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1、YCF(中职）电子技术基础第七章教学课件第七章第七章 组合逻辑电路组合逻辑电路第一节第一节 组合逻辑电路的分析与设计组合逻辑电路的分析与设计第二节第二节 常用组合电路常用组合电路第一节第一节 组合逻辑电路的分析与设计组合逻辑电路的分析与设计 一、简单组合逻辑电路的分析一、简单组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的分析是在电路结构给定后，研究电路的输出组合逻辑电路的分析是在电路结构给定后，研究电路的输出与输入之间的逻辑关系，即根据逻辑图推求电路的逻辑功能。与输入之间的逻辑关系，即根据逻辑图推求电路的逻辑功能。一般分析方法是：一般分析方法是：从电路的输入到输出逐级写出逻辑函数表达式。从电路的输入到输出逐
2、级写出逻辑函数表达式。整理化简逻辑函数表达式。整理化简逻辑函数表达式。为了使电路的逻辑功能更加清晰，有时还需要转换为真值表为了使电路的逻辑功能更加清晰，有时还需要转换为真值表的形式。的形式。如有可能，应该对电路进行简要的文字描述。如有可能，应该对电路进行简要的文字描述。下-页 返回第一节第一节 组合逻辑电路的分析与设计组合逻辑电路的分析与设计二、简单组合逻辑电路的设计二、简单组合逻辑电路的设计组合逻辑电路的设计是根据给定的实际逻辑要求，设计出最组合逻辑电路的设计是根据给定的实际逻辑要求，设计出最简单的逻辑电路图，即按已知逻辑要求画出逻辑图。其步骤简单的逻辑电路图，即按已知逻辑要求画出逻辑图。其
3、步骤如下所述。如下所述。1根据命题要求列出真值表根据命题要求列出真值表分析命题。分析事件的因果关系，确定输入变量和输出变量。分析命题。分析事件的因果关系，确定输入变量和输出变量。决定事件的条件为输入，事件的结果为输出。决定事件的条件为输入，事件的结果为输出。状态赋值。用状态赋值。用0、1分别表示输入和输出的两个不同的状态。分别表示输入和输出的两个不同的状态。列出真值表。将一个实际的逻辑命题抽象成一个（或一组）列出真值表。将一个实际的逻辑命题抽象成一个（或一组）逻辑函数。逻辑函数。2写出逻辑函数式写出逻辑函数式上-页 下-页 返回第一节第一节 组合逻辑电路的分析与设计组合逻辑电路的分析与设计为了
4、便于对逻辑函数的化简和转换，需要把真值表转换成逻为了便于对逻辑函数的化简和转换，需要把真值表转换成逻辑函数式。辑函数式。3选定器件的类型选定器件的类型为了实现逻辑函数，可以用门电路，也可以用常用的中规模为了实现逻辑函数，可以用门电路，也可以用常用的中规模组合逻辑器件或可编程逻辑器件来构成。应根据题目的要求、组合逻辑器件或可编程逻辑器件来构成。应根据题目的要求、器件的资源情况及开发设备的情况来决定选用哪一类器件。器件的资源情况及开发设备的情况来决定选用哪一类器件。4将逻辑函数式变换成适当的形式将逻辑函数式变换成适当的形式若用门电路设计时，最好使用同一类门。如全部用与非门，若用门电路设计时，最好使
5、用同一类门。如全部用与非门，就需要把逻辑函数式转换成与非一与非表达式。就需要把逻辑函数式转换成与非一与非表达式。5画出逻辑电路画出逻辑电路根据逻辑表达式画出逻辑图。至此，一个实际逻辑命题的原根据逻辑表达式画出逻辑图。至此，一个实际逻辑命题的原理性设计（或称逻辑设计），就已经完成。理性设计（或称逻辑设计），就已经完成。上-页 下-页 返回第一节第一节 组合逻辑电路的分析与设计组合逻辑电路的分析与设计6工艺设计工艺设计工艺设计包括：印刷电路板、机箱、面板、电源、显示、开工艺设计包括：印刷电路板、机箱、面板、电源、显示、开关等。最后还需要组装、调试。关等。最后还需要组装、调试。上-页 返回第二节第二
6、节 常用组合电路常用组合电路常用的组合逻辑电路主要有编码器、译码器、数据选择器及常用的组合逻辑电路主要有编码器、译码器、数据选择器及数值比较器等，详见数值比较器等，详见表表7-3、表表7-4。本节主要介绍部分常。本节主要介绍部分常用的组合逻辑电路的概念及其应用。用的组合逻辑电路的概念及其应用。一、编码器一、编码器用数码或字母表示特定对象的过程称为编码，这里只限于用用数码或字母表示特定对象的过程称为编码，这里只限于用二进制数码二进制数码0、1进行编码。进行编码。1普通编码器普通编码器普通编码器对输入要求比较苛刻，任何时刻只允许一个输入普通编码器对输入要求比较苛刻，任何时刻只允许一个输入信号有效，
