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数字电路-4-组合逻辑电路课件PPT
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这是一份数字电路-4-组合逻辑电路课件PPT，共60页。PPT课件主要包含了组合逻辑电路，时序逻辑电路，没有记忆功能，有记忆功能，▲组合电路的分析，逻辑功能，逻辑电路图，逻辑函数式，真值表，简化形式等内容，欢迎下载使用。
▲组合逻辑电路与时序逻辑电路
任意时刻的输出仅取决于该时刻的输入，而与信号作用前电路原来的状态或输入无关
任意时刻的输出不仅取决于该时刻的输入，且与信号作用前电路原来的状态有关
4.2 组合逻辑电路的分析和设计方法
（或最小项之和的形式）
例：试分析图示电路的逻辑功能
Ａ，Ｂ，Ｃ，有两个及两个以上变量取值为1时，输出才为1
逻辑功能：三人多数表决
由电路图直接列真值表的方法
00001111
化简（或变换为特定形式）
组合逻辑电路的基本设计方法
例：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)分析设计要求，设输入输出变量并逻辑赋值
用1表示肯定，用0表示否定
输入变量： 输出变量： 逻辑赋值：
烟感A 、温感B，紫外线光感C
(3) 由真值表写逻辑表达式，并化简；
(4) 画逻辑电路图：
4.3 若干常用组合逻辑电路模块
经常普遍使用的组合逻辑电路
有现成的集成电路可供选择
——用二进制代码表示文字、符号或者数码等特定对象
——实现编码的逻辑电路
（1） 普通编码器—8线-3线编码器
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（无关项）
（2）二进制优先编码器（ Pririty Encder）
▲允许同时输入两个以上的有效编码请求信号
▲有多个有效编码请求时，只对其中优先权最高的一个进行编码
▲优先级别的高低由设计者根据输入信号的轻重缓急情况而定
74HC14874LS148
74HC14874LS148内部逻辑电路图
编码输入（低电平有效）
编码有效输出（扩展输出）
——使能有效，且有编码请求
使能控制输入（低电平有效）
EO=0，绝无编码请求
EO=1，可能有编码请求
——使能有效，且无编码请求
用两片74LS148构成16线-4线优先编码器
片1无编码请求时，片2才允许编码
I15-I8编码（反码）最高位为0
二-十进制优先编码器74HC147
将编码时赋予代码的特定含义“翻译”出来
——实现译码功能的电路
输入为 n位二进制代码
3-8线译码器74HC138
74HC138内部逻辑电路
用两片138构成4线-16线译码器
（b）实现组合逻辑函数F（A，B，C）
用74LS138译码器实现逻辑函数：
二极管阵列组成的3-8线译码器 （P175 图）
（2）二-十进制译码器
——显示数字、文字或者符号的器件
——由多个LED按分段式封装制成
八段显示LED数码管 ——再增加一位小数点显示
发光二极管（LED）的特点
工作电压低(1.5～3V)
响应速度快（≤100ns）
工作电流：5~10mA
LED可以由门电路直接驱动
七段显示译码器74LS48（驱动共阴LED）的功能表
▲灭灯（消隐）工作状态
无论输入什么代码，一律不显示
——（动态）灭零输入端
输入0的代码时不显示0
——用于使整数最前面的0及小数最后的0不显示
▲（动态）灭零工作状态
可用于相邻位的（动态）灭零输入信号
——用于测试数码管的好坏
无论输入什么代码，始终显示8
用七段显示译码器74LS48驱动共阴型LED数码管
不接电阻时，LED电流约1mA
外接电阻，可提高LED亮度
设计一个有灭零控制的10位数码显示系统（6位整数，4位小数），要求保留小数点后一位有效数字
小数点后第一位不能灭0
其余小数位必须在其更低位灭0时才能灭0
其余整数位必须在其更高位灭0时才能灭0
3. 数据选择器（多路开关）
按照给定的地址将某个数据从一组数据中选出来
——可以双向传输模拟信号、数字信号
——只能单向传输数字信号
74LS153——双4选1数选器
74LS153内部逻辑电路
试用一个（双4选1数据选择器）74LS153构成一个8选1数据选择器
试用一个（双4选1数据选择器）74LS153实现逻辑函数：
译码器/多路数据分配器
如果S作为数据输入端，A2 A1 A0作为地址
译码器的片选（使能）作为输入信号
二进制代码作为地址信号
二进制译码器同时是一个数据分配器
思考：74LS138有多个使能控制端，如何处理？
数据选择器与数据分配器的应用举例
时分复用TDM（Time Divisin Multiplexing）
4. 加法器（半加器、全加器）
——考虑相邻低位的进位
不必等低位的进位信号直接由本位及低位输入信号产生相加结果
——比较数字大小的电路
（2） 4位二进制数比较器74LS85
用2片74LS85组成8位二进制数比较器
（3）数值比较器的位数扩展
1. 竞争-冒险现象及其成因
竞争：是指门电路的两个输入信号同时向相反的逻辑电平跳变的现象。 冒险:是指由于竞争的存在，在门电路的输出端可能出现尖峰脉冲的现象。
4.4 组合逻辑电路中的竞争-冒险
