位超前进位全加器,A3,A2,A1,A0,B3,B2,B1,B0,CI,CO,S3,S2,S1,S0,0 1 0 1 1 0 1 0 0,0 1 1 1 1,0 0 1 1 0 1 1 0 0,0 1 0 0 1,1 1 1 0 0 1 1 1 1,1 1 1 1 0,3.4 若干常用的组合逻辑电路(33),四、中规模集成四位超前进位全加器的应用,1、设计组合逻辑电路,例如、试设计一个代码转换电路，将BCD码转换为余3码。,Y3Y2Y1Y0=DCBA+0011,3.4 若干常用的组合逻辑电路(34),四位超前进位全加器,A3,A2,A1,A0,B3,B2,B1,B0,CI,C

15、O,S3,S2,S1,S0,Y3 Y2 Y1 Y0,D C B A,0 0 1 1 0,3.4 若干常用的组合逻辑电路(35),2、构成全减器,X3X2X1X0-Y3Y2Y1Y0,=X3X2X1X0+-Y3Y2Y1Y0补码,3.4 若干常用的组合逻辑电路(36),四位超前进位全加器,A3,A2,A1,A0,B3,B2,B1,B0,CI,CO,S3,S2,S1,S0,X3 X2 X1X0,T3 T2 T1 T0,Y3Y2Y1Y0,1,1,1,1,1,D,1 0 0 1 0 1 1 1,1 0 0 1 0,0 0 1 1 0 1 1 1,0 1 1 0 0,3.4 若干常用的组合逻辑电路(37),

16、3、构成全加/全减器,U=0，做加法 Bi=Yi,U=1，做减法 Bi=,Ai=Xi,CI=U,Ti=Si,3.4 若干常用的组合逻辑电路(38),四位超前进位全加器,A3,A2,A1,A0,B3,B2,B1,B0,CI,CO,S3,S2,S1,S0,X3 X2 X1X0,T3 T2 T1 T0,Y3Y2Y1Y0,=1,=1,=1,=1,U,D,=1,3.4 若干常用的组合逻辑电路(39),3.4.4 数值比较器,比较两个二进制数的大小的逻辑电路,一、1位数值比较器,0 1 0,0 0 1,1 0 0,0 1 0,比较两个一位二进制数的大小的逻辑电路,=AB,P169图3.3.31,3.4 若

17、干常用的组合逻辑电路(40),3.4 若干常用的组合逻辑电路(41),二、多位数值比较器,A3B3,100,A3=B3,A2B2,100,A3=B3,A2=B2,A1B1,100,A3=B3,A2=B2,A1=B1,A0B0,100,A3=B3,A2=B2,A1=B1,A0=B0,010,A3=B3,A2=B2,A1=B1,A0B0,001,A3=B3,A2=B2,A1B1,001,A3=B3,A2B2,001,A3B3,001,如P126图3、33,3.4 若干常用的组合逻辑电路(42),三、中规模集成四位数值比较器（CC14585）,四位数值比较器,A3,A2,A1,A0,B3,B2,B1,B0,Y(AB),Y(A=B),Y(AB),I(AB),I(A=B),I(AB),3.4 若干常用的组合逻辑电路(43),组合逻辑电路的竞争与冒险,74LS148扩展为16线-4线编码器 74LS138扩展为4线16译码器 CC14585扩展为8位数值比较器 试用74LS283设计一个BCD码加法器 试用74LS138设计一位二进制数的全减器 试用双四选一设计一个两位二进制数的全加器,习题课：MSI的应用与扩展,