数电-第四节--组合逻辑电路模块及其应用
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《数字电子技术基础》第五版：第四章 组合逻辑电路
74HC42
二－十进制译码器74LS42的真值表
序号 输入
输出
A3 A2 A2 A0 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y8 Y9
0 0 000 0 111111111
1 0 001 1 011111111
2 0 010 1 101111111
3 0 011 1 110111111
4 0 100 1 111011111
A6 A4 A2
A0
A15 A13 A11 A9
A7 A5 A3
A1
I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I00
S
74LS 148(1)
YS
YEE Y2 Y1
Y0
XX
I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I0
S
74LS 148(2)
YS
YE Y2 Y1
Y0
X
&
G3
&
G2
&
G3
Z3
Z2
Z1
&
G3
0时1部分电路工作在d0a1a0d7d6d5d4d3d2d1d074ls153d22d20d12d10d23d21s2d13d11s1y2y1a1a0在d4a0a1a2集成电路数据选择器集成电路数据选择器74ls15174ls151路数据输入端个地址输入端输入端2个互补输出端74ls151的逻辑图a2a1a02274ls15174ls151的功能表的功能表a2a1a0a将函数变换成最小项表达式b将使能端s接低电平c地址a2a1a0作为函数的输入变量d数据输入d作为控制信号?实现逻辑函数的一般步骤cpcp000001010011100101110111八选一数据选择器三位二进制计数器33数据选择器数据选择器74ls15174ls151的应用的应用加法器是cpu中算术运算部件的基本单元
《数电组合逻辑电路》课件
2 设计和分析组合逻辑电路的方法
学习使用真值表、卡诺图和逻辑代数等工具进行组合逻辑电路的设计和分析。
3 应用案例的实际运用
通过实例，了解组合逻辑电路在数字系统和计算机中的应用。
课程大纲
第一章
组合逻辑电路概述
第三章
组合逻辑电路的简化与优化器
组合逻辑电路的基本概念
应用案例分析
在本节中，我们将通过精选的实际应用案例分析，展示组合逻辑电路在数字系统和计算机中的广泛应用。 这些案例将帮助您理解组合逻辑电路的实际应用价值和意义。
常见的组合逻辑电路元器件
组合逻辑电路的元器件有很多种，其中包括逻辑门、触发器、多路选择器等。在本节中，您将熟悉这些 常见的元器件以及它们在组合逻辑电路中的作用。
组合逻辑电路的设计方法
设计一个高效且可靠的组合逻辑电路需要一定的方法和技巧。在本节中，我们将探讨使用真值表、卡诺 图和逻辑代数等工具来进行组合逻辑电路的设计与优化。
组合逻辑电路由多个逻辑门电路组合而成，其输出仅取决于输入的当前状态。 在本节中，您将了解组合逻辑电路的基本概念，如逻辑运算、布尔代数、真 值表等。
组合逻辑电路的分类
根据功能和结构的不同，组合逻辑电路可以被分为多个子类。常见的分类包括编码器、解码器、多路选 择器、加法器等。通过本节，您将深入了解不同类型的组合逻辑电路及其应用。
《数电组合逻辑电路》 PPT课件
欢迎来到《数电组合逻辑电路》课程PPT课件！在本课程中，我们将深入探 讨组合逻辑电路的基本概念、分类、设计方法以及实际应用案例分析。让我 们一起开始这段有趣而充满成就感的学习之旅吧！
课程目标
通过本课程，您将学习到：
1 组合逻辑电路的基本原理和概念
掌握组合逻辑电路中的AND、OR、NOT等基本门电路的工作原理和特性。
学习使用真值表、卡诺图和逻辑代数等工具进行组合逻辑电路的设计和分析。
3 应用案例的实际运用
通过实例，了解组合逻辑电路在数字系统和计算机中的应用。
课程大纲
第一章
组合逻辑电路概述
第三章
组合逻辑电路的简化与优化器
组合逻辑电路的基本概念
应用案例分析
在本节中，我们将通过精选的实际应用案例分析，展示组合逻辑电路在数字系统和计算机中的广泛应用。 这些案例将帮助您理解组合逻辑电路的实际应用价值和意义。
常见的组合逻辑电路元器件
组合逻辑电路的元器件有很多种，其中包括逻辑门、触发器、多路选择器等。在本节中，您将熟悉这些 常见的元器件以及它们在组合逻辑电路中的作用。
组合逻辑电路的设计方法
设计一个高效且可靠的组合逻辑电路需要一定的方法和技巧。在本节中，我们将探讨使用真值表、卡诺 图和逻辑代数等工具来进行组合逻辑电路的设计与优化。
组合逻辑电路由多个逻辑门电路组合而成，其输出仅取决于输入的当前状态。 在本节中，您将了解组合逻辑电路的基本概念，如逻辑运算、布尔代数、真 值表等。
组合逻辑电路的分类
根据功能和结构的不同，组合逻辑电路可以被分为多个子类。常见的分类包括编码器、解码器、多路选 择器、加法器等。通过本节，您将深入了解不同类型的组合逻辑电路及其应用。
