第 四 章组合逻辑电路精选ppt4.1 概述4.2 组合逻辑电路的分析和设计方法4.3 常用组合逻辑电路4.4 组合逻辑电路的竞争冒险现象教学内容精选ppt本章重点本章重点精选ppt数数字字电电路路组组合合逻辑电逻辑电路路时时序序逻辑电逻辑电路路 任一任一时时刻的刻的输输出出仅仅取决于取决于该时该时刻的刻的输输入，与入，与电电路原来的路原来的状状态态无关。无关。 任一任一时时刻的刻的输输出不出不仅仅取决取决于于现时现时的的输输入，而且入，而且还还与与电电路路原来状原来状态态 有关。有关。4.1 概述概述精选ppt组组组组合合合合逻辑电逻辑电逻辑电逻辑电路的框路的框路的框路的框图图图图 组组合合逻辑电逻辑电路在路在电电路路结结构上不包含存构上不包含存储单储单元元，仅仅仅仅是由各种是由各种门电门电路路组组成，成，精选ppt4.2 组组合合逻辑电逻辑电路的分析和路的分析和设计设计方法方法4.2.1 组合逻辑电路的分析方法组组合合逻辑电逻辑电路路图图写出写出逻辑逻辑表达式表达式分析方法步分析方法步骤骤：化化简简说说明功能明功能列真列真值值表表已知已知逻辑电逻辑电路路说说明明逻辑逻辑功能功能分分 析析精选ppt逻辑图逻辑图逻辑逻辑表表达式达式 1 1 最最简简与或与或表达式表达式化简 2 2 从输入到输出逐级写出精选ppt最最简简与或与或表达式表达式 3 真真值值表表 3 4 电电路的路的逻逻辑辑功能功能当当输输入入A、B、C中有中有2 2个或个或3 3个个为为1 1时时，输输出出Y为为1 1，否，否则则输输出出Y为为0 0。所。所以以这这个个电电路路实实际际上是一种上是一种3 3人表决用的人表决用的组组合合电电路：只要路：只要有有2票或票或3票同票同意，表决就通意，表决就通过过。 4 00010111精选ppt精选ppt解：解：精选ppt 由真由真值值表知：表知：该电该电路可用来判路可用来判别输别输入的入的4位二位二进进制数数制数数值值的范的范围围。精选ppt精选ppt这这是一个全是一个全加器加器电电路路精选ppt形式形式变换变换写出表达式写出表达式并并简简化化4.2.2 组合逻辑电路的设计方法根据根据实际逻辑问题实际逻辑问题最最简单逻辑电简单逻辑电路路设设 计计步步骤骤：确定确定输输入、入、输输出出列出真列出真值值表表根据根据设计设计所用所用芯片要求芯片要求画画逻辑电逻辑电路路图图精选ppt例例1：设计设计三人表决三人表决电电路（路（A、B、C）。每人）。每人一个按一个按键键，如果同意，如果同意则则按下，不同意按下，不同意则则不按。不按。结结果用指示灯表示，多数同意果用指示灯表示，多数同意时时指示灯亮，指示灯亮，否否则则不亮。用与非不亮。用与非门实现门实现.解解:1.首先指明首先指明逻辑逻辑符号取符号取“0”、“1”的含的含义义。三个。三个按按键键A、B、C按下按下时为时为“1”，不按，不按时为时为“0”。输输出量出量为为 L，多数，多数赞赞成成时时是是“1”，否，否则则是是“0”。精选ppt2.根根据据题题意意列列出出真真值值表表A B C L 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 3.画出卡画出卡诺图诺图化化简简：ABC000011111011110000ABBCACL= AC + BC + AB精选ppt4 4、用与非、用与非门实现逻辑电门实现逻辑电路路A AB BC CL L精选ppt例例4.2.2：解解: :取取红红、黄、黄、绿绿三三盏盏灯分灯分别别用用R、A、G表示，表示，设设灯亮灯亮为为“1”“1”，不，不亮亮为为“0”“0”；故障信号；故障信号为输为输出出变变量用量用Z Z表示，表示，规规定正常定正常为为“0”“0”，不正常不正常为为“1”“1”。