第7章门电路和组合逻辑电路.ppt

《第7章门电路和组合逻辑电路.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第7章门电路和组合逻辑电路.ppt（48页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、7.1 分立元件门电路简介分立元件门电路简介7.2 TTL TTL集成门电路集成门电路7.3 MOS MOS门电路门电路7.4 组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的分析7.6 常用数字集成组合逻辑电路常用数字集成组合逻辑电路7.5 组合逻辑电路的设计组合逻辑电路的设计第第7 7章章 门电路和组合逻辑电路门电路和组合逻辑电路第第7 7章章 目录目录已知组合逻辑电路图，确定它们的逻辑功能。已知组合逻辑电路图，确定它们的逻辑功能。分析步骤：分析步骤：（1）根据逻辑图，写出逻辑函数表达式）根据逻辑图，写出逻辑函数表达式 （2）对逻辑函数表达式化简）对逻辑函数表达式化简 （3）根据最简表达式列出真值表）根据

2、最简表达式列出真值表 （4）由真值表确定逻辑电路的功能）由真值表确定逻辑电路的功能组合逻辑电路：组合逻辑电路：逻辑电路在某一时刻的输出状态仅逻辑电路在某一时刻的输出状态仅 由该时刻电路的输入信号所决定。由该时刻电路的输入信号所决定。7.4 组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的分析第第7章章 7.4&1例例:分析下图逻辑电路的功能。分析下图逻辑电路的功能。&1&ABYABABABY=AB AB=AB+AB真值表真值表A B Y0 0 10 1 01 0 01 1 1功能功能:当当A、B取值相同时，取值相同时，输出为输出为1,是同或电路。是同或电路。AB=Y第第7章章 7.4例例:分析下图逻辑电路的功

3、能。分析下图逻辑电路的功能。Y1=A+B=A BY3=A+B=A BY2=A+BA+B+=(A+B)(A+B)=AB+AB真值表真值表A B Y10 0 00 1 01 0 11 1 0Y2Y31 00 10 01 0功能功能:当当 AB 时时,Y1=1;当当 A111&例例:分析下图逻辑电路的功能。分析下图逻辑电路的功能。&ABFAB=AB+AB异或门真值表异或门真值表A B F0 0 00 1 11 0 11 1 0功能功能:当当A、B取值不相同时，取值不相同时，输出为输出为1。是异或门。是异或门。AB=1F&AABBABAABBABF=AABAAB+AABBAB=A(A+B)+B(A+B

4、)例题例题第第1111章章1111 3 3一、举例例例1、ABZ=1CL=1A BC L00000011010101101001101011001111真值表真值表逻辑功能：逻辑功能：三位奇偶校验电路三位奇偶校验电路 或三位判奇电路或三位判奇电路000逻辑表达式：逻辑表达式：例例2 2：试分析图所示逻辑电路的功能：试分析图所示逻辑电路的功能。因此该电路为少数服从多数电因此该电路为少数服从多数电路，称表决电路。路，称表决电路。（1 1）逻辑表达式）逻辑表达式（2 2）真值表）真值表（3 3）判断：）判断：多数输入变量为多数输入变量为1 1，输出，输出F F为为1 1；多数输入变量为多数输入变量为

5、0 0，输出，输出 F F为为0 0A B C F0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1真值表真值表F0=A1 A0 F1=A1 A0 F2=A1 A0 F3=A1 A0 F1=A1A0F3=A1A0F2=A1A0F0=A1A0图3-2A1A0F3F2F1F011&例例3 分析图3-2逻辑功能2、列真值表、列真值表A1 A0 F0 F1 F2 F3 0 00 1101 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 13、确定逻辑功能、确定逻辑功能对应对应A1A0的任意组合的任意组合F0、F1、F2、F3

6、中只中只有一个为有一个为1，其余都为，其余都为0，说明输出为高，说明输出为高电平有效。电平有效。只要观察输出状态就知道输入代码值，只要观察输出状态就知道输入代码值，这种电路称作译码电路。这种电路称作译码电路。综上所述，该电路为高电平有效的译码综上所述，该电路为高电平有效的译码器电路。器电路。1、写表达式、写表达式2、列真值表、列真值表A1 A0F0 00 11 01 1D0D1D2D3A0A1FD0D1D2D3 111&例例4 分析图3-4逻辑功能3.确定逻辑功能确定逻辑功能由由表表2看看出出，A1A0=00时时，F=D0；A1A0=01时时，F=D1；A1A0=10时时，F=D2；A1A0=