7、即输入信号之间是有约束的。信号有效，即输入信号之间是有约束的。图图7-3是一个两位是一个两位二进制编码器的框图有二进制编码器的框图有4个输入（对象）个输入（对象）I3I0，且为高电，且为高电平有效，输出是两位二进制数码平有效，输出是两位二进制数码Y1、Y0。下-页 返回第二节第二节 常用组合电路常用组合电路逻辑函数式中没有出现逻辑函数式中没有出现I0，它对应的编码，它对应的编码00称为隐含编码，称为隐含编码，就是说，当就是说，当I3、I2、I1均无效时编码器的输出自然就是均无效时编码器的输出自然就是I0的的编码。编码。这种编码器对输入要求太苛刻，因而实用价值不大。这种编码器对输入要求太苛刻，因
8、而实用价值不大。2优先编码器优先编码器所谓优先编码器就是可以有若干输入信号同时有效，编码器所谓优先编码器就是可以有若干输入信号同时有效，编码器按照输入信号的优先级别进行编码。按照输入信号的优先级别进行编码。二、译码器二、译码器译码是编码的逆过程，即把编码的特定含义译码是编码的逆过程，即把编码的特定含义“翻译翻译”过来。过来。常用的译码器有二进制译码器、二一十进制译码器和显示译常用的译码器有二进制译码器、二一十进制译码器和显示译码器。码器。1二进制译码器二进制译码器 上-页 下-页 返回第二节第二节 常用组合电路常用组合电路74LS138三位二进制译码器，如三位二进制译码器，如图图7-5所示，其
9、真值表如所示，其真值表如表表7-8所示，所示，74LS138译码器输出低电平有效。译码器输出低电平有效。(1)用二进制译码器设计组合电路用二进制译码器设计组合电路 当当S=S1S2+S3=1时，若将时，若将A2、A1、A0作为三个输入变作为三个输入变量，输出恰好是量，输出恰好是8个最小项的反个最小项的反m0m7，利用附加的门电路，利用附加的门电路就可以实现任何三变量的函数。就可以实现任何三变量的函数。(2)74LS138的扩展应用的扩展应用 由两片由两片74LS138实现实现4线线-16线译码器，如线译码器，如图图7-7所示。所示。输人为输人为D、C、B、A，其中，其中C、B、A作低三位直接接
10、到作低三位直接接到1号号和和2号片的号片的A2、A1、A0端，而端，而D作最高位，用来作片选信号，作最高位，用来作片选信号，O0O15为输出。为输出。上-页 下-页 返回第二节第二节 常用组合电路常用组合电路(3)用用74LS138作数据分配器带控制输入端的译码器又是一作数据分配器带控制输入端的译码器又是一个完整的数据分配器。个完整的数据分配器。由由74LS138构成的一位数据分配器，如图构成的一位数据分配器，如图7-8所示。所示。S1=1、S3=0为数据输入端为数据输入端D。而将。而将A2、A1、A0作为数据分配器的作为数据分配器的地址。地址。2二一十进制译码器二一十进制译码器74LS42是
11、二一十进制译码器，输人为是二一十进制译码器，输人为8421BCD码，有码，有10个输出，又叫个输出，又叫4线线-10线译码器，输出低电平有效。线译码器，输出低电平有效。74LS42符号如符号如图图7-9所示，功能表如表所示，功能表如表7-9所示。所示。3显示译码器显示译码器上-页 下-页 返回第二节第二节 常用组合电路常用组合电路(1)常用显示器件为了能以十进制数码直观地显示数字系统的常用显示器件为了能以十进制数码直观地显示数字系统的运行数据，目前广泛使用了七段字符显示器件，或称为七段运行数据，目前广泛使用了七段字符显示器件，或称为七段数码管。数码管。半导体显示器件。小于半导体显示器件。小于0
12、.5时的数码管，内部由时的数码管，内部由8个发光二极个发光二极管管(Light Emitting Di-ode，简称，简称LED)其中一个作小数其中一个作小数点，有共阴极和共阳极。点，有共阴极和共阳极。液晶显示器件。液晶显示器（液晶显示器件。液晶显示器（Liquid Crystal Display，简称简称LCD）最大的优点是功耗小，每平方厘米的功耗不到）最大的优点是功耗小，每平方厘米的功耗不到1 W，它的工作电压也很低，在，它的工作电压也很低，在1V以下也可以工作。以下也可以工作。上-页 下-页 返回第二节第二节 常用组合电路常用组合电路液晶显示器的两个电极间没有电场时，显示器呈灰白色（不液
