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数字逻辑电路组合逻辑电路时序逻辑电路第9章 组合逻辑电路1电路任一时刻的输出状态只决定于该时刻各 输入状态的组合,而与电路的原状态无关。 组合电路就是由门电路组合而成,电路中没 有记忆单元,没有反馈通路。每一个输出变量是全部或部分 输入变量的函数: L1=f1(A1、A2、Ai) L2=f2(A1、A2、Ai) Lj=fj(A1、A2、Ai) 组合逻辑电路的特点29.1 组合电路的分析和设计分析过程一般包含3个步骤:例:组合电路如图所示,分析该电路的逻辑功能。9.1.1 组合电路的一般分析方法根据逻辑图 写出表达式 并化简根据表达式 列出真值表根据真值表 分析其功能3解:(1)由逻辑图逐级写出逻辑表达式。为了写表达式方便,借助中间变量P。(2)化简与变换:(3)由表达式列出真值表。(4)分析逻辑功能 : 当A、B、C三个变量不一致时,电路输出为“1”,所以这个电路称为“不一致电路”。4设计过程的基本步骤:例1:设计一个三人表决电路,结果按“少数服从多数”的原则决定。解:(1)列真值表:(2)由真值表写出逻辑表达式:9.1.2 组合电路的一般设计方法12345(3)化简。得最简与或表达式:(4)画出逻辑图。如果,要求用与非门实现该逻辑电路, 就应将表达式转换成与非与非表达式: 画出逻辑图如图所示。6例2:设计一个电话机信号控制电路。电路有I0(火警)、I1(盗警)和I2(日常业务)三种输入信号,通过排队电路分别从L0、L1、L2输出,在同一时间只能有一个信号通过。如果同时有两个以上信号出现时,应首先接通火警信号,其次为盗警信号,最后是日常业务信号。试按照上述轻重缓急设计该信号控制电路。要求用集成门电路 7400(每片含4个2输入端与非门)实现。 解:(1)列真值表:(2)由真值表写出各输出的逻辑表达式:7(3)根据要求,将上式转换为与非表达式:(4)画出逻辑图。89.2 MSI构成的组合逻辑电路9.2.1 自顶向下的模块化设计方法9.2.2 编码器代码信号译码编码译码:译码:将具有特定含义的输入代码译成(转换成 )相应的输出信号,以此输出信号来识别 输入的代码.编码:对输入信号按一定的规律编排,赋予以 一定的代码输出,即将信号代码。9所谓编码就是将特定含义的输入信号 (文字、 数字、 符号)转换成二进制 代码的过程。实现编码操作的数字电路 称为编码器。按照编码方式不同,编码 器可分为普通编码器和优先编码器; 按 照输出代码种类的不同,可分为二进制 编码器和非二进制编码器。9.2.2 编码器10若输入信号的个数N与输出变量的位数n满足n,此电路称为二进制编码器。任何时刻只能对其中一个输入信息进行编码, 即输入的N个信号是互相排斥的, 它属于普通编码器。若编码器输入为四个信号,输出为两位代码,则称为4线-2线编码器(或/线编码器)1. 二进制编码器11 解:(1)确定输入、输出变量个数: 由题意知输入为 I0、 I1、I2、I3四个信息,输出为Y0、Y1,当对Ii编码时为1 ,不编码为0,并依此按Ii下角标的值与Y0、Y1二进制代码 的值相对应进行编码。Ii Y1 Y0I0 I1 I2 I3 0 00 11 01 1例:设计一个4线-2线的编码器。() 化简()列编码表() 画编码器电 路12最常见是8421 BCD码编码器,如图3.7所示。其中, 输入信号I0I9代表09共10个十进制信号,输出信号Y0Y3为相应二进制代码。2. 二-十进制编码器二 - 十进制编码器是指用四位二进制代码表示一 位十进制数的编码电路, 也称0线线编码器。 n由图可以写出各输出逻辑函 数式为:138421 BCD码编码器功能表n 根据逻辑函数式列出功能表如表 输 入 输 出 I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9Y3 Y2 Y1 Y01 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 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 0 114优先编码器是当多个输入端同时有信号时,电路 只对其中优先级别最高的信号进行编码。 例:电话室有三种电话, 按由高到低优先级排序 依次是火警电话,急救电话,工作电话,要求电话编 码依次为00、01、10。