7、11时时，F=D3。即即给给A1A0赋赋以以不不同同代代码码值值，输输出出端端即即可可获获得得相相应应的的输输入入值值DI，故故此此电电路路具具有有选选择择数数据据输输入功能。入功能。根据给定的逻辑要求，设计出逻辑电路图。根据给定的逻辑要求，设计出逻辑电路图。设计步骤：设计步骤：（1）根据逻辑要求，定义输入输出逻辑变）根据逻辑要求，定义输入输出逻辑变 量，列出真值表量，列出真值表 （2）由真值表写出逻辑函数表达式）由真值表写出逻辑函数表达式 （3）化简逻辑函数表达式）化简逻辑函数表达式 （4）画出逻辑图）画出逻辑图7.5 组合逻辑电路的设计组合逻辑电路的设计第第7章章 7.5三三人人表表决决电

8、电路路例：设计三人表决电路例：设计三人表决电路10A+5VBCRY第第7章章 7.5ABC00011110011275346001110010ABCY00000001101110001111010010111011真值表真值表Y=AB+AC+BC=AB+AC+BC=AB AC BC第第7章章 7.5三人表决电路三人表决电路10A+5VBCRY=AB AC BCY&第第7章章 7.5例：设计一个可控制的门电路，要求：当控制端例：设计一个可控制的门电路，要求：当控制端 E=0时，输出端时，输出端 Y=AB；当；当E=1时，输出端时，输出端 Y=A+B控制端控制端EABY00000001101110

9、001111010010111011真值表真值表输入输入输出输出EAB00011110011275346001110010Y=EB+EA+AB第第7章章 7.5&EABY1例:电灯控制电路要求：在三个不同的位置控制同一盏电灯，任何一个开关拨要求：在三个不同的位置控制同一盏电灯，任何一个开关拨动都可以使灯发生状态改变。即：原来如果灯亮，任意拨动动都可以使灯发生状态改变。即：原来如果灯亮，任意拨动一个开关，灯灭；原来如果灯亮，任意拨动一个开关，灯亮。一个开关，灯灭；原来如果灯亮，任意拨动一个开关，灯亮。(1):设输入为三个开关的状设输入为三个开关的状态，用态，用A,B,C表示，每个开关表示，每个开

10、关的状态为的状态为0,1两种两种;输出为灯的状态，用输出为灯的状态，用L表示，表示，设设0为亮，为亮，1为灭为灭.列写真值表列写真值表写出表达式写出表达式并简化并简化画逻辑电路图画逻辑电路图确定输入、输出确定输入、输出列出真值表列出真值表ABCL00001111001110010110001101010101ABCL00001111001100110101010101101001(2)化简整理化简整理ABC00011110011111(3)逻辑图逻辑图ABC&1L111化为与非式化为与非式ABC&L=1=1ABCL111例例 用与非门设计一个监控信号灯工作状态电路，信号用与非门设计一个监控信号

11、灯工作状态电路，信号灯由红、黄、绿三盏灯组成。正常情况下任意时刻灯由红、黄、绿三盏灯组成。正常情况下任意时刻一灯亮，其他二灯灭；其他五种情况属故障状态，一灯亮，其他二灯灭；其他五种情况属故障状态，并发出故障指示。并发出故障指示。正常状态正常状态故障状态故障状态1、用、用0、1对变量赋值对变量赋值取红、黄取红、黄;绿三盏灯的绿三盏灯的状态为输入变量状态为输入变量,分别分别用用R、A、G表示表示,并规并规定灯亮时为定灯亮时为1,不亮时为不亮时为0取故障信号为输出变量取故障信号为输出变量,以以F表示之表示之,并规定正常工并规定正常工作状态下作状态下F为为0,发生故障发生故障时时F为为1报警。报警。2

12、、根据逻辑功能列真值表、根据逻辑功能列真值表根据题意可列出逻辑真值根据题意可列出逻辑真值表。表。R A GF0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 110010111真值表真值表3、根据真值表写出表达式、根据真值表写出表达式4、逻辑函数化简、逻辑函数化简5、根据化简函数画逻辑图，根据化简函数画逻辑图，如图如图3-8所示。所示。RAG010001111011111F=R A G+R A+R G+A GF=R A G R A R G A G111&RAGFRAGRAGRGAGRA如何把一个具体问题抽象为一如何把一个具体问题抽象为一个逻辑问题是逻辑设计中最个逻辑

