吉大通信数电课件-第4章-组合逻辑电路.ppt
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- 大通 信数电 课件 组合 逻辑电路
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1、 第四章第四章 组合逻辑电路组合逻辑电路组合逻辑电路组合逻辑电路:输入信号输入信号输出信号输出信号X2X1组合组合逻辑逻辑电路电路XnYnY2Y1在任何时刻输出状态仅取决于该时刻输入,在任何时刻输出状态仅取决于该时刻输入,而与过去时刻的输入值无关。而与过去时刻的输入值无关。4.1 概述概述组合电路的特点:组合电路的特点:1.单纯由各类门电路组成;单纯由各类门电路组成;2.电路的输出和输入之间没电路的输出和输入之间没有反馈途径;有反馈途径;3.电路中不包含存储元件。电路中不包含存储元件。组合电路的研究内容:组合电路的研究内容:分析:分析:设计:设计:给定给定 逻辑图逻辑图得到得到逻辑功能逻辑功能
2、分析分析 给定给定逻辑功能逻辑功能画出画出 逻辑图逻辑图设计设计4.2 组合逻辑电路分析组合逻辑电路分析电路电路 结构结构输入输出之间输入输出之间的逻辑关系的逻辑关系 分析步骤:分析步骤:逻辑图逻辑图逻辑式逻辑式变换逻辑变换逻辑式式真值表真值表分析分析功能功能例例4-1:分析下图的逻辑功能。分析下图的逻辑功能。 PABCLAPBPCPAABCBABCCABC()LABC ABCABCABCABCA B C真值表真值表电路的逻辑功能电路的逻辑功能由真值表可知,当由真值表可知,当3个个输入变量输入变量 A、B、C 取取值一致时,输出值一致时,输出L=0,否则输出否则输出L=1 。所以。所以这个电路
3、可以判断这个电路可以判断3个个输入变量的取值是否输入变量的取值是否一致,故称为:一致,故称为:不一不一致电路致电路。例例4-2:分析下图的逻辑功能。分析下图的逻辑功能。 CABCBACBACBAD CABCABCAB真值表真值表步骤3:该电路为一位全减器全减器.1,2,4,7CABCBACBACBAD CABCABCAB1,2,3,7= 4.3 常用的组合逻辑器件常用的组合逻辑器件4.3.1 编码器编码器将二进制码按一定的规律进行编排,使每一组将二进制码按一定的规律进行编排,使每一组代码具有一定的含义(代表某个数或符号),这一代码具有一定的含义(代表某个数或符号),这一过程称为过程称为编码编码
4、。实现编码的逻辑电路称为。实现编码的逻辑电路称为编码器编码器。n个二进制代码(个二进制代码(n位二进制数)有位二进制数)有2n种种不同的组合,可以表示不同的组合,可以表示2n个信号。个信号。一、二进制编码器一、二进制编码器二进制编码器的作用:二进制编码器的作用:将一系列信号状态编制成将一系列信号状态编制成二进制代码。二进制代码。编码器的分类:编码器的分类:普通编码器和优先编码器。普通编码器和优先编码器。普通编码器:普通编码器:任何时候只允许输入一个有效编码信号,否则任何时候只允许输入一个有效编码信号,否则输出就会发生混乱。输出就会发生混乱。优先编码器:优先编码器:允许同时输入两个以上的有效编码
5、信号。当同允许同时输入两个以上的有效编码信号。当同时输入几个有效编码信号时,优先编码器能按预先设定的优时输入几个有效编码信号时,优先编码器能按预先设定的优先级别,只对其中优先权最高的一个进行编码。先级别,只对其中优先权最高的一个进行编码。I0 I1 An-1 0 A1 1n2 - -I二进制二进制 编码器编码器 2n个个 输入输入 n位二进位二进制码输出制码输出 A3 3线线-8-8线编码器的结构框图线编码器的结构框图编码器的工作原理编码器的工作原理 I0 I1 7I8 8线线-3-3线线编码器编码器 8 个个 输入输入 3位二进位二进制码输出制码输出 A2 A1 A0 (2)真值表)真值表1