《数电组合逻辑电路》 PPT课件
欢迎来到《数电组合逻辑电路》课程PPT课件！在本课程中，我们将深入探 讨组合逻辑电路的基本概念、分类、设计方法以及实际应用案例分析。让我 们一起开始这段有趣而充满成就感的学习之旅吧！
课程目标
通过本课程，您将学习到：
1 组合逻辑电路的基本原理和概念
掌握组合逻辑电路中的AND、OR、NOT等基本门电路的工作原理和特性。
数电四章节
C
0
1
AB
将C产生00冒险01，相11 切处10 A=00, C=1, B变量变化时
11 1
1
产生1 ； 1 1
1
AB
(a)
AB
(b)
00 01 11 10
00 01 11 10
C 0
AB 00
01
C
110 无10冒险1
AB 100 01
CD
CD
1 1 1 00 1
1
1 00 1
(b) 01
11
(c) 01 1 1
4 组合逻辑电路
4.1 组合逻辑电路的分析
教学要求
1、理解逻辑电路的分类及基本特点； 2、理解组合电路分析的目的； 3、掌握组合电路分析的基本步骤。
路逻 辑 电
逻辑电路的分类
组合 电路
特点：输出只取决于当前的输入 组成：门电路（无记忆元件）
时序 电路
当前的输入 特点：输出取决于
原来的状态 组成：组合电路 + 记忆元件
Y AC AB
ABC00 01 11 10
01 1 0 1
10 0 0 0
AB
AC
课堂练习
2、由真值表填卡诺图,并化为最简与或式:
输入
ABC 000 100 010 001 011 101
110 111
输出
R GY 111 110 011 101 000
000
000 000
R AB BC G BC AC Y AB AC
组合电路中的竞争-冒险
例：与门的竞争-冒险
A
F
UT
0
B1
UT
AB F 0 t
1 t
0
1
AB
将C产生00冒险01，相11 切处10 A=00, C=1, B变量变化时
11 1
1
产生1 ； 1 1
1
AB
(a)
AB
(b)
00 01 11 10
00 01 11 10
C 0
AB 00
01
C
110 无10冒险1
AB 100 01
CD
CD
1 1 1 00 1
1
1 00 1
(b) 01
11
(c) 01 1 1
4 组合逻辑电路
4.1 组合逻辑电路的分析
教学要求
1、理解逻辑电路的分类及基本特点； 2、理解组合电路分析的目的； 3、掌握组合电路分析的基本步骤。
路逻 辑 电
逻辑电路的分类
组合 电路
特点：输出只取决于当前的输入 组成：门电路（无记忆元件）
时序 电路
当前的输入 特点：输出取决于
原来的状态 组成：组合电路 + 记忆元件
Y AC AB
ABC00 01 11 10
01 1 0 1
10 0 0 0
AB
AC
课堂练习
2、由真值表填卡诺图,并化为最简与或式:
输入
ABC 000 100 010 001 011 101
110 111
输出
R GY 111 110 011 101 000
000
000 000
R AB BC G BC AC Y AB AC
组合电路中的竞争-冒险
例：与门的竞争-冒险
A
F
UT
0
B1
UT
AB F 0 t
1 t
数字电路第四章组合逻辑电路
(3)逻辑表达式：
Y A B C A B C A B C ABC A B CB C A B CB C ABC R AB BC AC AB BC AC
（4）画出电路（见仿真）
2、下图所示是具有两个输入X、Y和三个输出Z1、Z2、 Z3的组合电路。写出当X>Y时Z1 ＝1；X=Y时 Z2 ＝1；当X<Y时Z3 ＝1，写出电路的真值表， 求出输出方程。 解：A、列真值表： B、写出函数表达式：
可在K图中直接圈1化简得最简与或式。再对最简与或式 两次求反进行变换。 A C A B C B C
n 1 n n n n n n
B n Cn A n Cn A n B n B n C n A n Cn A n B n
C、 画出逻辑电路：
4、设计一组合电路，当接收的4位二进制数能被4整除 时，使输出为1。 A 、列真值表：数N＝8A+4B+2C+D 注：0可被任何数整除 B、写逻辑函数式：画出F的K图
3、优先编码器
优先编码器常用于优先中断系统和键盘编码。与普 通编码器不同，优先编码器允许多个输入信号同时有效， 但它只按其中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。
常用的MSI优先编码器有10线—4线(如74LS147)、
8线—3线(如74LS148)。
Cn 1 Cn 1 Bn Cn A n Cn A n Bn
2)、用异或门实现Dn：
An Bn C n An Bn C n An Bn C n
3)、用与非门实现 Cn+1：
Dn An Bn C n An Bn C n An BnC n An BnC n
电子教案--数字电子技术-第三章组合逻辑电路-XXXX-1