R A G Z 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1、列真、列真值值表表2、写、写逻辑逻辑函数式函数式精选ppt3、化、化简简R RAGAG000011111011111000RGRAAG精选ppt4、画、画逻辑图逻辑图精选ppt用与非用与非门实现门实现精选ppt用与或非用与或非门实现门实现R RAGAG000011111011111000精选ppt 4.3 若干常用的若干常用的组组合合逻辑电逻辑电路路4.3.1 编码器编码编码：用二：用二进进制代制代码码来表示某一信息（文来表示某一信息（文字、数字、符号）的字、数字、符号）的过过程。程。 实现编码实现编码操作的操作的电电路称路称为为编码编码器器。编编码码器器高？低高？低？码码？精选ppt普普通通编编码码器器3位二位二进进制（制（8线线3线线）编码编码器真器真值值表表任何任何时时刻只允刻只允许输许输入一个入一个编码编码信号，否信号，否则输则输出将出将发发生混乱。生混乱。一、二一、二进进制制编码编码器器输输入端：入端：2n输输出端：出端：n高高电电平有效平有效精选ppt图图4.3.2精选ppt优优先先编码编码器器 在在优优先先编码编码器器电电路中，允路中，允许许同同时输时输入两个以入两个以上上编码编码信号。信号。编码时编码时只只对对优优先先权权最高的最高的进进行行编码编码。8线线3线优线优先先编码编码器器74LS148逻辑图逻辑图（图图4.3.3）。）。选选通通输输入端入端选选通通输输出端出端扩扩展端展端精选ppt输输入入：逻辑逻辑0(0(低低电电平）有效平）有效输输出出：逻辑逻辑0(0(低低电电平）有效平）有效低低电电平表示平表示“电电路工作，路工作，但无但无编码输编码输入入”低低电电平表示平表示“电电路工作，路工作，且有且有编码输编码输入入”精选ppt例例4.3.1：试试用两片用两片74LS148组组成成16线线4线优线优先先编码编码器。器。优优先先权权最高最高 均无信号均无信号时时，才允，才允许对许对 输输入信号入信号编码编码。精选ppt00101111111001 1 1 11 0 1(1)片片处处于于编码编码状状态态,(2)片被封片被封锁锁。精选ppt1 1 1 1 1 1 1 110(2)片片处处于于编码编码状状态态111010010101 11 0 1 0 1精选ppt二、二十二、二十进进制制编码编码器器输输入端入端10 个，个，输输出端出端4个，也称个，也称10线线4线编码线编码器。器。集成集成10线线-4线优线优先先编码编码器器输输入入输输出均低出均低电电平有平有效。效。功能表功能表见见表表3.3.3精选ppt4.3.2 译码器译码译码：将二：将二进进制代制代码码翻翻译译成成对应对应的的输输出信出信号的号的过过程程.译码译码是是编码编码的逆的逆过过程程. 实现译码实现译码操作的操作的电电路称路称为为译码译码器器。 常用的常用的译码译码器有器有:二二进进制制译码译码器器、二二十十进进制制译码译码器器、显显示示译码译码器器三三类类。精选ppt一、二一、二进进制制译码译码器器 输输入端：入端：n 输输出端：出端：2n 二二进进制制译码译码器的器的输输入端入端为为n n个，个，则输则输出端出端为为2 2n n个，个，且且对应对应于于输输入代入代码码的每一种状的每一种状态态，2 2n n个个输输出中只有出中只有一个一个为为1 1（或（或为为0 0），其余全），其余全为为0 0（或（或为为1 1）。）。精选ppt 2 线线 4线译码线译码器器74LS139 （输输出低出低电电平有效）平有效） 真真值值表表 0 0 1 1 1 00 1 1 1 0 11 0 1 0 1 11 1 0 1 1 1 A1A0画关于画关于 的卡的卡诺图诺图A1A001111100精选ppt 3 3位二位二进进制制译码译码器器(3(3线线-8-8线译码线译码器器) )输输入入：3位二位二进进制代制代码码输输出出：8个互斥的信号（高个互斥的信号（高电电平有效）平有效）精选ppt74HC138集成集成译码译码器器S=1,译码译码器正常工作器正常工作100片片选输选输入端入端（使能端）（使能端）输输出低出低电电平有效平有效地址地址输输入端入端精选ppt3线线8线译码线译码器器74HC138功能表功能表精选ppt当当S1=1, =0, =0（即（即S=1）时时，可得，可得输输出出精选ppt精选ppt例例4.3.2：试试用用两两片片3线线8线线译译码码器器74HC138组组成成4线线16线译码线译码器。