13、问题是逻辑设计中最困难、也是最重要的一步。困难、也是最重要的一步。如果不能把一个具体问题正如果不能把一个具体问题正确地用逻辑语言进行描述，确地用逻辑语言进行描述，则逻辑设计就无从谈起。则逻辑设计就无从谈起。例例 设计一个判别二个设计一个判别二个n位二进位二进制数之和奇偶性的电路，当制数之和奇偶性的电路，当二数之和为奇数时电路输出二数之和为奇数时电路输出为为1，否则输出为，否则输出为0。设：二数为设：二数为 A=an-1an-1.a1a0 B=bn-1bn-2.b1b0 二个二个n位二进制数之和奇位二进制数之和奇偶性取决于偶性取决于a0和和b0之和的之和的奇偶性。真值表如下：奇偶性。真值表如下：

14、a0 b0 F 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0例例 人类有四种基本血型人类有四种基本血型A、B、AB、O型。输血者与受型。输血者与受血者的血型必须符合下述原血者的血型必须符合下述原则：则：O型血可以输给任意血型血可以输给任意血型的人，但型的人，但O型血只能接受型血只能接受O型血；型血；AB型血只能输给型血只能输给AB型，但型，但AB型能接受型能接受 所有血型；所有血型；A型血能输给型血能输给A型和型和AB型，但只能接受型，但只能接受A型或型或O型血；型血；B型血能输给型血能输给B型和型和AB型，但只能接受型，但只能接受B型或型或O型血。试用与非门设型血。试用与非门设计一个检验输

15、血者与受血计一个检验输血者与受血者血型是否符合上述规定者血型是否符合上述规定的逻辑电路。如果输血者的逻辑电路。如果输血者与受血者的血型符合规定与受血者的血型符合规定电路输出电路输出1。=1Fa0b0F=a0 b0用变量用变量GH表示输血者血表示输血者血型、型、IJ表示受血者的血表示受血者的血型，用型，用F表示血型是否符表示血型是否符合作为输出变量。合作为输出变量。2。真值表。真值表:血型血型编编 码码ABA BO0 00 11 01 1G H I JF0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11

16、0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 11010011000101111解：解：1。将四种血型进行编码。将四种血型进行编码:3。表达式。表达式:F=(0,2,5,6,10,12,13,14,15)4。化简。化简:1GHIHJ&1JIGJHFF=G H+I J+H I J+G H J5。简化式简化式:6。画图画图GHI J0000011011011110111111111例：试用与非门来组成非门、与门及或门。例：试用与非门来组成非门、与门及或门。AB&FA&F非门非门AB&F与门与门=ABF=ABF=A+B=AB=A+BB&A&F&或门或门第第1111章章

17、1111 3 3编码器、译码器、全加器、数据选择器等编码器、译码器、全加器、数据选择器等7.6.1 编编 码码 器器编码编码：用数字或符号来表示某一对象或信号的过程称为编码：用数字或符号来表示某一对象或信号的过程称为编码 n位二进制代码可以表示位二进制代码可以表示2n个信号个信号8421编码编码：将十进制的十个数：将十进制的十个数0、1、29编成二进制的编成二进制的8421代码代码7.6 常用数字集成组合逻辑电路常用数字集成组合逻辑电路第第7章章 7.67.6.1 编编 码码 器器编编码码器器&+5VR 10DCBA0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0111第第7章章 7.6数字集成编码

18、器数字集成编码器T1147T114716 15 14 13 12 11 10 91 2 3 4 5 6 7 8 I4 I5 I6 I7 I8 Y2 Y1 地地 VCC N Y3 I3 I2 I1 I0 Y0I0 I8：信号信号输入端输入端 低电平有效低电平有效Y0Y3：信号输出端信号输出端 以反码形式以反码形式 输出输出第第7章章 7.6 译码是编码的反过程，将二进制代码按编码时的译码是编码的反过程，将二进制代码按编码时的原意翻译成有特定意义的输出量原意翻译成有特定意义的输出量。7.6.2 译译 码码 器器1.变量译码器变量译码器若输入变量的数目为若输入变量的数目为n，则输出端的数目则输出端的