L ABC ABC ABC ABC m1 m2 m4 m7 m1 m2 m4 m7
F ABC ABC ABC m3 m5 m6 m3 m5 m6 G ABC ABC ABC ABC m0 m2 m4 m6 m0 m2 m4 m6
G
F
=m3+m5+m6+m7
= m3 m5 m6 m7 用一片74138加一个与非门
Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0 74138
G1 G2AG2B A2 A1 A0
就可实现该逻辑函数。
1 00 AB C
中北大学电子信息工程系
第三章 组合逻辑电路
例3.4.2.2 某组合逻 辑电路的真值表如表 4.2.4所示，试用译码器 和门电路设计该逻辑电路。 解： 写出各输出的最小项 表达式，再转换成与 非—与非形式:
1．七段数字显示器原理
COM
g f ab
a fgb
e
c
d DP
COM
e d c DP
中北大学电子信息工程系
COM
a b c d e f g DP
第三章 组合逻辑电路
a b c d e f g DP
COM
按内部连接方式不同，七段数字显示器分为共阴极和共阳极两 种。
2．七段显示译码器7448 七段显示译码器7448是一种 与共阴极数字显示器配合 使用的集成译码器。
S4 S5 S6 S7 S8 S9
中北大学电子信息工程系
解：（1）列出真值表：
第三章 组合逻辑电路
（2）由真值表写出各输出的逻辑表达式为：
A S8 S9 S8S9
B S4 S5 S6 S7 S4S5S6S7 中北大学电子信息工程系
数字电子技术基础组合逻辑电路ppt课件
通常数据分配器有一根输入线，n根地址控制线，2n根数据输出线，因此根据输出线的个数也称为2n路数据分配器
用74LS138译码器实现的数据分配器
译码器的三个输入端A2 、A1 、A0作为选择通道用的地址信号输入，八个输出端作为数据输出通道，三个控制端接法如下：
74HC4511引脚图
74HC4511是常用的CMOS七段显示译码器， A3、A2、 A1、A0为输入端，输入8421BCD码，a～g为七段输出，输出高电平有效，可用来驱动共阴极LED数码管。
为测试输入端，低电平有效，当
时a～g输出全为1，用于检查译码器和LED
数码管是否能正常工作。
数据时，可强制将不需要显示的位消去。如四位数码管，某时刻只需显示最低的两位数据，则可以让最高两位数据的
例2
用74LS138实现逻辑函数
。
解：
将函数表达式写成最小项之和
将输入变量A、B、C分别接入输入端，注意高位和低位的接法，使能端接有效电平，由于74LS138输出为反码输出，需要再将F变换一下：
逻辑电路图
注意：使用中规模集成译码器实现逻辑函数时，译码器的输入端个数要和逻辑函数变量的个数相同，并且需要将逻辑函数化成最小项表达式。
3.2.2 组合逻辑电路的设计方法
根据给定的逻辑功能要求，设计出能实现这 个功能要求的逻辑电路。
实现的电路要最简，即所用器件品种最少、数量最少、连线最少。
要求：
（1）根据设计要求确定输入输出变量并逻辑赋 写出真值表。
（2）由真值表写出逻辑函数表达式并化简或转换。
（3）选用合适的器件画出逻辑图。
2．二-十进制译码器
常用的有8421BCD码集成译码器74HC42，
常见的组合逻辑电路
常见的组合逻辑电路组合逻辑电路指的是由多个逻辑门组成的电路，其输出只与输入信号的组合有关，而与输入信号的时间顺序无关。
在现代电子设备中，组合逻辑电路被广泛应用于数字电子系统的设计中。
下面将介绍几种常见的组合逻辑电路及其应用。
一、与门（AND Gate）与门是最基本的逻辑门之一，它只有当所有输入信号都为高电平时，输出才为高电平。
与门在数字电路中扮演着非常重要的角色，可以用于实现多个输入信号的复合判断。
在计算机的算术逻辑单元（ALU）中，与门经常用于进行逻辑运算。
二、或门（OR Gate）或门也是一种常见的逻辑门，它只要任意一个输入信号为高电平，输出就为高电平。
与门和或门可以相互组合使用，实现更复杂的逻辑运算。
或门常用于电子开关和电路选择器等应用中。
三、非门（NOT Gate）非门是最简单的逻辑门，它只有一个输入信号，输出信号是输入信号的反向。
非门常用于信号反转的场合，例如数字信号进行取反操作。
四、与非门（NAND Gate）与非门是由与门和非门组合而成的逻辑门，其输出是与门输出信号取反。
与非门的应用非常广泛，可以用于各种数字电路的设计中，例如计算机内存、固态硬盘等。
五、或非门（NOR Gate）或非门由或门和非门组合而成，其输出是或门输出信号取反。
与与非门类似，或非门也可以用于各种数字电路的设计中，例如译码器、比较器等。
六、异或门（XOR Gate）异或门是一种特殊的逻辑门，只有当输入信号中的奇数个为高电平时，输出为高电平；偶数个为高电平时，输出为低电平。
异或门在编码器、加法器以及数据传输方面有着重要的应用。
七、多路选择器（Multiplexer）多路选择器是一种可以根据选择信号选择不同输入信号的逻辑电路。
它可以将多个输入信号中的一个或多个输出至一个输出线上。
