第3章组合逻辑电路分析和设计课件.ppt
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- 组合 逻辑电路 分析 设计 课件
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1、2022-10-19导入新课导入新课TTLTTL门和门和 CMOS CMOS门中闲置输入端该如何处理?门中闲置输入端该如何处理?CMOSCMOS门和门和TTLTTL门的接口电路要考虑哪两个问题?门的接口电路要考虑哪两个问题?数字电路按其有无记忆功能,分为组合逻辑电路和时序逻数字电路按其有无记忆功能,分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大部分。辑电路两大部分。2022-10-19 1 1、组合逻辑电路的特点:任何时刻,逻辑电路的输出状、组合逻辑电路的特点:任何时刻,逻辑电路的输出状态只取决于电路各输入状态的组合,与电路原来的状态无关。态只取决于电路各输入状态的组合,与电路原来的状态无关。组合逻辑电路
2、方框图组合逻辑电路方框图2022-10-192 2、组合逻辑电路功能的描述、组合逻辑电路功能的描述(1 1)逻辑函数式)逻辑函数式(2 2)真值表)真值表(4 4)波形图)波形图(3 3)逻辑图)逻辑图 逻辑图是以常用逻辑门的图符号,按照一定功能连接起来的组合逻辑电路。可用来反映组合逻辑电路的功能。可以直观地反映组合逻辑电路的功能。是一种更加直观地反映组合逻辑电路功能的分析工具。2022-10-193、组合逻辑电路的分析步骤、组合逻辑电路的分析步骤 根据已知逻辑电路图写出对应的逻辑函数表达式;用公式法或卡诺图法对逻辑函数式进行化简,得到最简逻辑表达式;根据最简逻辑表达式,列出相应的逻辑电路真值
3、表;根据真值表确定电路逻辑功能。所谓组合逻辑电路的分析,就是根据给定的逻辑电路图,找出其输出信号和输入信号之间的逻辑关系,确定电路的逻辑功能。2022-10-19分析组合逻辑电路的一般步骤,方框图如下:2022-10-191 1、分析下图所示组合电路的功能。、分析下图所示组合电路的功能。1F2F3FAB 1 1 已知逻辑电路图ABF 1AABF2BABF3 ABBABAF 2 2相应逻辑表达式根据逻辑图写出相应逻辑式2022-10-19 3 3 化简逻辑式由真值表可看出:输入AB相同时,输出为0;输入AB相异时,输出为1。显然,这是一个异或门电路,具有。5 5 确定逻辑功能应用代数法化简逻辑函
4、数式ABBABBABBAAABABABAABABBABAABBABAF)()(4 列出真值表2022-10-19化简 A B C F&2 1F2F3FFABF 1BCF 2CAF 3 3 CABCABCABCABFACBCABFFFF 321 4 5 1 当输入A、B、C中有2个或2个以上为1时,输出F就为1,否则输出F为0。若输入是裁判,输出是裁定结果,显然该电路是一个多数表决器。2 2、分析下图所示组合电路的功能。、分析下图所示组合电路的功能。应用了反演律应用了反演律写出逻辑真值表由真值表数据分析10/19/2022 F3 1 1 1 1 A B C F F1 F2 1 CBAF1ABBA
5、BACABBACABBCBABBACBABBACBAF)(BBACBABFFFF213 3 3、分析下图所示组合电路的功能。、分析下图所示组合电路的功能。BAF2BFFF213 1 2 3 由最简式可直接看出:电路输出只与输入AB有关,且具有功能。10/19/2022ABC0001011110111111 由最简逻辑函数式可知,电路的输出F只与输入A、B有关,而与输入变量C无关,且F和A、B的逻辑关系为:,即具有对AB的!BBACBABFFFF213也可应用卡诺图对该函数式进行化简:用卡诺图化简之前应找出该逻辑函数具有的所有最小项:BBACBABBACBAF用卡诺图化简:ABBAF2022-1
