第四章组合逻辑电路.doc

组合逻辑电路 4.1 概述 学习要点： 组合电路的分析方法和设计方法 加法器、编码器、译码器等中规模集成电路的逻辑功能和使用方法 组合电路的特点： 逻辑功能：输出仅由输入决定，与电路当前状态无关； 电路结构：无反馈环路，无记忆元件 4.2 组合逻辑电路的分析方法和设计方法 4.2.1 组合逻辑电路的分析方法 例 当输入A、B、C中有2个或3个为1时，输出Y为1，否则输出Y为0。所以这个电路实际上是一种3人表决用的组合电路：只要有2票或3票同意，表决就通过。 4.2.2 组合逻辑电路的设计方法 第1步:电路功能描述 第2步:真值表 第3步:逻辑表达式或卡诺图 第4步:最简与或表达式 第5步:逻辑变换 第6步:逻辑电路图 例：设计一个楼上、楼下开关的控制逻辑电路来控制楼梯上的路灯，使之在上楼前，用楼下开关打开电灯，上楼后，用楼上开关关灭电灯；或者在下楼前，用楼上开关打开电灯，下楼后，用楼下开关关灭电灯。 设楼上开关为A，楼下开关为B，灯泡为Y。并设A、B闭合时为1，断开时为0；灯亮时Y为1，灯灭时Y为0。根据逻辑要求列出真值表。 用与非门实现 用异或门实现 本节小结 　①组合电路的特点：在任何时刻的输出只取决于当时的输入信号，而与电路原来所处的状态无关。实现组合电路的基础是逻辑代数和门电路。 　②组合电路的逻辑功能可用逻辑图、真值表、逻辑表达式、卡诺图和波形图等5种方法来描述，它们在本质上是相通的，可以互相转换。 　③组合电路的设计步骤：逻辑图→写出逻辑表达式→逻辑表达式化简→列出真值表→逻辑功能描述。 　④组合电路的设计步骤：列出真值表→写出逻辑表达式或画出卡诺图→逻辑表达式化简和变换→画出逻辑图。 　在许多情况下，如果用中、大规模集成电路来实现组合函数，可以取得事半功倍的效果。 4.3 若干常用的组合逻辑电路 4.3.1 编码器 用码组表示特定对象的过程,叫做 一.普通编码器 输入8个互斥的信号, 输出3位二进制代码 真值表 逻辑表达式 逻辑图 二、优先编码器 在优先编码器中优先级别高的信号排斥级别低的，即具有单方面排斥的特性。 设I7的优先级别最高，I6次之，依此类推，I0最低。 逻辑表达式 8线-3线优先编码器 逻辑图 如果要求输出、输入均为反变量，则只要在图中的每一个输出端和输入端都加上反相器就可以了。 集成3位二进制优先编码器74LS148 ST为使能输入端，低电平有效。YS为使能输出端，通常接至低位芯片的端。YS和ST配合可以实现多级编码器之间的优先级别的控制。YEX为扩展输出端，是控制标志。 YEX ＝0表示是编码输出； YEX ＝1表示不是编码输出。 74LS148的真值表 输入：逻辑0(低电平）有效 输出：逻辑0(低电平）有效 74LS148的级联 16线-4线优先编码器 8421 BCD码优先编码器 真值表 逻辑表达式 逻辑图 集成10线-4线优先编码器 本节小结 用二进制代码表示特定对象的过程称为编码；实现编码操作的电路称为编码器。 　编码器分二进制编码器和十进制编码器，各种编码器的工作原理类似，设计方法也相同。集成二进制编码器和集成十进制编码器均采用优先编码方案。 4.3.2 译码器 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。译码是编码的逆过程。 4.3.2.1 2进制.2-10进制译码器 一. 二进制译码器 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。 1、3位二进制译码器 真值表 输入：3位二进制代码 输出：8个互斥的信号 逻辑表达式 逻辑图 电路特点：与门组成的阵列 2、集成二进制译码器74LS138 A2、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G1＝1、　　　　 时，译码器处于工作状态；当G1＝0、　　　　　时，译码器处于禁止状态。 真值表 输入：自然二进制码 输出：低电平有效 3、74LS138的级联 二 . 二-十进制译码器 1、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。 真值表 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Y9～Y0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。 逻辑表达式 逻辑图 将与门换成与非门，则输出为反变量，即为低电平有效。 ２、集成8421