多路选择器可以在数字信号的选择和转换中起到关键作用。
八、译码器（Decoder）译码器是一种将多位输入信号转换为多位输出信号的逻辑电路。
它可以将某个特定的输入编码成高电平，从而实现对多个输入信号的解码和处理。
组合逻辑电路及其应用
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4. 2 组合逻辑电路的分析和设计
• (3) 将逻辑函数化简或变换成适当形式。可以用代数法或卡诺图法将 所得的函数化为最简与或表达式, 对于一个逻辑电路, 在设计时尽可能 使用最少数量的逻辑门, 逻辑门变量数也应尽可能少(即在逻辑表达式 中乘积项最少, 乘积项中的变量个数最少), 还应根据题意变换成适当 形式的表达式。
速度等方面综合折中考虑, 选择最佳方案。该电路的化简过程如图415 (b) 所示, 首先得出最简与或式,然后进行函数式变换。
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4. 2 组合逻辑电路的分析和设计
• 变换时一方面应尽量利用公共项以减少门的数量, 另一方面减少门的 级数, 以减少传输延迟时间, 因而得到输出函数式为
• (3) 画逻辑电路。 • 该电路采用了三种门电路, 速度较快, 其电路如图4-16 所示。
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4. 1 概 述
• 若组合电路只有一个输出量, 则此电路称为单输出组合逻辑电路; 若 组合电路有多个输出量, 则称为多输出组合逻辑电路。
• 任何组合逻辑电路, 不管是简单的还是复杂的, 其电路结构均有如下特 点: 由各种类型逻辑门电路组成; 电路的输入和输出之间没有反馈途 径; 电路中不含记忆单元。
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4. 3 编码器和译码器
• 4. 3. 1 编码器
• 1. 编码器的概念 • 在数字设备中, 数据和信息是用“0” 和“1” 组成的二进制代码来
表示的, 将若干个“0” 和“1” 按一定的规律编排在一起, 编成不同 的代码, 并且赋予每个代码以固定的含义, 这就叫编码。例如, 可用三 位二进制数组成的编码表示十进制数的0~7, 十进制数0 编成二进制数 “000”, 十进制数1 编成二进制数“001”, 十进制数2 编成二进制数 “010”,等等。用来完成编码工作的电路通称为编码器。可见, 编码 器是将有特定意义的输入数字信号或文字符号信号, 编成相应的若干 位二进制代码形式输出的组合逻辑电路。如BCD 码编码器是将0~9 十个数字转化为四位BCD 码输出的组合电路。
4. 2 组合逻辑电路的分析和设计
• (3) 将逻辑函数化简或变换成适当形式。可以用代数法或卡诺图法将 所得的函数化为最简与或表达式, 对于一个逻辑电路, 在设计时尽可能 使用最少数量的逻辑门, 逻辑门变量数也应尽可能少(即在逻辑表达式 中乘积项最少, 乘积项中的变量个数最少), 还应根据题意变换成适当 形式的表达式。
速度等方面综合折中考虑, 选择最佳方案。该电路的化简过程如图415 (b) 所示, 首先得出最简与或式,然后进行函数式变换。
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4. 2 组合逻辑电路的分析和设计
• 变换时一方面应尽量利用公共项以减少门的数量, 另一方面减少门的 级数, 以减少传输延迟时间, 因而得到输出函数式为
• (3) 画逻辑电路。 • 该电路采用了三种门电路, 速度较快, 其电路如图4-16 所示。
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4. 1 概 述
• 若组合电路只有一个输出量, 则此电路称为单输出组合逻辑电路; 若 组合电路有多个输出量, 则称为多输出组合逻辑电路。
• 任何组合逻辑电路, 不管是简单的还是复杂的, 其电路结构均有如下特 点: 由各种类型逻辑门电路组成; 电路的输入和输出之间没有反馈途 径; 电路中不含记忆单元。
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4. 3 编码器和译码器
• 4. 3. 1 编码器
• 1. 编码器的概念 • 在数字设备中, 数据和信息是用“0” 和“1” 组成的二进制代码来
表示的, 将若干个“0” 和“1” 按一定的规律编排在一起, 编成不同 的代码, 并且赋予每个代码以固定的含义, 这就叫编码。例如, 可用三 位二进制数组成的编码表示十进制数的0~7, 十进制数0 编成二进制数 “000”, 十进制数1 编成二进制数“001”, 十进制数2 编成二进制数 “010”,等等。用来完成编码工作的电路通称为编码器。可见, 编码 器是将有特定意义的输入数字信号或文字符号信号, 编成相应的若干 位二进制代码形式输出的组合逻辑电路。如BCD 码编码器是将0~9 十个数字转化为四位BCD 码输出的组合电路。