器。精选ppt(1)片工作，片工作，(2)片禁止。若片禁止。若输输入入D3D2D1D0=0100时时，译码译码器器_输输出出_。000（1）11110111精选ppt(2)片工作，片工作，(1)片禁止。若片禁止。若输输入入D3D2D1D0=1101时时，译码译码器器_输输出出_。111（2）11111011精选ppt二、二十二、二十进进制制译码译码器器输输入端：入端：4 输输出端：出端：10二二- -十十进进制制译码译码器的器的输输入是十入是十进进制数的制数的4 4位二位二进进制制编码编码（BCDBCD码码），分），分别别用用A A3 3、A A2 2、A A1 1、A A0 0表示；表示；输输出的是与出的是与1010个十个十进进制数字相制数字相对应对应的的1010个信号，用个信号，用Y Y9 9Y Y0 0表示。由于二表示。由于二- -十十进进制制译码译码器有器有4 4根根输输入入线线，1010根根输输出出线线，所以又称，所以又称为为4 4线线-10-10线译码线译码器器。精选ppt集成集成8421 BCD8421 BCD码译码码译码器器74LS4274LS42精选ppt三、三、显显示示译码译码器器 用来用来驱动驱动各种各种显显示器件，从而将用二示器件，从而将用二进进制代制代码码表示的数字、文字、符号翻表示的数字、文字、符号翻译译成人成人们习惯们习惯的的形式直形式直观观地地显显示出来的示出来的电电路，称路，称为为显显示示译码译码器器。数字、文字、数字、文字、符号代符号代码码译码译码器器显显示器示器精选ppt 半半导导体数体数码码管管显显示器件示器件： 常用的是常用的是七段七段显显示器件示器件abcdefg精选ppt精选pptabcdefg510510 YaYaYbYbYgYga ab bg g510510 510510 发发光光二二极极管管Ya-Yg: Ya-Yg: 控制信号控制信号高高电电平平时时, ,对应对应的的LEDLED亮亮低低电电平平时时, ,对应对应的的LEDLED灭灭精选pptabcdfga b c d e f g1 1 1 1 1 1 00 1 1 0 0 0 01 1 0 1 1 0 1e精选ppt BCD BCD七段七段显显示示译码译码器器A A3 3-A-A0 0: : 输输入数据入数据要要设计设计的七段的七段显显示示译码译码器器a aYaYaYbYbYcYcYdYdYeYeYfYfYgYg译译 码码 器器A A3 3A A2 2A A1 1A A0 0b bc cd de ef fg g精选ppt十十进进制数制数 A A3 3A A2 2A A1 1A A0 0 Y Ya a Y Yb b Y Yc c Y Yd d Y Ye e Y Yf f Y Yg g 显显示字形示字形 0 0 0 0 0 00 0 0 0 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 0 01 0 0 1 1 0 0 0 10 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 2 1 0 1 1 0 1 2 3 3 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 3 1 1 1 0 0 1 3 4 4 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 4 1 1 0 0 1 1 4 5 5 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 50 1 1 0 1 1 5 6 0 1 1 0 6 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 60 1 1 1 1 1 6 7 7 