6、0-191.分析下图所示逻辑电路的功能:ABBABABAF 2.分析下图所示逻辑电路的功能。AB1111BABABABBAABABBAABAF)()(同或功能同或功能10/19/20221.2 组合逻辑电路的设计方法组合逻辑电路的设计方法、组合逻辑电路的设计步骤:(1)分析设计要求,设置输入输出变量并逻辑赋值;(2)列真值表;(3)写出逻辑表达式,并化简;(4)画逻辑电路图。设计过程与分析过程相反,组合逻辑电路的设计是根据给定的实际逻辑问题,求出实现其逻辑功能的最简单的逻辑电路。2022-10-19 1 1、用与非门设计一个交通报警控制电路。交通信号灯有黄、绿、红3种,3种灯分别单独工作或黄、
7、绿灯同时工作时属正常情况,其他情况均属故障,出现故障时输出报警信号。要求用与非门组成电路。设黄、绿、红三灯分别用输入变量表示,时为工作,其值为“”,时为不工作,其值为“0 0”;输出报警信号用 表示,正常工作时F值为“0 0”,出现故障时F值为“”。根据上述假设,我们可根据题目要求,首先把电路的功能真值表表列写出来。1 确定逻辑函数与变量关系2022-10-19 A B C F A B C F 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 列出相应真值表ABCCBABCACBAF 3 列出逻辑函数式BCACCBA
8、FABC00010111101111 4 得出最简式用卡诺图对上式进行化简:10/19/2022BCACCBABCACCBAF AB C&1 1 1 5 画出逻辑电路图显然,组合逻辑电路的设计步骤为:据题意确定输入、输出变量的逻辑形式;列出相关真值表;写出相应逻辑表达式;化简逻辑式;根据最简逻辑式画出逻辑电路图。应用非非定律对逻辑式变换,找出输出对输入的关系:10/19/2022 2 2、一火灾报警系统,设有烟感、温感和紫外光感三种类型的火灾探测器。为了防止误报警,只有当其中有两种或两种以上类型的探测器发出火灾检测信号时,报警系统产生报警控制信号。设计一个产生报警控制信号的电路。解:(1)分析
9、设计要求,设输入输出变量并逻辑赋值;输入变量:烟感A、温感B,紫外线光感C;输出变量:报警控制信号Y。逻辑赋值:用1表示肯定,用0表示否定。2022-10-19(2)列真值表,把逻辑关系转换成数字表示形式;(3)由真值表写逻辑表达式,并化简;化简得最简式:2022-10-19 (4)画逻辑电路图:将逻辑函数等式变换为:用一个与或非门加一个非门就可以实现,其逻辑电路图如下图所示。10/19/20221.分析图示电路的逻辑功能2.试设计一个三变量的判奇电路。BACACCBBFF1F2F3F4F5F62022-10-191、组合逻辑电路的一般分析方法。2、组合逻辑电路的设计方法。2022-10-19
10、导入新课导入新课生活中常用十进制数及文字、符号等表示事物。数字电路只能以二进制信号工作。编码器用二进制代码表示文字、符号或者数码等特定对象的过程,称为编码。实现编码功能的逻辑电路,称为编码器。2022-10-19编码原则:N N位二进制代码可以表示2 2N N个信号,则对M个信号编码时,应由2 2N N M M来确定位数N。例:对0到9这十个数码编码时,采用了4 4位二进制代码。2 24 416161010。编码器种类有:二进制编码器、二-十进制编码器和优先编码器等。2022-10-192.1 2.1 二进制编码器二进制编码器定义:用n位二进制代码对2n个信号进行编码的电路,称为二进制编码器
11、举例:以一个三位二进制普通编码器为例,说明普通二进制编码器的工作原理。(普通编码器:任何时刻只允许输入一个有效编码请求信号,否则输出将发生混乱。)2022-10-19位二进制编码器由左图可写出编码器的输出逻辑函数为:根据函数表达式可列出真值表(设输入信号为1表示对该输入进行编码。)2022-10-19 I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7Y2Y1Y0 任何时刻只允许输入一个编码请求其它输入取值组合不允许出现,为无关项。三位二进制编码器真值表2022-10-19编码器的符号图输入:八个信号(对象)I0I7(二值量)输出:三位二进制代码Y2Y1Y0称八线三线编码器2022-10-192.