4 组合逻辑电路
一、普通编码器
特点： 特点：任何时刻只允许 输入一个编码信号。 输入一个编码信号。 例：3位二进制普通编 位 码器
输 I0 I1 I2 I3 I4 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0
电工理论与应用电子系
Digital Electronics Technology
2010-10-6
4.2 组合逻辑电路的分析与设计方法
一火灾报警系统，设有烟感、 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， 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， 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。 产生报警控制信号。设计一个产生报警控制信号的电路。 分析设计要求， 解：(1)分析设计要求，设输入输出变量并逻辑赋值； 分析设计要求 设输入输出变量并逻辑赋值； 输入变量：烟感 温感B，紫外线光感C； 输入变量：烟感A 、温感 ，紫外线光感 ； 输出变量：报警控制信号 。 输出变量：报警控制信号Y。 逻辑赋值： 表示肯定， 表示否定。 逻辑赋值：用1表示肯定，用0表示否定。 表示肯定 表示否定
A+ A'B = A+ B
0 '0 '
0 ' 0' ' 0
Y2 = I 7 + I 6 + I 5 + I 4
电工理论与应用电子系 Digital Electronics Technology
实例： 实例： 74HC148
特点： 特点：任何时刻只允许 输入一个编码信号。 输入一个编码信号。 例：3位二进制普通编 位 码器
输 I0 I1 I2 I3 I4 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0
电工理论与应用电子系
Digital Electronics Technology
2010-10-6
4.2 组合逻辑电路的分析与设计方法
一火灾报警系统，设有烟感、 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， 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， 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。 产生报警控制信号。设计一个产生报警控制信号的电路。 分析设计要求， 解：(1)分析设计要求，设输入输出变量并逻辑赋值； 分析设计要求 设输入输出变量并逻辑赋值； 输入变量：烟感 温感B，紫外线光感C； 输入变量：烟感A 、温感 ，紫外线光感 ； 输出变量：报警控制信号 。 输出变量：报警控制信号Y。 逻辑赋值： 表示肯定， 表示否定。 逻辑赋值：用1表示肯定，用0表示否定。 表示肯定 表示否定
A+ A'B = A+ B
0 '0 '
0 ' 0' ' 0
Y2 = I 7 + I 6 + I 5 + I 4
电工理论与应用电子系 Digital Electronics Technology
实例： 实例： 74HC148
数字电子技术基础(第四版)-第4章-组合逻辑电路解析PPT课件
-
54
设计实例2：用2N选一数据选择器实现 N+1个变量的逻辑函数。
设计思想： ①将N个变量接数据选择器的选择输入端（即地址端） ②余下的一个变量作为数据选择器的数据输入端。
-
55
例：用74153实现三变量函数。
F (A ,B ,C ) m (1 ,3 ,5 ,6 )
解一：设B接A1，C接A0。
A
' 0
)
m2
'
...
Y7 ' ( A2 A1A0 ) m 7 '
-
45
-
46
-
47
三、用译码器构成函数发生器P186
例1：
请写出Y的逻辑函数式
Y(Y3'Y4'Y5')' Y3Y4 Y5
m3 m4 m5
m(3, 4,5)
Y A 'B C A B 'C ' A B 'C
-
48
例2：用74138构成下 列函数发生器：
F A 'B 'C A 'B C A B 'C A B C ' 0 B 'C ' ( A ' A ) B 'C A B C ' A 'B C
0 m 0 1 m 1 A m 2 A 'm 3
D 0 m 0 D 1 m 1 D 2 m 2 D 3 m 3
-
56
解二：设A接A1，B接A0。
4）画逻辑图（略）
-
31
三、优先编码器 8线-3线优先编码器
74HC148
-
1、功能表
输入：I 0 ~ I 7 ,共8个输入端
组合逻辑电路介绍课件
高设计效率
数字电子技术的发展趋势
集成化：芯片集成度越来越高，功 能越来越强大
智能化：人工智能、机器学习等技术 的应用，使数字电子技术更加智能化
网络化：物联网、5G等网络技术的 发展，使数字电子技术更加网络化