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 7 1 1 0 0 0 0 7 8 8 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 8 1 1 1 1 1 1 8 9 9 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 9 1 1 0 0 1 1 9 精选pptA3A2A1A000110100100111101111111000000001Ya先先设计输设计输出出YaYa的的逻辑逻辑表示式及表示式及电电路路图图精选ppt七段七段显显示示译码译码器器7448引脚排列引脚排列图图灯灯测试输测试输入入灭灭零零输输入入灭灭灯灯输输入入灭灭零零输输出出精选ppt图4.3.18 用7448驱动BS201的连接方法精选pptRBIRBI和和RBORBO配合使用，可使多位数字配合使用，可使多位数字显显示示时时的的最高位及小数点后最低位的最高位及小数点后最低位的0 0不不显显示示0 0 0 6 7 . 9 0 00 0 0 6 7 . 9 0 0精选ppt四、四、译码译码器的器的应应用用 例例4.3.3：试试用用3线线8线线译译码码器器74HC138设设计计一一个个多多输输出的出的组组合合逻辑电逻辑电路。路。输输出出逻辑逻辑函数式函数式为为精选ppt解：解：化化为为最小最小项项之和的形式：之和的形式：精选ppt当当S1=1, S2=S3=0时时,令令A2=A, A1=B, A0=C ,则则精选ppt画画电电路路图图精选ppt例：例：分析下分析下图电图电路路逻辑逻辑功能。功能。精选ppt解：解：精选ppt这这是一个全是一个全加器加器电电路路精选ppt4.3.3 数据分配器与数据选择器定定义义：将公共数据：将公共数据线线上的信号根据需要送到多个上的信号根据需要送到多个 不同通道上去的不同通道上去的逻辑电逻辑电路。路。 一、数据分配器一、数据分配器框框图图：输输入端入端:1个个输输出端出端:2n个个精选ppt由由74HC138构成的构成的1 1路路-8-8路数据分配器路数据分配器数据数据输输入端入端地址地址输输入端入端数数据据输输出出端端精选ppt二、数据二、数据选择选择器器 定定义义：根据需要将多路信号中：根据需要将多路信号中选择选择一路送到公共一路送到公共数据数据线线上的上的逻辑电逻辑电路路(又称又称多路开关多路开关).n位通道位通道选择选择信号信号数据数据选择选择器器D0D1D2D2n-1Y输输入端：入端：2n个个输输出端：出端：1个个精选ppt1 1、2 2选选1 1数据数据选择选择器器 A F 0 0 D0 0 1 1 D1 1集成化集成化 D0 0D1 1FA1 1& & &D0 0D1 1A 1 1F输输入入数数据据输输出出数数 据据控制信号控制信号 精选ppt真真值值表表地地址址变变量量输输入入数数据据由地址由地址码码决定从路决定从路输输入中入中选择选择哪路哪路输输出。出。2 2、4 4选选1 1数据数据选择选择器器精选pptA1 A0 Y 0 0 D0 0 1 D1 1 0 D2 1 1 D3 D0 0A0 0D3 3D2D1A1 1Y即：即：精选ppt型号型号: :74HC153 双双4 4选选1 1数据数据选择选择器器集成集成电电路数据路数据选择选择器器 选选通控制端通控制端S S为为低低电电平有效，即平有效，即S S=0=0时时芯片被芯片被选选中，中，处处于工作状于工作状态态；S S=1=1时时芯片被禁止，芯片被禁止，Y00。输输出出输输入入A1A0Y11 10 00 0 00 0 00 1 00 1 01 0 01 0 01 1 01 1 0D10D11D12D13精选ppt集成集成8 8选选1 1数据数据选择选择器器74HC151精选ppt74HC151的的真真值值表表精选ppt扩扩展展: :例例4.3.4用双用双4选选1数数据据选择选择器构器构成成8选选1数据数据选择选择器器.A2=0时时，上，上边边一半数据一半数据选择选择器工作，数据器工作，数据D0D3选选择择一路一路输输出；出；A2=1时时，下，下边边一半数据一半数据选择选择器工作，数据器工作，数据D4D7选选择择一路一路输输出。