试设计电话编码控制电路。 解 ()根据题意知,同一时间电话室只能处理一 部电话,假如用A、B、C分别代表火警、 急救、工作 三种电话,设电话铃响用1表示,铃没响用0表示。当 优先级别高的信号有效时,低级别的则不起作用,这 时用表; 用Y1, Y2表示输出编码。优先编码器15() 列真值表 输 入 输 出A B C Y1 Y21 0 1 0 0 10 00 11 0() 写逻辑表达式() 画优先编码器逻辑图163. 通用编码器集成电路10线-4线优先编码器 54/7414754/74LS1478线 3线优先编码器 54/74148 54/74LS14817优先编码器74LS148的功能表输入是能 断输 入输出扩展 输出使能输出1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 01 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 11 1 0 0 0 0 0 0 0 01 0 1 1 1 1 1 1 1 118n优先编码器74LS148的扩展n 用74LS148优先编码器可以多级连接进行扩展功能, n如用两块74LS148 可以扩展成为一个16线4线优先编码器, 如图所示。 对上图分析可以看出, 高位片S1=0允许对输入I8 I15编码, YS1=1,S2=1,则高位片编码,低位片禁止编码。但若I8 I15都是高电平,即均无编码请求,则YS1=0允许低位片对输 入I0I7编码。显然,高位片的编码级别优先于低位片。19n 优先编码器74LS148的应用n 74LS148编码器的应用是非常广泛的。 例如,常用计算机键盘,其内部就是一个字符编码器。它将键盘上的 大、小写英文字母和数字及符号还包括一些功能键(回车、空格)等编成一系列的七位二进制数码,送到计算机的中央 处理单元CPU,然后再进行处理、存储、输出到显示器或打 印机上。 还可以用 74LS148 编码器监控炉罐的温度,若其中任何一个炉温超过标准温度或低于标准温度, 则检测传 感器输出一个0电平到74LS148编码器的输入端, 编码器编码后输出三位二进制代码到微处理器进行控制。20组组 合合 逻逻 辑辑把代码状态的特定含义翻译出来的过程称为译码,实 现译码操作的电路称为译码器。设二进制译码器的输入端为n个,则输出端为2n个, 且对应于输入代码的每一种状态,2n个输出中只有一 个为1(或为0),其余全为0(或为1)。二进制译码器可以译出输入变量的全部状态,故又 称为变量译码器。9.2.3 译码器1、二进制译码器2班周1组组 合合 逻逻 辑辑 二进制译码器真值表输入:3位二进制代码 输出:8个互斥的信号组组 合合 逻逻 辑辑逻辑表达式逻辑图电路特点:与门组成的阵列组组 合合 逻逻 辑辑二-十进制译码器的输入是十进制数的4 位二进制编码(BCD码),分别用A3、A2、 A1、A0表示;输出的是与10个十进制数字相 对应的10个信号,用Y9Y0表示。由于二-十 进制译码器有4根输入线,10根输出线,所 以又称为4线-10线译码器。2、二-十进制译码器(8421 BCD码译码器)把二-十进制代码翻译成10个十进制数 字信号的电路,称为二-十进制译码器。组组 合合 逻逻 辑辑 真值表组组 合合 逻逻 辑辑逻辑表达式逻辑图组组 合合 逻逻 辑辑将与门换成与非门,则输出 为反变量,即为低电平有效 。组组 合合 逻逻 辑辑3、通用译码器集成电路74LS138A2、A1、A0为二进制译码输入端, 为译码输出端(低电平 有效),G1、 、 为选通控制端。当G11、 时 ,译码器处于工作状态;当G10、 时,译码器处 于禁止状态。组组 合合 逻逻 辑辑真值表输入:自然二进制码输出:低电平有效组组 合合 逻逻 辑辑 74LS138的级联组组 合合 逻逻 辑辑 二 十进制译码器74LS42 (a) 符号图; (b) 管脚图组组 合合 逻逻 辑辑 74LS42二-十进制译码器功能表输 入 输 出 A3 A2 A1 A00 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 0 111 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1
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