6、000010000100001I5I4I3I2I1I0 1000I7I6A1A21A000010001000100010000000000000000000000000000000000010000111111111000127654AI I I I17632AI I I I07531AI I I I27654AI I I I17632AI I I I07531AI I I I2.优先编码器(自学)优先编码器(自学)4.3.2 译码器译码器译码是编码的逆过程,将输入的每个二进制代译码是编码的逆过程,将输入的每个二进制代码赋予的含义码赋予的含义“翻译翻译”过来,并给出相应的输出信过来,并给出相应
7、的输出信号。号。一、二进制译码器一、二进制译码器二进制译码器的作用:二进制译码器的作用:将将n种输入的组合译成种输入的组合译成2n种电路状态。也叫种电路状态。也叫n-2n线译码器。线译码器。译码器的输入译码器的输入 一组二进制代码一组二进制代码译码器的输出译码器的输出一组高低电平信号一组高低电平信号.译码器的分类译码器的分类变量译码器变量译码器:将地址码转换为有效信号将地址码转换为有效信号;显示译码器显示译码器:驱动数码管显示数字或字符驱动数码管显示数字或字符;2-4线译码器线译码器2线线4线译码器的功能表线译码器的功能表S0Y1Y2Y3Y“”表示低电平有效。表示低电平有效。0S 0YA B0
8、m1YAB1m2YAB2m3YAB3m时,由表可写出各输出函数式:时,由表可写出各输出函数式:=;=;=;=0Y1Y2Y4Y5Y6Y7Y3Y1S32SS 11S032SS为高有效为高有效。为低有效。为低有效。正常译码条件正常译码条件: :012AAA012AAA012AAA012AAA012AAA012AAA012AAA012AAA0m1m2m3m4m5m6m7m 3-83-8译码器是译码器是A A2 2、A A1 1、A A0 0三个变三个变量的全部最小项量的全部最小项译码输出,所以译码输出,所以把这种译码器叫把这种译码器叫做做最小项译码器。最小项译码器。A2A1A0为地址码输入端4线-16
9、线译码器二、数字显示译码器二、数字显示译码器二二-十十进制编码进制编码显示译显示译码器码器显示显示器件器件在数字系统中,常常需要将运算结果用人们在数字系统中,常常需要将运算结果用人们习惯的十进制显示出来,这就要用到习惯的十进制显示出来,这就要用到显示译码器显示译码器。显示器件:显示器件:常用的是常用的是七段七段显示器件。显示器件。bcdefgaabcdfga b c d e f g1 1 1 1 1 1 00 1 1 0 0 0 01 1 0 1 1 0 1e七段显示器件的工作原理:七段显示器件的工作原理: 发光二极管可以单独封装,也可以组合封装为LED数码管。 发光二极管按驱动方式又分为共阳
10、极和共阴极接法。输入低有效输入低有效输入高有效输入高有效共阳极接法共阳极接法共阴极接法共阴极接法 液晶显示器件液晶显示器件( (LCDLCD) ) LCD是一种平板薄型显示器件,驱动电压低,工作电流非常小,配合CMOS电路可以组成微功耗系统。abfgcdeabcdefgcdea bfgabfgcdeV5 A3A0是字型译码器输入的BCD地址代码。 Y a Y g表示字型译码器的段位显示代码。并规定灯亮为灯亮为“1”1”,不亮为,不亮为“0”0”。所以输出为高电平,可以驱动共阴极共阴极LED数码管。LTRBIRBOBI / 灯测试输入端灯测试输入端LT 消隐输入端消隐输入端BI 灭灭“0”0”输
11、入端输入端RBIRBO 灭灭“0”0”输出端输出端控制端:控制端:RBOBI /表示消隐输入 / 灭 0 输出端。84213A2A1A0A7448abcdefgaYbYcYeYfYgYdYLTBIRBIRBO 灯测试输入端主灯测试输入端主要用于检查要用于检查LEDLED的好的好坏。坏。 消隐输入端(与消隐输入端(与灭灭“0”0”输出端共用)输出端共用) 灭灭“0”0”输入端,输入端,熄灭无意义的熄灭无意义的0 0 灭灭“0”0”输出端与输出端与(灭(灭“0”0”输入端配输入端配合使用)合使用)0 时,输出时,输出 a g 全全“1”七段全亮。七段全亮。1 时,正常译码。时,正常译码。0 时,不