19、数目N=2n例如：例如：2线线4线译码器、线译码器、3线线8线译码器、线译码器、4线线16线译码器等。线译码器等。(1)现以现以3线线8线译码器线译码器74LS138为例为例说明说明第第7章章 7.61 2 3 4 5 6 7 8 A0 A 1 A2 SB SC SA Y7 地地 VCC Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y674LS13816 15 14 13 12 11 10 91 2 3 4 5 6 7 874LS138管脚图管脚图A2 A0是译码器输入端，是译码器输入端，Y0 Y7是译码器输出端。是译码器输出端。且低电平有效。且低电平有效。SC SB SA为三个使能输入端，只有为三个

20、使能输入端，只有当它们分别为当它们分别为0、0、1，译码器才正常译码；否则，译码器才正常译码；否则不论不论A2 A0为何值，为何值，Y0 Y7都输出高电平。都输出高电平。第第7章章 7.6A2 A1 A0 Y0Y2Y5Y4Y1Y3Y6Y774LS138 真值表真值表0000111000111101001011010 1 1 1 1 1 1 11 0 1 1 1 1 1 11 1 0 1 1 1 1 11 1 1 0 1 1 1 11 1 1 1 0 1 1 11 1 1 1 1 0 1 11 1 1 1 1 1 0 11 1 1 1 1 1 1 0Y0=A2A1A0 Y1A2A1A0 =Y2=

21、A2A1A0 Y7=A2A1A0 SCSASB+1 01 01 01 01 01 01 01 0 10 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1第第7章章 7.61A0 A2 A2 A2 A1 11A1 A1 A0 A0&Y0=A2A1A0&.&Y7=A2A1A0 Y1A2A1A0 =当当SA=1、SB=SC=0时，才正常译码。时，才正常译码。第第7章章 7.61SASBSCG1 任何一个三输入变量的逻辑函数都可以用任何一个三输入变量的逻辑函数都可以用74LS138和一个与非门来实现。和一个与非门来实现。例：用例：用74LS138实现实现Y=AB+BC Y=AB（C+C）+

22、BC（A+A）=ABC+ABC+ABC=ABC+ABC+ABC=ABC ABC ABC=Y3Y6Y774LS138A0 A2 A1 A B CSASBSC1Y3Y6Y7&Y第第7章章 7.6例：用例：用74LS138构成八路数据分配器。构成八路数据分配器。DY0Y5Y4Y1Y3Y6Y7A2 A1 A0=010 当当SA=1,SB=0,Y2Y2=0如果如果D=0,即即SC=0,正常译码正常译码,Y2=1如果如果D=1,即即SC=1,不译码不译码,所以所以Y2=D74LS138A0 A2 A1 SASBSC1Y6Y7DA2 A1 A0 Y0Y1.数据数据输入输入选择控制端选择控制端A2A1A0第第

23、7章章 7.62.显示译码器显示译码器abfgecdf g a be d c +a b c d e f ga b c d e f g+(1)(1)(1)(1)数码显示器数码显示器数码显示器数码显示器(数码管数码管数码管数码管)：用来显示数字、文字或符号。：用来显示数字、文字或符号。：用来显示数字、文字或符号。：用来显示数字、文字或符号。共阴极接法共阴极接法共阳极接法共阳极接法第第7章章 7.674LS24816 15 14 13 12 11 10 91 2 3 4 5 6 7 8A1 A2 LT IB/YBR IBR A3 A0 地地 VCC Yf Yg Ya Yb Yc Yd YeYaYg:

24、译码器输出端，译码器输出端，与共阴极半导体与共阴极半导体 数码管中对应字数码管中对应字 段段a a g g的管脚相连。的管脚相连。（2）.74LS248七段字形显示译码器七段字形显示译码器 显示译码器有四个输入端，七个输出端。它将显示译码器有四个输入端，七个输出端。它将8421码译成七个码译成七个输出信号以驱动七段输出信号以驱动七段LED显示器。显示器。IBR：灭零输入端灭零输入端YBR：灭零输出端灭零输出端LT:灯测试输入端灯测试输入端IB：灭灯输入端当灭灯输入端当I IB B=0=0 时译码器正常译时译码器正常译 码，显示器正常显码，显示器正常显 示。示。I IB B=1=1时，译码时，译

