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1、第四章 组合逻辑电路,4.1概述 一、组合逻辑电路的特点 1.从功能上 2.从电路结构上,任意时刻的输出仅取决于该时刻的输入,不含记忆(存储)元件,二、逻辑功能的描述,或写为:,一、逻辑抽象分析因果关系，确定输入/输出变量定义逻辑状态的含意（赋值）列出真值表二、写出函数式三、选定器件类型四、根据所选器件：对逻辑式化简（用门）变换（用MSI）或进行相应的描述（PLD）五、画出逻辑电路图，或下载到PLD六、工艺设计,4.2.2 组合逻辑电路的设计方法,设计举例：,设计一个监视交通信号灯状态的逻辑电路,1.抽象 输入变量:红（R）、黄（A）、绿（G）输出变量：故障信号（Z）列出真值表2.写出逻辑表达
2、式,3.若用小规模SSI器件4.化简，得：画出逻辑图,若用“与非与非”门实现：,将Z的表达式变换得：,用“与非与非”门实现逻辑表达式,若用“与或非”门实现,在卡诺图中,用包围0项的方法,求得一个逻辑函数的与或非形式.则:,用“与或非门”组成的逻辑电路,4.3 若干常用组合逻辑电路,4.3.1 编码器编码：将输入的每个高/低电平信号变成一个对应的二进制代码。具体可分为:普通编码器 优先编码器,一、普通编码器,特点：任何时刻只允许输入一个编码信号。例：3位二进制普通编码器,利用无关项化简，得：,二、优先编码器,特点：允许同时输入两个以上的编码信号，但只对其中优先权最高的一个进行编码。例：8线-3线
3、优先编码器（设I7优先权最高I0优先权最低）,反复使用,对 的化简过程,输入均以低电平有效,实例：74HC148,输出均以低电平有效,加上选通信号,选通信号 为0时编码器能正常工作,为1时所有的输出端均被封锁为高电平,选通输出端 为0时，电路工作,但无编码输入,扩展端 为0时，电路工作,且有编码输入,附加输出端,可根据附加输出端的值，来判定编码器的状态。,附加输出信号的状态及含意,控制端扩展功能举例：,例：用两片8线-3线优先编码器16线-4线优先编码器,其中，的优先权最高,第一片为高优先权只有(1)无编码输入时，(2)才允许工作第(1)片 时表示对 的编码低3位输出应是两片的输出的“或”,三
4、、二-十进制优先编码器,将 编成0110 1110 的优先权最高，最低输入的低电平信号变成一个对应的十进制的编码P172-173,4.3.2 译码器,译码：将每个输入的二进制代码译成对应的输出高、低 电平信号。常用的有：二进制译码器，二-十进制译码器，显示译码 器等。,一、二进制译码器例：3线8线译码器,真值表 逻辑表达式：,用电路进行实现,用二极管与门阵列组成的3线8线译码器,集成译码器实例：74HC138,低电平输出,附加控制端,74HC138的功能表：,利用附加控制端进行扩展例:用74HC138（3线8线译码器）,组成4线16线译码器 4线16线译码器,对00000111译码,D3=1时
5、,片2工作,片1禁止,D3=0时,片1工作,片2禁止,对10001111译码,二、二十进制译码器,将输入BCD码的10个代码译成10个高、低电平的输出信号。对BCD码以外的伪码，输出均无低电平信号产生。例：74HC42,三、显示译码器,1.七段字符显示器 如：,发光二极管,2.BCD七段字符显示译码器（代码转换器）7448,真值表 卡诺图,BCD七段显示译码器7448的逻辑图,7448的附加控制信号1:,灯测试输入,当 时，Ya Yg全部置为1,数码管的各段全被点亮,以检查数码管的发光是否正常,7448的附加控制信号2：,灭零输入,当，且 时，则灭零,7448的附加控制信号3：,灭灯输入/灭零
6、输出1.作为输入信号时，称为灭灯输入控制端：时，无论输入状态是什么，数码管熄灭。2.作为输出信号时，称为灭零输出端：只有当输入，且灭零输入信号 时，才给出低电平 因此,表示译码器将本来应该显示的零熄灭了,灭灯输入/灭零输出：,灭灯：BI=0时，无论输入状态是什么，数码管熄灭,例：利用 和 的配合，实现多位显示系统的灭零控制,整数部分：最高位是0，而且灭掉以后，输出 作为次高位的 输入信号小数部分：最低位是0，而且灭掉以后，输出 作为次低位的 输入信号,四、用译码器设计组合逻辑电路,1.基本原理3位二进制译码器给出3变量的全部最小项;：n位二进制译码器给出n变量的全部最小项;对任意函数:可将n位
7、二进制译码输出的最小项组合起来，以获得任何形式的输入变量不大于n的组合函数:,2.举例,例：利用74HC138设计一个多输出的组合逻辑电路，输出逻辑函数式为：,P176,(4.3.7)式,4.3.3 数据选择器一、工作原理 通过传输门的打开或关闭,仅使一个输入数据传递到输出端,称为数据选择。,例：“双四选一”，74HC153 分析其中的一个“四选一”,例：用两个“四选一”接成“八选一”,“四选一”只有2位地址输入，能从四个输入中选中一个；“八选一”的八个数据需要3位地址代码选定其中任何一个。,注意A2的高低电平变化.A2低时,选择D0D3,A2高时,选择D4D7.,二、用数据选择器设计组合电路
8、,基本原理：具有n位地址输入的数据选择器，可产生任何形式的输入变量不大于n+1的组合函数。,例如：,另有P190,例,将需要产生的函数,与数据选择器的输出函数进行对比,4.3.4 加法器,一、1 位加法器1.半加器，不考虑来自低位的进位，将两个1位的二进制数相加,2.全加器：将两个1位二进制数及来自低位的进位相加,74LS183,参见P193的卡诺图,二、多位加法器,4位串行进位加法器 优点：简单 缺点：慢,2.超前进位加法器基本原理：加到第i位的进位输入信号是两个加数第i位以前各位（0 i-1）的函数，可在相加前由A,B两数确定。优点：快，每1位的和及最后的进位基本同时产生。缺点：电路复杂。
9、,74LS283,三、用加法器设计组合电路,基本原理：1.如果要产生的函数可变换成输入变量与输入变量相加 2.如果要产生的函数可变换成输入变量与常量相加例：将BCD的8421码转换为余3码,4.3.5 数值比较器,用来比较两个二进制数的数值大小一、1 位数值比较器 A,B比较有三种可能结果:,二、多位数值比较器,原理：从高位比起，只有高位相等，才比较下一位。例如：,4.4 组合逻辑电路中的竞争-冒险现象,4.4.1 竞争-冒险现象及成因一、什么是“竞争”两个输入“同时向相反的逻辑电平变化”，称存在“竞争”。二、因“竞争”而可能在输出产 生尖峰脉冲的现象，称为“竞争-冒险”。,三、2线4线译码器中的竞争-冒险现象,4.4.2*略4.4.3 消除竞争-冒险现象的方法一、接入滤波电容 尖峰脉冲很窄，用很小的电容就可将尖峰削弱到 VTH 以下。二、引入选通脉冲 取选通脉冲作用时间，在电路达到稳定之后，P的高电平期 的输出信号不会出现尖峰。,三、修改逻辑设计例：,4.5用multisim分析组合逻辑电路例:用mulitisim分析逻辑电路.找出电路的逻辑函数式和逻辑真值表。,作业：P211 4.1，4.2，4.6，4.10，4.13，4.16，4.19，4.26，4.29，4.31,