出。精选ppt2片片8选选1数据数据选择选择器器74LS151构成构成16选选1的数据的数据选择选择器器精选ppt用数据用数据选择选择器器设计组设计组合合逻辑电逻辑电路路步步骤骤：1.列出所求列出所求逻辑逻辑函数的真函数的真值值表，写出其最小表，写出其最小项项表达式。表达式。2.根据上述函数包含的根据上述函数包含的变变量数，量数，选选定数据定数据选择选择器。器。3.对对照比照比较较所求所求逻辑逻辑函数式和数据函数式和数据选择选择器的器的输输出表达式出表达式确定确定选择选择器器输输入入变变量的表达式或取量的表达式或取值值。4.按照求出的表达式或取按照求出的表达式或取值连值连接接电电路，画路，画电电路路连线图连线图。精选ppt确定数据确定数据选择选择器器确定地址确定地址变变量量 2 1 n个地址变量的数据选择器，不需要增加门电路，最多可实现n1个变量的函数。3个变量，选用4选1数据选择器。A1=A、A0=B逻辑逻辑函数函数 1 选选用用74HC153 2 74HC153有两个地址变量。精选ppt求求Di 3 （1）公式法）公式法函数的标准与或表达式：4选1数据选择器输出信号的表达式：比较L和Y，得： 3 精选ppt画画连线图连线图 4 4 精选ppt求求Di的的方法方法（2）真）真值值表法表法C=1时时L=1，故故D0=CL=0，故，故D2=0L=1，故，故D3=1C=0时时L=1，故故D1=C精选ppt求求Di的的方法方法（3）图图形法形法D0D1D3D2精选ppt解：解：例例4.3.6对对照照74HC151输输出表达式，求出表达式，求Di写出最小写出最小项项表达式表达式 选选用用8选选1数据数据选择选择器器74HC151，当，当S=0时时， 令令A2=A、A1=B 、A0=C,代入上式得：代入上式得：精选ppt比比较较L和和Y，得：，得：画画连线图连线图精选ppt另解另解:写出最小写出最小项项表达式表达式选选用双用双4选选1数据数据选择选择器器74HC153其中的一半，其中的一半，当当S1=0时时，令，令A1=A、A0=B,代入上式得：代入上式得：对对照照74HC153输输出表达式，求出表达式，求Di可得：可得： D10C D11C D12=C D13=C 精选ppt画画连线图连线图精选ppt例例4.3.5（例（例4.2.2交通灯交通灯监视电监视电 路）：路）：解解: :取取红红、黄、黄、绿绿三三盏盏灯分灯分别别用用R、A、G表示，表示，设设灯亮灯亮为为“1”“1”，不，不亮亮为为“0”“0”；故障信号；故障信号为输为输出出变变量用量用Z Z表示，表示，规规定正常定正常为为“0”“0”，不正常不正常为为“1”“1”。R A G Z 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 列真列真值值表表 写写逻辑逻辑函数式函数式精选ppt 选选2个地址个地址输输入端的入端的4选选1数据数据选择选择器器(74HC153）当当S1=0时时，令，令A1=R、A0=A,代入上式得：代入上式得：对对照照74HC153输输出表达式，求出表达式，求Di可得：可得： D10G D11G D12=G D13=1 精选ppt画画连线图连线图精选ppt例：例：分析下分析下图电图电路路逻辑逻辑功能。功能。精选ppt解解: :S1=S2=074HC153正常工作，且A1=A,A0=B精选ppt这这是一个全是一个全加器加器电电路路精选ppt数据分配器和数据数据分配器和数据选择选择器一起构成数据分器一起构成数据分时传时传送系送系统统精选ppt4.3.4 加法器举举例：例：A=1101, B=1001, 计计算算A+B1 1 0 11 0 0 1+011010011精选ppt加法运算的基本加法运算的基本规则规则：（1）逢二）逢二进进一。一。