25、码 停止。停止。A3 A0：8421码输入端。码输入端。第章第章 6 674LS248七段字形显示译码器的真值表七段字形显示译码器的真值表A3 A2 A1 A0 Ya Yb Yc Yd Ye Yf Yg 显示显示字形字形0 0 0 01 1 1 1 1 1 00 0 0 10 1 1 0 0 0 0.1 0 0 01 1 1 1 1 1 11 0 0 11 1 1 0 1 1 1第第7章章 7.6A3A2A1A0Ya aYb bYc cYd dYe eYf f Yg gabcdefgR+5V74LS248数码管数码管A3A2A1A074LS248与数码管的连接与数码管的连接第第7章章 7.6I

26、BR YBRIBR YBRIBR YBRIBR YBRIBR YBRIBR YBR0000001011100000000011100110灭灭 零零 控控 制制 示示 意意 图图20 7 .03A3 A2 A1 A0第第7章章 7.6灭灭0输入输入/出出(脉冲消隐脉冲消隐)（不显示，其它数码正常显示）（不显示，其它数码正常显示）7.6.3 加加 法法 器器 两个二进制数相加，称为两个二进制数相加，称为“半加半加”，实，实 现半加操作的电路叫做半加器。现半加操作的电路叫做半加器。=1&ABSC COSCABS=AB+AB=A+BC=AB半加器逻辑图半加器逻辑图半加器逻辑符号半加器逻辑符号真值表真

27、值表A B C0 0 00 1 01 0 1 1 S010 11 01.半加器半加器第第7章章 7.6 被加数、加数以及低位的进位三者相加称被加数、加数以及低位的进位三者相加称 为为“全加全加”，实现全加操作的电路叫做，实现全加操作的电路叫做 全加器。全加器。AnBnCn-1Sn00000001101110001111010010111011真值表真值表Cn01111000Sn=AnBnCn-1+AnBnCn-1+AnBnCn-1+AnBnCn-1+(AnBn+AnBn)Cn-1=(AnBn+AnBn)Cn-1=SCn-1+S Cn-1=S+Cn-1S=An+BnCn=S Cn-1+An Bn

28、2.全加器全加器第第7章章 7.6 COCnAnBnCISnCn-1Sn=SCn-1+SCn-1Cn=SCn-1+AnBn全加器逻辑符号全加器逻辑符号由半加器及或门组成的全加器由半加器及或门组成的全加器第第7章章 7.6半半加加器器半半加加器器AnBnCn-1CnSnSAnBnS Cn-11例：试构成一个三位二进制数相加的电路例：试构成一个三位二进制数相加的电路Ci S iAi Bi Ci-1 Ci S iAi Bi Ci-1 Ci S iAi Bi Ci-1 S0S1S2C2A2 B2A1 B1A0 B0第第7章章 7.6每每一位产生的进位信号被依次传递到下一位，运算必须是逐一位产生的进位信

29、号被依次传递到下一位，运算必须是逐位进行的。位进行的。C2要在要在C1稳定后才能得到，稳定后才能得到，C1又要等又要等C0稳定后才能得到。稳定后才能得到。特点：结构简单，运算速度较慢特点：结构简单，运算速度较慢例：试用例：试用74LS183构成一个四位二进制数相加构成一个四位二进制数相加 的电路的电路S0S1S2C3A2 B2A1 B12Ci 2S 1Ci 1S2A 2B 2Ci-1 1A 1B 1Ci-174LS1832Ci 2S 1Ci 1S2A 2B 2Ci-1 1A 1B 1Ci-174LS183S3A0 B0A3 B3 74LS183是加法器集成电路组件，含是加法器集成电路组件，含有两个独立的全加器。有两个独立的全加器。第第7章章 7.6例例:用用全加器构成五人表决全加器构成五人表决 电路电路Ci S iAi Bi Ci-1 Ci S iAi Bi Ci-1 Ci S iAi Bi Ci-1 YA B CD E123A B C1 1 10 0 00 1 11 1 00 0 11 0 0DE状态状态Y无须判别无须判别无须判别无须判别只要有一个只要有一个1全为全为0全为全为1只要有一个只要有一个0101010A、B、C、D、E为五个输入量；为五个输入量；Y为输出量。为输出量。第第7章章 7.6