12、管输入何种状态,输出全时,不管输入何种状态,输出全01 时,正常译码。时,正常译码。0 时,灭掉不要显示的时,灭掉不要显示的0,00111 时,显示时,显示0,不灭中间不灭中间0。101101即:灭即:灭0输入等于输入等于0,灭灭0输出一定等于输出一定等于0。十十A A3 3A A2 2A A1 1A A0 0a ab bc cd de ef fg g显示显示01100001111111011X00011011000021X00101110110131X00111111100141X01001011001151X01011101101161X01101001111171X01111111000
13、081X10001111111191X100111110011101X101010001101111X101110011001121X110010100011131X110111001011141X111010001111151X111110000000XXXXXX00000000100000000000000XXXXX11111111LTRBIRBOBI /agbcefd 从功能表中看出:表中列出输入从功能表中看出:表中列出输入BCD代码的前十个状态与代码的前十个状态与Y a Y b 十个字型对应关系外,还规定了输入为十个字型对应关系外,还规定了输入为10101111这六个状态这六个状态下的
14、显示字型。下的显示字型。G13YaG14YbG15YcG16YdG17YeG18YfG19Yg1&11G1G2G3G4G5G9G10G6G7G11G8G12RBILTBI/RBOA0A1A2A31A0A1A2A3&1111111 A3 A0 = 00000RBI1LT当:(功能表倒数第二行)0RBO表示本位应显示的0已经灭掉。功能扩展应用 将灭0输出和灭0输入配合使用,可以实现多位数码显示的灭0控制。 例:用六位译码、显示器和规定小数点位构成具有灭0功能的十进制显示器。 整数部分整数部分:最高位灭0输入接地,表示灭掉最高位无意义的0。灭0输入等于0,灭0输出一定等于0,表示可以连续灭掉高位四个
15、0。 小数部分小数部分:灭0输入和灭0输出相反,最低位灭0输入接地,同样灭0输入等于0,灭0输出一定等于0,表示可以连续灭掉低位两个0。最高位接高电平,表示不灭0。4.3.3数据选择器数据选择器从一组数据中选择一路信号进行传输的电路,从一组数据中选择一路信号进行传输的电路,称为称为数据选择器数据选择器。控制信号控制信号输入信号输入信号输出信号输出信号数据选择器类似一个多投开关。选择哪一路信数据选择器类似一个多投开关。选择哪一路信号由相应的一组控制信号控制。号由相应的一组控制信号控制。A0A1D3D2D1D0W四选一集成数据选择器四选一集成数据选择器74LS1531S功能表功能表控制端控制端:
16、低电平有效。低电平有效。1S选择端选择端A1 A0 :为两个为两个4选选1数据选择器共用。数据选择器共用。其中其中例:例:用一片用一片74LS153组成组成8选选1: A2=0:(1)工作;工作; A2=1:(2)工作。工作。D1D7D0D2D3D4D5D6 Y1D01SY1Y21D11D21D32D02S2D12D22D374LS153(1)(2)BAA2(低位)低位)(高位)高位)A0A1选选择择信信号号(三位)(三位)1八选一集成数据选择器八选一集成数据选择器74LS151输入输入 输出输出 A2 A1 A0 Y 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 D0 D7 S功能表功能表Y0D7
17、D 4.3.4 加法器加法器1 1 0 11 0 0 1+举例:举例:A=1101, B=1001, 计算计算A+B。01101加法运算的基本规则加法运算的基本规则:(1) 逢二进一。逢二进一。(2) 最低位是两个数最低位的叠加,不需考虑进位。最低位是两个数最低位的叠加,不需考虑进位。(3) 其余各位都是三个数相加,包括加数被、加数其余各位都是三个数相加,包括加数被、加数和低位来的进位。和低位来的进位。(4) 任何位相加都产生两个结果:本位和、向高位任何位相加都产生两个结果:本位和、向高位的进位。的进位。用半加器实现用半加器实现用全加器实现用全加器实现一、半加器一、半加器半加运算不考虑从低位来
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