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1、（中职）电子技术基础与技能（电子信息类）第9章ppt课件第第9章章 组合逻辑电路组合逻辑电路9.2 组合逻辑电路的分析和设计组合逻辑电路的分析和设计 9.1 组合逻辑电路的基本知识组合逻辑电路的基本知识9.3 编码器编码器9.4 译码器及数码显示电路译码器及数码显示电路学学习目目标（1）掌握组合逻辑电路的分析方法。）掌握组合逻辑电路的分析方法。（2）理解逻辑电路的设计方法。）理解逻辑电路的设计方法。（3）掌握编码器、译码器的功能。）掌握编码器、译码器的功能。（4）熟练使用某一型号的编码器、译码器。）熟练使用某一型号的编码器、译码器。9.1组合合逻辑电路的基本知路的基本知识图图9-1 数字电路系
2、统组成简图数字电路系统组成简图本本书书关于器件符号的关于器件符号的标记标记的的规则规则如下：如下：（1）集成）集成电电路的路的输输入信号端子引脚入信号端子引脚标记标记中，若符号中，若符号标记为标记为原原变变量，量，则则表示高表示高电电平有效；若平有效；若输输入信号端子符号入信号端子符号标记为标记为反反变变量，量，则则表示低表示低电电平有效。如三平有效。如三态门态门的使能端的使能端标记为标记为 则表则表示使能端为低电平时，器件才能正常工作，则表示使能端为示使能端为低电平时，器件才能正常工作，则表示使能端为低电平时，器件才能正常工作，否则处于高阻状态。输入端低电平时，器件才能正常工作，否则处于高阻
3、状态。输入端子若经一个非门符号（即输入端有一个小圈）输入，也表示子若经一个非门符号（即输入端有一个小圈）输入，也表示低电平有效。低电平有效。（2）集成）集成电电路的路的输输出信号端子引脚出信号端子引脚标记标记中，若符号中，若符号标记为标记为反反变变量量则则表示反表示反码输码输出。出。分析分析组合合逻辑电路是指分析路是指分析电路的路的逻辑功能，即功能，即根据已知的根据已知的逻辑图找出找出电路的路的输入和入和输出之出之间的的逻辑关系，从而知道关系，从而知道电路的路的逻辑功能。功能。9.2组合合逻辑电路的分析和路的分析和设计1组合逻辑电路的分析步骤组合逻辑电路的分析步骤组合逻辑组合逻辑电路电路表达式
4、表达式化简化简真值表真值表简述逻辑功能简述逻辑功能图图9-3 组合逻辑电路的分析步骤组合逻辑电路的分析步骤2.组合逻辑电路分析组合逻辑电路分析【例【例9.19.1】一个双输入，双输出一个双输入，双输出端的组合逻辑电路如图端的组合逻辑电路如图9-4所示，所示，分析该电路的功能。分析该电路的功能。解：（解：（1）逐级写出表达式逐级写出表达式 图图9-4 例例9.1逻辑图逻辑图（2）化简化简(3)(3)写出真值表写出真值表 根据化简后的表达式写出真值表。根据化简后的表达式写出真值表。（4）简述其述其逻辑功能功能。A、B表示两个表示两个1位二位二进制的加数，进制的加数，S是它是它们相加的本位和，们相加
5、的本位和，C是向高位的进位。这是向高位的进位。这种电路可用于实现两种电路可用于实现两个个1位二进制数的相位二进制数的相加，它是运算器中的加，它是运算器中的基本单元电路，称为基本单元电路，称为半加器。半加器。表表9-1 例例9.1的真值表及说明的真值表及说明【例【例9.29.2】分析如图分析如图9-59-5所示电路的逻辑功能。所示电路的逻辑功能。解：（解：（1）写表达式并化简。）写表达式并化简。图图9-5 例例9.2逻辑电路图逻辑电路图（2 2）列出真值表）列出真值表（3 3）简述其逻辑功能）简述其逻辑功能 由真值表可知，电路三个变由真值表可知，电路三个变量一致时，输出量一致时，输出F为为1；三
6、个变量；三个变量不一致时，输出为不一致时，输出为0。想一想想一想：若需要知道别人设计好：若需要知道别人设计好的数字电路图的逻辑功能，应如的数字电路图的逻辑功能，应如何办？何办？图图9-2 例例9.2真真值值表表9.2.2 组合逻辑电路的设计组合逻辑电路的设计1组合合逻辑电路路设计的步的步骤逻逻辑辑问题问题逻逻辑辑真真值表值表逻逻辑辑表表达式达式化化简简并并根根据据提提供供的的器器件件变换表达式变换表达式逻逻辑辑电电路图路图图图9-6 组合逻辑电路设计步骤组合逻辑电路设计步骤 组合逻辑电路的设计就是根据给定的逻辑问组合逻辑电路的设计就是根据给定的逻辑问题，画出实现这一逻辑功能的逻辑电路题，画出实
