数字电路与逻辑设计 第3章课件

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1、第3章 组合逻辑电路 了解小规模集成器件的组合逻辑电了解小规模集成器件的组合逻辑电路分析和设计的方法。路分析和设计的方法。 掌握中规模集成器件掌握中规模集成器件:译码器、数据译码器、数据选择器选择器等的逻辑功能及控制管脚的等的逻辑功能及控制管脚的意义。意义。 理解上述中规模集成器件的逻辑表理解上述中规模集成器件的逻辑表达式。达式。第第 3 章章 组合逻辑电路组合逻辑电路 第3章 组合逻辑电路 了解各种集成器件功能扩展的方法及管了解各种集成器件功能扩展的方法及管脚连线。脚连线。熟练掌握采用中规模集成器件实现组合熟练掌握采用中规模集成器件实现组合逻辑函数的分析和设计方法。逻辑函数的分析和设计方法。

2、第3章 组合逻辑电路 组合逻辑电路：任何时候的输出仅组合逻辑电路：任何时候的输出仅仅取决于仅取决于该时刻该时刻的输入，而与电路原来的的输入，而与电路原来的状态没有任何关系。输出状态随着输入信状态没有任何关系。输出状态随着输入信号的改变而改变。号的改变而改变。第3章 组合逻辑电路 3.1小规模组合逻辑电路的分析小规模组合逻辑电路的分析 分析过程一般按下列步骤进行：分析过程一般按下列步骤进行： 根据给定的逻辑电路，从输入端开始，根据给定的逻辑电路，从输入端开始，逐级推导出输出端的逻辑函数表达式。逐级推导出输出端的逻辑函数表达式。 根据输出函数表达式列出真值表。根据输出函数表达式列出真值表。 确定电

3、路的逻辑功能。确定电路的逻辑功能。 第3章 组合逻辑电路 【例3-1】分析图所示电路，指出该电路分析图所示电路，指出该电路的逻辑功能。的逻辑功能。 1&11AiBiCiSiCi+1(a)SiCi+1AiBiCi(b)1第3章 组合逻辑电路 解：解： 写出函数表达式。写出函数表达式。 iiiiiiiiiiBACBACCBAS)(1第3章 组合逻辑电路 Ai Bi CiCi+1 Si0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 10 00 10 11 00 11 01 01 1 列真值表列真值表。(Ai+Bi+Ci)第3章 组合逻辑电路 半加器真值表 Ai BiCi

4、+1 Si0 00 11 01 10 00 10 11 0半加器 &AiBiSiCi+11第3章 组合逻辑电路 Ai Bi DiDi+1 Si0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 10 01 11 11 00 10 00 01 1一位全减器真值表一位全减器真值表(A-B-D)第3章 组合逻辑电路 3.2 小规模组合逻辑电路的设计小规模组合逻辑电路的设计 逻辑抽象。确定输入、逻辑抽象。确定输入、 输出变量；然输出变量；然后确定输入、输出变量中后确定输入、输出变量中0、1 的具体含义；的具体含义；最后根据输出与输入之间的逻辑关系列出最后根据输出与输入之间的逻

5、辑关系列出真值表。真值表。 根据真值表写出根据真值表写出K图。每个输出变量分图。每个输出变量分别与一个别与一个K图相对应。图相对应。第3章 组合逻辑电路 将卡洛图化简，得到最简逻辑函数表达式。将卡洛图化简，得到最简逻辑函数表达式。 根据逻辑函数表达式及选用的逻辑器件根据逻辑函数表达式及选用的逻辑器件画出逻辑电路图。画出逻辑电路图。第3章 组合逻辑电路 【例】用门电路设计一个将【例】用门电路设计一个将8421 BCD码转码转换为余换为余3码的变换电路。码的变换电路。 解：解： 分析题意，分析题意， 列真值表和卡诺图。列真值表和卡诺图。 第3章 组合逻辑电路 A B C DE3 E2 E1 E00