（1）逻辑表达式判断法
则该组合电路存在竞争—冒险现象
2. 竞争-冒险现象的判断
逻辑表达式在一定的条件下能化简为：
3. 消除竞争-冒险的方法
电子器件（集成电路、分离元件）技术资料查询网站
▲组合逻辑电路与时序逻辑电路
任意时刻的输出仅取决于该时刻的输入，而与信号作用前电路原来的状态或输入无关
任意时刻的输出不仅取决于该时刻的输入，且与信号作用前电路原来的状态有关
4.2 组合逻辑电路的分析和设计方法
（或最小项之和的形式）
例：试分析图示电路的逻辑功能
Ａ，Ｂ，Ｃ，有两个及两个以上变量取值为1时，输出才为1
逻辑功能：三人多数表决
由电路图直接列真值表的方法
00001111
化简（或变换为特定形式）
组合逻辑电路的基本设计方法
例：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)分析设计要求，设输入输出变量并逻辑赋值
用1表示肯定，用0表示否定
输入变量： 输出变量： 逻辑赋值：
烟感A 、温感B，紫外线光感C
(3) 由真值表写逻辑表达式，并化简；
(4) 画逻辑电路图：
4.3 若干常用组合逻辑电路模块
经常普遍使用的组合逻辑电路
有现成的集成电路可供选择
——用二进制代码表示文字、符号或者数码等特定对象
——实现编码的逻辑电路
（1） 普通编码器—8线-3线编码器
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（无关项）
（2）二进制优先编码器（ Pririty Encder）
▲允许同时输入两个以上的有效编码请求信号
▲有多个有效编码请求时，只对其中优先权最高的一个进行编码
▲优先级别的高低由设计者根据输入信号的轻重缓急情况而定
74HC14874LS148
74HC14874LS148内部逻辑电路图
编码输入（低电平有效）
编码有效输出（扩展输出）
——使能有效，且有编码请求
使能控制输入（低电平有效）
EO=0，绝无编码请求
EO=1，可能有编码请求
——使能有效，且无编码请求
用两片74LS148构成16线-4线优先编码器
片1无编码请求时，片2才允许编码
I15-I8编码（反码）最高位为0
二-十进制优先编码器74HC147
将编码时赋予代码的特定含义“翻译”出来
——实现译码功能的电路
输入为 n位二进制代码
3-8线译码器74HC138
74HC138内部逻辑电路
用两片138构成4线-16线译码器
（b）实现组合逻辑函数F（A，B，C）
用74LS138译码器实现逻辑函数：
二极管阵列组成的3-8线译码器 （P175 图）
（2）二-十进制译码器
——显示数字、文字或者符号的器件
——由多个LED按分段式封装制成
八段显示LED数码管 ——再增加一位小数点显示
发光二极管（LED）的特点
工作电压低(1.5～3V)
响应速度快（≤100ns）
工作电流：5~10mA
LED可以由门电路直接驱动
七段显示译码器74LS48（驱动共阴LED）的功能表
▲灭灯（消隐）工作状态
无论输入什么代码，一律不显示
——（动态）灭零输入端
输入0的代码时不显示0
——用于使整数最前面的0及小数最后的0不显示
▲（动态）灭零工作状态
可用于相邻位的（动态）灭零输入信号
——用于测试数码管的好坏
无论输入什么代码，始终显示8
用七段显示译码器74LS48驱动共阴型LED数码管
不接电阻时，LED电流约1mA
外接电阻，可提高LED亮度
设计一个有灭零控制的10位数码显示系统（6位整数，4位小数），要求保留小数点后一位有效数字
小数点后第一位不能灭0
其余小数位必须在其更低位灭0时才能灭0
其余整数位必须在其更高位灭0时才能灭0
3. 数据选择器（多路开关）
按照给定的地址将某个数据从一组数据中选出来
——可以双向传输模拟信号、数字信号
——只能单向传输数字信号
74LS153——双4选1数选器
74LS153内部逻辑电路
试用一个（双4选1数据选择器）74LS153构成一个8选1数据选择器
试用一个（双4选1数据选择器）74LS153实现逻辑函数：
译码器/多路数据分配器
如果S作为数据输入端，A2 A1 A0作为地址
译码器的片选（使能）作为输入信号
二进制代码作为地址信号
二进制译码器同时是一个数据分配器
思考：74LS138有多个使能控制端，如何处理？
数据选择器与数据分配器的应用举例
时分复用TDM（Time Divisin Multiplexing）
4. 加法器（半加器、全加器）
——考虑相邻低位的进位
不必等低位的进位信号直接由本位及低位输入信号产生相加结果
——比较数字大小的电路
（2） 4位二进制数比较器74LS85
用2片74LS85组成8位二进制数比较器
（3）数值比较器的位数扩展
1. 竞争-冒险现象及其成因
竞争：是指门电路的两个输入信号同时向相反的逻辑电平跳变的现象。 冒险:是指由于竞争的存在，在门电路的输出端可能出现尖峰脉冲的现象。
4.4 组合逻辑电路中的竞争-冒险
（1）逻辑表达式判断法
则该组合电路存在竞争—冒险现象
2. 竞争-冒险现象的判断
逻辑表达式在一定的条件下能化简为：
3. 消除竞争-冒险的方法
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