7、现这一逻辑功能的逻辑电路。2组合合逻辑电路路设计举例例【例【例9.3】设计一个三人表决电设计一个三人表决电路，结果按路，结果按“少数服从多数少数服从多数”的原则决定。按两种要求设计的原则决定。按两种要求设计电路。电路。表表9-3 9-3 例例9.39.3真值表真值表解：（解：（1）根据设计要求建）根据设计要求建立该逻辑函数的真值表。立该逻辑函数的真值表。1、只要求实现功能，不限集成电、只要求实现功能，不限集成电路种类。路种类。2、要求只能使用、要求只能使用“与非门与非门”来实现。来实现。输输 入入输输 出出ABCL00000010010001111000101111011111（2）由真值表写
8、出逻辑表达式：）由真值表写出逻辑表达式：（3）化简）化简.（4）画出逻辑图）画出逻辑图.要要求求用用与与非非门门实实现现该该逻逻辑辑电电路路，则则必必须须将将表表达达式转换成式转换成与非与非与非与非表达式：表达式：图图9-7 9-7 例例9.39.3逻辑图逻辑图.9.3 编码器编码器待编码的状待编码的状态为态为M，二，二进制编码后进制编码后输出数为输出数为N，它们之间，它们之间要满足：要满足：M2M2N N编码：用文字、符号或数码表示特定的对象。编码：用文字、符号或数码表示特定的对象。图图9-8 用十进制的学号对应代表一个学生用十进制的学号对应代表一个学生图图9-9 二进制编码对应关系二进制编
9、码对应关系二进制编码器的特点是，任一时刻只能对一个输入信二进制编码器的特点是，任一时刻只能对一个输入信号进行编码。号进行编码。18线线-3线优先编码器线优先编码器74HC148（a）DIP封装的顶视图封装的顶视图 （b）图为引脚功能图）图为引脚功能图图图9-10 74HC148外观及引脚功能外观及引脚功能表表9-4 74HC148的功能表的功能表 74HC148是一种应用比较广泛的编码器。它的引脚体现了数字集成电是一种应用比较广泛的编码器。它的引脚体现了数字集成电路的常用引脚类型，它的引脚具有按功能可分为：电源、控制端、输入路的常用引脚类型，它的引脚具有按功能可分为：电源、控制端、输入输出三类
10、。输出三类。（1）电源：对于）电源：对于DIP封装的数字集成电路，电源引脚通常为集成电路顶封装的数字集成电路，电源引脚通常为集成电路顶视图的左上角为电源正极（标注为视图的左上角为电源正极（标注为Vcc）、右下角引脚为电源负极（标）、右下角引脚为电源负极（标注为注为GND）。）。（2）控制端：输入控制端用于控制集成电路的是否工作，输出控制端显）控制端：输入控制端用于控制集成电路的是否工作，输出控制端显示集成电路的工作状态。示集成电路的工作状态。（3）输入输出端：）输入输出端：07为八根编码输入，编码的优先权从为八根编码输入，编码的优先权从“0”至至“7”依次变高。低电平有效，即低电平表示要求编码
11、。当高优先权的编码信依次变高。低电平有效，即低电平表示要求编码。当高优先权的编码信号要求编码，则低优先级的编码输入不会影响编码。号要求编码，则低优先级的编码输入不会影响编码。A2A0为编码输出，为编码输出，输出为输出为3位二进制的反码，如对位二进制的反码，如对“6”编码，输出码为编码，输出码为“001”，即，即“6”、即应即应1102的反码。的反码。图图9-11 74HC148的典型应用电路的典型应用电路2.2.二二-十进制优先编码十进制优先编码74HC14774HC147图图9-12 9-12 二二-十进制（十进制（9-49-4线）优先编码器线）优先编码器74HC14774HC147表表9-
12、5二二-十进制（十进制（9-4线）优先编码器线）优先编码器74HC147功能表功能表输输 入入输输 出出111111111111111111111101110111111101101111111011001111101011111101010111010011101000100111001103编码器的应用编码器的应用图图9-13 74LS148的应用举例的应用举例9.4 译码器及数码显示电路译码器及数码显示电路 译码是编码的逆过程，它的功能是将每一种输入译码是编码的逆过程，它的功能是将每一种输入的取值转换成相应的特定状态输出，特定的状态可的取值转换成相应的特定状态输出，特定的状态可以是某一输
13、出引脚有效，也可以几根输出引脚的特以是某一输出引脚有效，也可以几根输出引脚的特定组合。具有译码功能的逻辑电路称为译码器。定组合。具有译码功能的逻辑电路称为译码器。图图9-14课堂提问场景课堂提问场景译码器的译码器的输入数输入数N和和输出数输出数M之之间的关系为：间的关系为：M2N9.4.1 二进制译码器二进制译码器 二进制译码器若有二进制译码器若有n位输入代码，则输出最位输入代码，则输出最多可有多可有2n个输出信号。个输出信号。图图9-15 3-8线译码器线译码器74HC138表表9-6 74138集成集成译码译码器的功能表器的功能表（a）电路图）电路图 （b）74HC138对其他对象的控制对