6、 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 10 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 0 第3章 组合逻辑电路 第3章 组合逻辑电路 写出输出函数表达式。写出输出函数表达式。DEDCDCCDDCEDCBDCBDCBDBCBDCBEBDBCABDBCAE0123)()()(第3章 组合逻辑电路 画逻辑电路。画逻辑电路。1&11

7、&11E3E2E1E0ABCD第3章 组合逻辑电路 【例】设计一个一位全减器。 列真值表 全减器有三个输入变量：被减数An、减数Bn、低位向本位的借位n；有两个输出变量：本位差Dn、本位向高位的借位C n+1减器真值表 An Bn CnCn+1 Dn0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 10 01 11 11 00 10 00 0 1 1第3章 组合逻辑电路 全减器框图及K图 (a) 框图; (b) Cn+1； (c) Dn 第3章 组合逻辑电路 选器件。 写逻辑函数式。 首先画出Cn+1和Dn的K图，然后根据选用的三种器件将Cn+1、Dn分别化简为相应

8、的函数式。第3章 组合逻辑电路 nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnBACACBCCBACBACBACBAD1当用异或门实现电路时，写出相应的函数式为 nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnCBCBACBCBACBCBACBACCBAD)()(1其中 为Dn和Cn+1的公共项。 )(nnCB 第3章 组合逻辑电路 画出逻辑电路。 图 全减器逻辑图 第3章 组合逻辑电路 3.3 常用常用MSI组合逻辑器件及应用组合逻辑器件及应用 3.3.1 编码器编码器 将不同输入信号用二进制代码来表将不同输入信号用二进制代码来表示的过程称为编码。示的过程称为编码。 实现编码操作的电实现编码操作的电

9、路就是编码器。路就是编码器。优先编码器允许多个输入信号同时有优先编码器允许多个输入信号同时有效，但它只对优先级别最高的有效输入信效，但它只对优先级别最高的有效输入信号编码，对级别较低的输入信号不予理睬。号编码，对级别较低的输入信号不予理睬。常用的常用的MSI优先编码器为优先编码器为74148。 第3章 组合逻辑电路 第3章 组合逻辑电路 74HC148的功能表 输入低电平有效，低电平为有效信号；输出低输入低电平有效，低电平为有效信号；输出低电有效，反码输出。电有效，反码输出。第3章 组合逻辑电路 74HC149-八线八线-八线优先权编码器。八线优先权编码器。第3章 组合逻辑电路 不带编码器和译

10、码器的MCU应用电路第3章 组合逻辑电路 带编码器的MCU应用电路000通过MCU键盘中断功能读取编码，然后查表执行相应按键服务程序第3章 组合逻辑电路 3.3.2 译码器译码器 将二进制代码转换成不同的输出信号将二进制代码转换成不同的输出信号的过程称为译码。常用的的过程称为译码。常用的MSI译码器为译码器为74HC138(38Line Decoder)。第3章 组合逻辑电路 第3章 组合逻辑电路 输出低电有效，低电平为有效输出。输出低电有效，低电平为有效输出。第3章 组合逻辑电路 38译码器功能波形图 ABC第3章 组合逻辑电路 带译码器的MCU应用电路000放大电路驱动负载工作。第3章 组

11、合逻辑电路 如果用如果用 表示表示i端的输出，端的输出，38译码器出函数译码器出函数 iY)70( iMmYiii 可见，当使能端有效时，可见，当使能端有效时，每个输出每个输出端函数正好等于其对应输入变量端函数正好等于其对应输入变量(地址输地址输入端入端)最小项的非或最大项。最小项的非或最大项。 第3章 组合逻辑电路 例 用一片用一片38译码器实现函数：译码器实现函数： )7 , 6 , 5 , 3 , 2 , 1 ()7 , 4 , 0(21mFmF 解：令函数的输入变量解：令函数的输入变量ABC=A2A1A0，然后将然后将F1、F2变换为译码器输出的形式：变换为译码器输出的形式： 4040