12、2 2.2 二二-十进制编码器十进制编码器1、定义:将十个数字转换为二进制代码的电路,称为二-十进制编码器 2、特点:电路有十个输入端,四个输出端。所以也称为10线4线编码器。3、举例:分析下图电路的逻辑功能。根据逻辑图 写出函数表达式 列出真值表 确定电路逻辑功能2022-10-19由图可写出编码器的输出逻辑函数为:图中图中I0.I9为十个需要编码的输入信号为十个需要编码的输入信号,输出输出Y3Y2Y1Y0为四位二进制代码。为四位二进制代码。2022-10-19编码器真值表 图中为二图中为二-十进制编码器。十进制编码器。I0.I9为十个需要编码的输入信号为十个需要编码的输入信号,输出输出Y3
13、Y2Y1Y0为四位二进制代码。为四位二进制代码。2022-10-19.优先编码器优先编码器v定义:定义:在数字系统中,当编码器同时有多个输入为有效时,常要求输出不但有意义,而且应按事先编排好的优先顺序输出,即要求编码器只对其中优先权最高的一个输入信号进行编码,具有此功能的编码器称为。v特点:特点:优先编码器电路中,允许同时输入两个或两个以上的编码信号,优先编码器只对其中优先权最高的一个输入信号实行编码。2022-10-19优先编码器优先编码器74LS14874LS148简介简介00123SECC YIIIIGOUGND 127654YYSIIII1 2 3 4 5 6 7 816 15 14
14、13 12 11 10 974LS148的管脚排列图 当使能输入端S时,电路处于禁止编码状态,所有的输出端全部输出高电平“”;当使能输入端S时,电路处于正常编码状态,输出端的电平由I0 I7 的输入信号而定。I7的优先级别最高,I0级别最低。在表示输入、输出端的字母上,“”号表示低电平有效。管脚排列图中,I0 I7为输入信号端,Y0 Y2为输出端,S为使能输入端,OE为使能输出端,GS为片优先编码输出端。2022-10-1974LS148电路的功能表1 11 00 10 10 10 10 10 10 10 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1
15、1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 11 1 11 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 11000000000输 出输 入I0I2I1I3I5I4I7I6SY2Y0OEGSY12022-10-19 74LS148的逻辑功能描述:(1)编码输入端:逻辑符号输入端 上面均有“”号,这表示编码输入低电平有效。I0I7低电平有效允许编码,但无有效编码请求优先权最高2022-10-19(2)编码输出端:从功能表可以看出,74LS148编码器的编码输出是反码。Y2、Y1、Y0 (3)选通输入端:只有在
16、 =0时,编码器才处于工作状态;而在 =1时,编码器处于禁止状态,所有输出端均被封锁为高电平。SS2022-10-191 11 00 10 10 10 10 10 10 10 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 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 11 1 11 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 11000000000输 出输 入I0I2I1I3I5I4I7I6SY2Y0OEGSY1允许编码,但无有效编码请求正在优先编码(4)选通输出端
17、OE和扩展输出端GS:为扩展编码器功能而设置。2022-10-1974LS148的逻辑符号 以上通过对74LS148编码器逻辑功能的分析,介绍了通过MSI器件逻辑功能表了解集成器件功能的方法。要求初步具备查阅器件手册的能力。不要求背74LS148的功能表。2022-10-19用74LS148接成的16线4线优先编码器 优先权最高(2)片无有效编码请求时才允许(1)片编码编码输出的最高位编码输出为原码编码输出的最高位2022-10-191、编码器的工作原理。2、介绍编码器的功能扩展。2022-10-19导入新课导入新课常用的译码器有二进制译码器、二-十进制译码器和显示译码器等。二进制代码原来信息
18、编码对象编码译码译码:将编码时赋予代码的特定含义“翻译”出来。译码器:能够实现译码功能的电路。2022-10-193.1 二进制译码器二进制译码器输入:二进制代码(N位).输出:2N个,每个输出仅包含一个最小项。译码器逻辑符号译码器逻辑符号输入是三位二进制输入是三位二进制代码、有八种状态,八代码、有八种状态,八个输出端分别对应其中个输出端分别对应其中一种输入状态。因此,一种输入状态。因此,又把三位二进制译码器又把三位二进制译码器称为称为3 3线线88线译码器。线译码器。2022-10-191 1、74LS13874LS138的的电路结构电路结构内部电路图负逻辑与非门译码输入端 S为控制端(又称
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