绿色化：节能、环保、低功耗等技术 的发展，使数字电子技术更加绿色化
组合逻辑电路的未来应用
集成电路的 发展：随着 集成电路技 术的进步， 组合逻辑电 路的应用将 更加广泛。
1 的组合逻辑电路， 用于实现两个二进 制数相加的操作。
2 加法器的输入是两 个二进制数，输出 是相加的结果。
加法器可以分为半加 器和全加器，半加器
3 只能实现两个一位二 进制数相加，全加器 可以实现两个多位二 进制数相加。
4 加法器在计算机、 电子设备等领域有 着广泛的应用。
编码器
编码器是一种将输入信号转换 01 为二进制代码的组合逻辑电路。
功能实现：通过组 合逻辑电路可以实 现各种逻辑功能
电路类型：包括组 合逻辑电路和时序 逻辑电路，组合逻 辑电路只处理当前 输入信号，不涉及 时序问题。
组合逻辑电路的应用
数字电路：用于 实现各种数字逻 辑功能，如加法 器、乘法器等。
计算机：用于实 现计算机的算术
逻辑单元 （ALU）、控制
器等。
通信系统：用于 实现信号的编码、 解码、调制、解
物联网技术 的应用：组 合逻辑电路 将在物联网 设备中发挥 重要作用， 实现设备的 智能化和网 络化。
人工智能技 术的应用： 组合逻辑电 路将在人工 智能领域发 挥重要作用， 实现机器的 智能化和自 主化。
生物技术的 应用：组合 逻辑电路将 在生物技术 领域发挥重 要作用，实 现生物技术 的智能化和 自动化。
数字电子技术的发展趋势
集成化：芯片集成度越来越高，功 能越来越强大
智能化：人工智能、机器学习等技术 的应用，使数字电子技术更加智能化
网络化：物联网、5G等网络技术的 发展，使数字电子技术更加网络化
绿色化：节能、环保、低功耗等技术 的发展，使数字电子技术更加绿色化
组合逻辑电路的未来应用
集成电路的 发展：随着 集成电路技 术的进步， 组合逻辑电 路的应用将 更加广泛。
1 的组合逻辑电路， 用于实现两个二进 制数相加的操作。
2 加法器的输入是两 个二进制数，输出 是相加的结果。
加法器可以分为半加 器和全加器，半加器
3 只能实现两个一位二 进制数相加，全加器 可以实现两个多位二 进制数相加。
4 加法器在计算机、 电子设备等领域有 着广泛的应用。
编码器
编码器是一种将输入信号转换 01 为二进制代码的组合逻辑电路。
功能实现：通过组 合逻辑电路可以实 现各种逻辑功能
电路类型：包括组 合逻辑电路和时序 逻辑电路，组合逻 辑电路只处理当前 输入信号，不涉及 时序问题。
组合逻辑电路的应用
数字电路：用于 实现各种数字逻 辑功能，如加法 器、乘法器等。
计算机：用于实 现计算机的算术
逻辑单元 （ALU）、控制
器等。
通信系统：用于 实现信号的编码、 解码、调制、解
物联网技术 的应用：组 合逻辑电路 将在物联网 设备中发挥 重要作用， 实现设备的 智能化和网 络化。
人工智能技 术的应用： 组合逻辑电 路将在人工 智能领域发 挥重要作用， 实现机器的 智能化和自 主化。
生物技术的 应用：组合 逻辑电路将 在生物技术 领域发挥重 要作用，实 现生物技术 的智能化和 自动化。
常用组合逻辑电路模块
提高电路速度
优化信号传输路径
通过优化电路布局和布线， 缩短信号传输路径，提高 电路速度。
采用高速逻辑门
选用高速的逻辑门器件， 提高电路的开关速度。
减少逻辑门的级数
减少逻辑门的级数可以有 效降低信号延迟，提高电 路速度。
降低功耗
选择低功耗器件
选用低功耗的逻辑门器件，从根 本上降低电路功耗。
动态电源管理
常用组合逻辑电路模 块
https://
REPORTING
• 组合逻辑电路概述 • 常用组合逻辑电路模块介绍 • 组合逻辑电路的设计方法 • 组合逻辑电路的优化与改进 • 组合逻辑电路的实例分析
目录
PART 01
组合逻辑电路概述
REPORTING
WENKU DESIGN
逻辑电路。
PART 04
组合逻辑电路的优化与改 进
REPORTING
WENKU DESIGN
减少元件数量
优化逻辑函数
通过化简逻辑函数，减少所需的逻辑 门数量，从而降低元件数量。
利用共享逻辑门
选择适当的逻辑门类型
根据实际需求选择适当的逻辑门类型， 如AND、OR、NOT等，以减少元件 数量。
在电路中共享逻辑门，避免重复使用， 进一步减少元件数量。
数据传输
在数据传输中，组合逻辑 电路可以用于实现数据的 编码、解码和校验等功能。
控制系统
组合逻辑电路可以用于控 制系统的信号处理和逻辑 控制，如自动化生产线和 交通信号控制等。
组合逻辑电路的基本元素
输入端
接收外部信号的接口。
输出端
输出处理结果的接口。
门电路
实现基本逻辑运算的单 元，如与门、或门、非
根据电路工作状态动态调整供电电 压，实现功耗的有效降低。
组合逻辑电路的认知及应用(数字电路分析课件)
出报警信号。设计一个由与非门组成的能实现这一功能的报警控制电路。
任务3.2 集成加法器74LS283的
仿真测试及功能扩展
74LS283的引脚图
74LS283的级联扩展
例：用74LS283实现A+B。其中A=10110010,B=01111011.