（2）最低位是两个数最低位的相加，不需）最低位是两个数最低位的相加，不需考考虑进虑进位。位。（3）其余各位都是三个数相加，包括加数、）其余各位都是三个数相加，包括加数、被加数和低位来的被加数和低位来的进进位。位。（4）任何位相加都）任何位相加都产产生两个生两个结结果：本位和、果：本位和、向高位的向高位的进进位。位。精选ppt（1）半加器：）半加器： 半加运算不考半加运算不考虑虑从低位来的从低位来的进进位位A-加数加数;B-被加数被加数;S-本位和本位和;Co-进进位。位。真真值值表表1位加法器位加法器精选ppt逻辑图逻辑图逻辑逻辑符号符号2个个输输入端入端2个个输输出出端端精选ppt（2）全加器：）全加器：A-加数；加数；B-被加数；被加数；Ci-低位的低位的进进位；位；S-本位和；本位和；Co-进进位。位。逻辑逻辑状状态态表表见见下下页页 相加相加过过程中，既考程中，既考虑虑加数、被加数又考加数、被加数又考虑虑低位的低位的进进位。位。精选ppt精选ppt课课本上采用了圈本上采用了圈0的方法的方法3个个输输入端入端2个个输输出出端端双全加器双全加器74LS183精选ppt（1）串行）串行进进位加法器位加法器如如图图：用全加器：用全加器实现实现4位二位二进进制数相加。制数相加。低位全加器低位全加器进进位位输输出出 高位全加器高位全加器进进位位输输 入入注意：注意：CICI0 0=0=0多位加法器多位加法器（2）超前）超前进进位加法器位加法器精选ppt例例4.3.7解：解： BCD码码+0011=余余3码码设输设输入入8421码码用用变变量量DCBA表示，表示，输输出余三出余三码码用用变变量量Y3Y2Y1Y0表示。表示。则则有有Y3Y2Y1Y0 DCBA+0011精选ppt解：解：设输设输入余三入余三码码用用变变量量DCBA表示，表示，输输出出8421码码用用变变量量Y3Y2Y1Y0表示。表示。则则有有Y3Y2Y1Y0 DCBA+0011补补DCBA+1101用一片用一片74LS283将余三将余三码转换码转换成成8421BCD码码。余余3码码0011=BCD码码精选ppt全减器真全减器真值值表表A-被减数；被减数；B-减数；减数；C-低位的借位；低位的借位；D-本位差；本位差；J-向高位的借位。向高位的借位。精选ppt4.3.5 数值比较器定定义义：对对两数两数A、B（可以是一位，也可是多（可以是一位，也可是多 位）位）进进行大小比行大小比较较的的逻辑电逻辑电路。比路。比较较 的的结结果有果有AB、AB) I(AB)Y(AB3A3B2A2B1A1B0A0B0A0=B0A0=B0A0=B01 0 00 1 00 0 11 0 00 1 01 0 00 1 01 0 00 1 01 0 00 1 01 0 00 1 00 0 1精选ppt集成数集成数值值比比较较器器 精选ppt例例4.3.8 试试用两片用两片74LS85组组成一个成一个8位数位数值值比比较较器。器。精选ppt精选ppt 4.4 组组合合逻辑电逻辑电路中的路中的竞竞争冒争冒险现险现象象 在在组组合合电电路中，当路中，当输输入信号的状入信号的状态态改改变变时时，输输出端可能会出出端可能会出现现不正常的干不正常的干扰扰 信号，信号，使使电电路路产产生生错误错误的的输输出，出，这这种种现现象称象称为为 竞竞争争冒冒险险。一一. .竞竞争冒争冒险险的概念的概念精选ppt原因：主要是原因：主要是门电门电路的延路的延迟时间产迟时间产生的。生的。干干扰扰信号信号 二二. .产产生生竞竞争冒争冒险险的原因的原因精选ppt三三. . 检查竞检查竞争冒争冒险险的方法的方法只要只要输输出端的出端的逻辑逻辑函数在一定条件下能函数在一定条件下能简简化成化成或或则则可出可出现竞现竞争冒争冒险现险现象。象。精选ppt当当B=C=1时时，YA+A存在存在竞竞争冒争冒险险当当A=C=0时时存在存在竞竞争冒争冒险险图图(a)图图(b)精选ppt四四. . 消除消除竞竞争冒争冒险险的方法的方法接入接入滤滤波波电电容容引入引入选选通脉冲通脉冲修改修改逻辑设计逻辑设计（增加冗余（增加冗余项项）精选ppt