14、其他对象的控制图图9-16 74HC138的应用的应用9.4.2 七段数字显示译码器七段数字显示译码器 在数字系统中计数器、定时器、数字电压表等方面，需要在数字系统中计数器、定时器、数字电压表等方面，需要将表示数字信息的二进制数以人们习惯的十进制数形式显示出将表示数字信息的二进制数以人们习惯的十进制数形式显示出来，以便查看，来，以便查看，这一技术的实质就是把这一技术的实质就是把“字符编码字符编码”以以“字形字形”的方式显示出来，在计算机技术中广泛应用。的方式显示出来，在计算机技术中广泛应用。脉冲信号计数器译码器驱动器显示器图图9-17 数字显示电路组成方框图数字显示电路组成方框图1.1.数码显
15、示器件数码显示器件 数码显示器件种类繁多，其作用是用以显示数字和符号。数码显示器件种类繁多，其作用是用以显示数字和符号。用用于十于十进进制数的制数的显显示，目前使用示，目前使用较较多的是分段式多的是分段式显显示器。示器。图图9-189-18是是七段七段显显示器示器显显示字段布局及字形示字段布局及字形组组合。合。图图9-18 七段数码管的字形显示原理七段数码管的字形显示原理 七段显示器主七段显示器主要有荧光数码管和要有荧光数码管和半导体显示器、液半导体显示器、液晶数码显示器。半晶数码显示器。半导体（发光二极管）导体（发光二极管）显示器是数字电路显示器是数字电路中比较方便使用的中比较方便使用的数字
16、显示器，它有数字显示器，它有共阳极和共阴极两共阳极和共阴极两种接法，如图种接法，如图9-199-19所示。所示。图图9-19 LED七段显示器七段显示器2.2.数字显示译码器数字显示译码器 74HC4511、74LS48、74LS47是是8421BCD码七段码七段显示译码器。其中，显示译码器。其中，74LS47是反码输出，通常用来驱是反码输出，通常用来驱动共阳管，而动共阳管，而74HC4511、74LS48是原码输出，驱动是原码输出，驱动共阴管。共阴管。图图9-21 74HC4511外引脚图外引脚图 图图9-22 用用74HC4511构成构成LED显示电路显示电路表表9-7 8421BCD码七
17、段显示译码器码七段显示译码器74HC4511功能真值表功能真值表实验实验 编码、译码和显示驱动电路综合实验编码、译码和显示驱动电路综合实验 1 1、实验目的、实验目的 熟悉编码器、七段译码器和熟悉编码器、七段译码器和LED等中规模集等中规模集成电路的典型应用。成电路的典型应用。2 2、实验仪器及器件、实验仪器及器件 1数字实验箱数字实验箱2BCD码码（94线线）优优先先编编码码器器74HC147 1块块3七段译码器七段译码器74HC4511 1块块4共阴极共阴极LED 1块块56反相器反相器74LS04 2块块3、实验内容 1BCD码编译码显示电路码编译码显示电路 图图9-249-24所示是所
18、示是BCD码编码器码编码器和七段译码显示电路的框图。和七段译码显示电路的框图。按框图意示的逻辑要求选用适按框图意示的逻辑要求选用适合的器件连接好（提示：其中合的器件连接好（提示：其中BCD编码器可选用编码器可选用94线优先线优先编码器编码器74HC147，七段译码显，七段译码显示可选用示可选用74HC4511构成的构成的LED显示电路。选用各器件时显示电路。选用各器件时要注意级连间输入、输出的有要注意级连间输入、输出的有效电平要一致，否则就须加接效电平要一致，否则就须加接反相器）。反相器）。图图9-24 BCD码编码器和七段译码器码编码器和七段译码器图图9-25 编译码电路的参考电路编译码电路的参考电路四、实验报告四、实验报告 记录实验结果，画出显示自己学号的电路连接图。记录实验结果，画出显示自己学号的电路连接图。说明工作原理。说明工作原理。五、想一想、做一做五、想一想、做一做 请用译码器设计一个控制电路，当输入为请用译码器设计一个控制电路，当输入为000时，控制红色二极管亮，当输入为时，控制红色二极管亮，当输入为001时，控制绿时，控制绿色发光二极管亮，当输入为色发光二极管亮，当输入为010时，控制黄色发光时，控制黄色发光二极管亮，当输入为二极管亮，当输入为011时，控制继电器闭合，当时，控制继电器闭合，当输入为输入为100时，控制小电机旋转。时，控制小电机旋转。