任务3.2数值比较器的认知及应用
数值比较器的概念
自相邻低位的进位数Ci-1 三者相加，结果与半加一样，得到本位和Si及向
相邻高位的进位数Ci。实现上述功能的运算电路称为全加器。
一、加法器的基本认识
全加器
最简表达式
全加器真值表
Ai
Bi
Ci-1
Si
Ci
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
1
0
1
0
0
1
1
0
1
1
0
0
1
0
1
0
1
0
1
1
1
0
0
1
1
1
1
1
1
逻辑符号
逻辑电路图
目
录
组合逻辑电路的设计
组合逻辑电路设计例题
组合逻辑电路的设计
1、组合逻辑电路设计的概念
电路设计的目的在于根据所要求的逻辑功能，求解满足此功能
的逻辑电路。
组合逻辑电路的设计
2、组合电路设计的一般步骤
(1) 逻辑变量的定义和赋值。
(2) 根据实际功能需求和上一步的变量定义赋值，列出真值表。
(3) 写表达式并用卡诺图法或逻辑代数法进行化简，求出最简逻辑表达式。
74LS85
任务3.2 集成加法器74LS283的
仿真测试及功能扩展
74LS283的引脚图
74LS283的级联扩展
例：用74LS283实现A+B。其中A=10110010,B=01111011.
任务3.2数值比较器的认知及应用
数值比较器的概念
自相邻低位的进位数Ci-1 三者相加，结果与半加一样，得到本位和Si及向
相邻高位的进位数Ci。实现上述功能的运算电路称为全加器。
一、加法器的基本认识
全加器
最简表达式
全加器真值表
Ai
Bi
Ci-1
Si
Ci
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
1
0
1
0
0
1
1
0
1
1
0
0
1
0
1
0
1
0
1
1
1
0
0
1
1
1
1
1
1
逻辑符号
逻辑电路图
目
录
组合逻辑电路的设计
组合逻辑电路设计例题
组合逻辑电路的设计
1、组合逻辑电路设计的概念
电路设计的目的在于根据所要求的逻辑功能，求解满足此功能
的逻辑电路。
组合逻辑电路的设计
2、组合电路设计的一般步骤
(1) 逻辑变量的定义和赋值。
(2) 根据实际功能需求和上一步的变量定义赋值，列出真值表。
(3) 写表达式并用卡诺图法或逻辑代数法进行化简，求出最简逻辑表达式。
74LS85
数字电子技术第4章组合逻辑电路习题解答
00 0
001
0 10
0 11
1 0 0
1 0 1
1 1 0
1 1 1
0
1
1
0
1
0
0
1
（2）由真值表得到逻辑函数表达式为：
(3)画出逻辑电路图
4.10、试设计一个8421BCD码的检码电路。要求当输入量DCBA≤4，或≥8时，电路输出L为高电平，否则为低电平。用与非门设计该电路。
解：（1）根据题意列出真值表为：
100
101
110
111
0
1
1
1
1
1
1
0
(2)
电路逻辑功能为：“判输入ABC是否相同”电路。
4.7已知某组合电路的输入A、B、C和输出F的波形如下图所示，试写出F的最简与或表达式。
习题4.7图
解：（1）根据波形图得到真值表：
ABC
F
000
001
010
011
100
101
110
111
1
0
0
1
0
0
1
0
(2)由真值表得到逻辑表达式为
（1）试分析电路，说明决议通过的情况有几种。
（2）分析A、B、C、D四个人中，谁的权利最大。
习题4.4图
解：（1）
（2）
ABCD
L
ABCD
L
0000
0001
0010
0011
0100
0101
0110
0111
0
0
0
1
0
0
1
1
1000
1001
1010
1011
001
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0 11
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1 1 0
1 1 1
0
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0
1
0
0
1
（2）由真值表得到逻辑函数表达式为：
(3)画出逻辑电路图
4.10、试设计一个8421BCD码的检码电路。要求当输入量DCBA≤4，或≥8时，电路输出L为高电平，否则为低电平。用与非门设计该电路。
解：（1）根据题意列出真值表为：
100
101
110
111
0
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0
(2)
电路逻辑功能为：“判输入ABC是否相同”电路。
4.7已知某组合电路的输入A、B、C和输出F的波形如下图所示，试写出F的最简与或表达式。
习题4.7图
解：（1）根据波形图得到真值表：
ABC
F
000
001
010
011
100
101
110
111
1
0
0
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0
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0
(2)由真值表得到逻辑表达式为
（1）试分析电路，说明决议通过的情况有几种。
（2）分析A、B、C、D四个人中，谁的权利最大。
