数字电子技术及应用 教学课件 ppt 作者 李继凯 杨艳 第4章 组合逻辑电路
68页1、数字电子技术及应用,第4章 组合逻辑电路,概述,4.1,基于SSIC的组合逻辑电路的分析与设计,4.2,常用MSIC组合逻辑功能器件,4.3,基于MSIC的组合逻辑电路的分析与设计,4.3,4.4,组合逻辑电路的竞争冒险,4.3,4.5,4.1 概述,从功能上:电路任一时刻的输出仅仅取决于该时刻的输入,与输 入信号作用前电路的状态无关。,1. 组合逻辑电路的特点,从电路结构上:电路中只包含逻辑门电路,没有记忆元件(如触发 器),电路中不存在任何形式的反馈通路。,2. 组合逻辑电路的描述方法,文字描述 真值表 逻辑表达式 逻辑电路图 波形图 卡诺图等,4.2 基于SSIC的组合逻辑电路的分析和设计,4.2.1 基于SSIC的组合逻辑电路分析,分析步骤如下: 1由逻辑图写出输出端的逻辑表达式。 2化简和变换输出的逻辑表达式。 3列出真值表。 4根据真值表或逻辑表达式确定电路的逻辑功能。有时功能难以用简练的语言描述,列出真值表即可。,例4.2.1 分析图示电路的逻辑功能。,解:(1)写出输出的逻辑表达式,(2)对上式化简与变换:,(3)由表达式列出真值表。,(4)分析逻辑功能 : 当A、B、
2、C三个变量不一致时,输出为“1”,所以这个电路称为“不一致电路”。,例4.2.2 分析图示电路的逻辑功能。,解:(1)写出输出的逻辑表达式,(2)根据上述式子列出真值表。,(3)确定逻辑功能。,2线4线译码器,4.2.2 基于SSIC的组合逻辑电路设计,所谓逻辑电路的设计就是根据给出的实际逻辑问题,求出实现这个逻辑功能的最简逻辑电路。,设计步骤如下: 1. 进行逻辑抽象,列出真值表 分析因果关系,确定输入、输出变量 定义逻辑状态的物理意义(规定输入、输出变量取1和0的具体含义 ) 列出真值表 2. 根据真值表写出输出的逻辑函数式并化简 3.将最简的与或表达式变换成需要的形式(取决于用什么功能的 门来实现) 4. 画出逻辑图,例4.2.3 设计一个监视交通信号灯工作状态的逻辑电路。每一组信号灯均由红、黄、绿三盏灯组成,如图4.2.3所示。正常工作情况下,任何时刻必有一盏灯亮,而且只允许有一盏灯亮。而当出现其他状态时,电路发生故障,这时要求发出故障信号,以提醒维护人员前去修理。,解:(1)首先进行逻辑抽象 。,定义红、黄、绿三盏灯的工作状态为输入变量,分别用R、A、G表示,并规定R、A、G
3、为1时表示灯亮,为0时表示灯不亮。取故障信号为输出变量,用Z表示,并规定正常工作状态下Z为0,发生故障时Z为1 。,2. 根据真值表写出输出的逻辑函数式并化简,3. 画出逻辑图,例4.2.4 试用与非门设计一个如图所示的2位二进制编码器。图中,编码器的输入是标有“0”,“1”,“2”,“3”的4个按键,对应的信号分别为I0,Il,I2和I3。输出信号为E,Y1和Y0。编码规则如下:当4个键均未按下或同时按下两个和两个以上按键时,输出信号E=1,这时另外两个输出Y1和Y0是没有意义的;而当按下4个键中的任意一个键时,E=0,此时,Y1和Y0的输出构成按键对应的二进制数。,解:(1)首先进行逻辑抽象,列出真值表 。,(2)写出输出的逻辑表达式并化简,(3) 将最简逻辑表达式变换成 与非与非形式,(4) 画出逻辑电路如图4.2.6所示。,4线-2线优先编码器的真值表,例4.2.5 有三个班学生上自习,大教室能容纳两个班的学生,小教室只能容纳一个班的学生。设计两个教室是否开灯的逻辑控制电路,要求如下: (1) 一个班学生上自习,开小教室的灯。 (2) 两个班上自习,开大教室的灯。 (3) 三个
4、班上自习,两教室均开灯。,解:(1)首先进行逻辑抽象,列出真值表 。,(2)写出输出的逻辑表达式并化简,(3) 根据逻辑表达式画出逻辑电路如图所示。,4.3 常用MSIC组合逻辑功能器件,4.3.1 编码器,所谓编码就是将具有特定含义的输入信号(文字、数字、符号)转换成二进制代码的过程。实现编码操作的数字电路称为编码器。,普通编码器 正常工作时只允许输入一个编码信号,不允许同时输入两个以上的编码输入信号,否则输出将出现错误状态。 优先编码器 同时有两个以上的编码输入信号时,只对其中优先权最高的一个进行编码。,1. 二进制编码器,1. 二进制编码器,二进制编码器就是把一般信号编成二进制代码的编码器。,2. 二十进制编码器,二十进制编码器是把十进制数的09十个输入代码编成4位输出的10个BCD代码。,74LS147的功能表,例: 试用两片74LS148接成16线4线优先编码器,将A0A15 16个低电平输入信号编为00001111 16个4位二进制代码。其中A15的优先权最高,A0的优先权最低。,解:,由于1片74LS148只有8个编码输入端,所以需要2片74LS148才能对16个输入信号
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