13、晶显示器的两个电极间没有电场时，显示器呈灰白色（不显示）；在液晶显示器的两个电极间加一电场时，呈暗灰色显示）；在液晶显示器的两个电极间加一电场时，呈暗灰色（显示），通常是加（显示），通常是加50100 Hz的交变电压。的交变电压。(2)字符显示译码器字符显示译码器74LS48是一个是一个BCD-七段译码七段译码LED驱动驱动器，如图器，如图7-13所示，它的功能表见所示，它的功能表见表表7-10。字段输出字段输出ag：高电平有效，可直接驱动共阴极的：高电平有效，可直接驱动共阴极的0.5in半半导体数码管。导体数码管。图图7-14是是RBI、RBO的链接方法，目的是灭掉不必要的的链接方法，目的是
14、灭掉不必要的0。假如正常译码的十进制数分别是：假如正常译码的十进制数分别是：094.50，其中粗体的就，其中粗体的就没有必要显示，用没有必要显示，用图图7-14可显示为：可显示为：94.50，如，如000.00显示为显示为0.00，其中小数点后的所有位必须显示，最后的，其中小数点后的所有位必须显示，最后的0也也要显示，它代表了精度。要显示，它代表了精度。上-页 下-页 返回第二节第二节 常用组合电路常用组合电路三、数据选择器三、数据选择器74LS151是一个八选一的数据选择器，逻辑符号如是一个八选一的数据选择器，逻辑符号如图图7-15所示，表所示，表7-11是是74LS151的功能表的功能表B
15、I/RBO：灭灯输入动态灭：灭灯输入动态灭0输出，低电平有效。这个端输出，低电平有效。这个端子比较特殊，既可作输入，也可作输出。功能表中子比较特殊，既可作输入，也可作输出。功能表中“”上上边的字母边的字母BI表示输入，表示输入，“”下边的字母下边的字母RBO表示输出。表示输出。LT:试灯输入，试灯输入，RBI:动态动态0输入。输入。控制信号的优先级别是：控制信号的优先级别是：BI、LT、RBI。74LS47与与74LS48的功能相同，只是字段输出低电平有效，的功能相同，只是字段输出低电平有效，可直接驱动共阳极的可直接驱动共阳极的0.5in半导体数码管。半导体数码管。上-页 下-页 返回第二节第
16、二节 常用组合电路常用组合电路三、数据选择器三、数据选择器74LS151是一个八选一的数据选择器，逻辑符号如图是一个八选一的数据选择器，逻辑符号如图7-15所示，所示，表表7-11是是74LS151的功能表，的功能表，ST为使能端。为使能端。Y依据依据A2A1A0取值的不同，选择数据取值的不同，选择数据D0D7的一个。的一个。四、数值比较器四、数值比较器四位大小比较器四位大小比较器74LS85的符号如的符号如图图7-17所示，功能表见所示，功能表见表表7-12。它有两组输入：它有两组输入：(1)参加比较的两个数，即参加比较的两个数，即上-页 下-页 返回第二节第二节 常用组合电路常用组合电路(
17、2)用于级联输入端：用于级联输入端：PQ，PQ和和PQ接地，接地，P=Q接高电平接高电平(5V)，因为低因为低4位的比较结果就取决这位的比较结果就取决这4位本身。位本身。上-页 返回表表7-3常用的常用的74系列组合逻辑电路系列组合逻辑电路返回表表7-4常用的常用的4000系列逻辑组合电路系列逻辑组合电路返回图图7-3两位二讲制编码器的框图两位二讲制编码器的框图返回图图7-5 74LS138的逻辑符号的逻辑符号返回表表7-8 74L5138的真值表的真值表返回图图7-7两片两片74LS138实现实现4线线-16线译码线译码器器返回图图7-9 74L542的逻辑符号的逻辑符号返回表表7一一10 74L547的功能表的功能表返回图图7-14 RBI,RBO的链接方法的链接方法返回图图7一一15 74LS151的逻辑符号的逻辑符号返回表表7一一11 74LS151的功能表的功能表返回表表7一一12 74L585的功能表的功能表返回图图7一一17 74L585的符号的符号返回图图7-18用两片用两片s85构成的构成的8位比较器位比较器返回