习题4.4图
解：（1）
（2）
ABCD
L
ABCD
L
0000
0001
0010
0011
0100
0101
0110
0111
0
0
0
1
0
0
1
1
1000
1001
1010
1011
数电 第四节 组合逻辑电路模块及其应用
2n = m：二进制全译码器
2-4译码器 3-8译码器（74138） 4-16译码器
2n > m：部分译码器
a1 a0 00 01 10 11
y0 y1 y2 y3 01 1 1 1011 1101 1110
4-10译码器（8421BCD译码器7442）
3线-8译码器(74LS138)
A0 ～A2 译码输入，二进制编码
数据选择器 在多个通道中选择其中的某一路，或多个信息中选择其中的
某一个信息传送或加以处理。
多输入 选择 一输出
（一）分类：2选1、4选1、8选1、16选1。 双四选一数据选择器74153 8选1数据选择器74LS151
三、数据选择器 （一）分类：二选一、四选一、八选一、十六选一。
双四选一数据选择器74153
0 1
MUX
1
2
0
0 1 1 1
3Y
2 AA10
B
EN
0 1
MUX
2
3Y
3 AA10
C
A3 A2 A1 A0
七七 a
段段 译译 码码 器器
bc de f g
EN
1 0
0 1
MUX
1 0
2
3Y
4 AA10
D
0AA1100110
EN
3 2 BIN/2OCT 11 EN 0
0 0 00
1 0 0 0
A1 A0
0 0 Y0 ? 0,选中第一片。 0 1 1 D3 0 1 Y1 ? 0 选中第二片 。 1 0 0 D4
1 0 1 D5
1 0 Y2 ? 0,选中第三片。 1 1 0 D6
1 1 Y3 ? 0,选中第四片。 1 1 1 D7
数字电子技术 第4章 组合逻辑电路
图 4.3.8 7448逻辑符号图
数字电子技术
/// 16 ///
图4.3.9 7448驱动BS201A数码管的工作电路 图4.3.10 有灭零控制的8位数码显示系统
数字电子技术
/// 17 ///
3．译码器的应用 由于译码器的输出为最小项取反，而逻辑函数可以写成最小项之和的形式，故可以利用附加的 门电路和译码器实现逻辑函数。
组合电路就是由门电路组合而成，电路中没有记忆单元，没有反馈通路。
数字电子技术
/// 4 ///
4.1.2 组合逻辑电路的分析
根据逻辑功能的不同特点，可以把数字电路分成两大类，分别是： （1）是组合逻辑电路（简称组合电路） （2）是时序逻辑电路（简称时序电路） 组合电路就是由门电路组合而成，电路中没有记忆单元，没有反馈通路。
图4.5.6 数值比较器逻辑电路图
4.2.3 优先编码器
识别多个编码请求信号的优先级别，并进行相应编码的逻辑部件称为优先编码器。 在优先编码器电路中，允许同时输入两个以上编码信号。 在设计优先编码器时已将所有的输入信号按优先顺序排了队，当几个编码信号同时出现时，只 对其中优先权最高的一个进行编码。
1．设计优先编码器线（4线-2 线优先编码器）
图4.1.3 组合逻辑电路设计步骤
数字电子技术
/// 6 ///
4.1.4 组合逻辑电路的竞争和冒险
同一个门的一组输入信号，由于它们在此前通过不同数目的门，经过不同长度导线的传输，到 达门输入端的时间会有先有后，这种现象称为竞争。
逻辑门因输入端的竞争而导致输出产生不应有的尖峰干扰脉冲的现象，称为冒险。
图4.1.6 两种冒险波形图
数字电子技术
/// 7 ///
4.2 编码器
相关主题
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G
0 7
1 F2
2 F3
3
G2B & EN
G2A
G1
1
F4 4
F5 5
F6 6
F7 7
& Si
& Ci+1
例： 用译码器和门电路实现逻辑函数FA BB CAC
译码输出m位： 一位为1，其余为0(yi=mi ) 或一位为0，其余为1(yi=mi)
2位二进制译码器
译码输入 译码输出
a1 a0 00
y0 y1 y2 y3 1000
0 1 0100
1 0 0010
1 1 0001
二进制译码器输入输出满足
2n m
2位二进制译码器 译码输入 译码输出
2n = m：二进制全译码器
禁止译码状态下，输出均为１。
使能端的两个作用：
（1）消除译码器输出尖峰干扰
BIN/OCT
0
F0
A0
EN端正电平的出现在A0∼A2稳定之后； A1
0
1
G
0 7
1 2
F1 F2
A2
2
3
F3
EN端正电平的撤除在A0∼A2再次改变之前。 G2B
& EN
4 5
F4 F5
（2）逻辑功能扩展
G2A
6
F6
G1
7
F7
000∼111 译码输入
1
0
1
第二片工作
000 001
8421BCD译码器（7442）
输入端
BIN/DEC 0
F0
A0
0
1
F1
A1 A2 A3
1 2
G
0 9
3
2 3 4
F2 F3 F4
5
F5
G2B
& EN 6
F6
G2A
7
F7
8
F8
G1
9
F9
输入端
（三）译码器的应用
1.逻辑函数的设计
AB
m0
m1
m2
Si = m(1 ,2,4,7)
Ci+1 = m(3,5,6,7)
S i m 1 m 2 m 4 m 7 m 1 m 2 m 4 m 7 Y 1 Y 2 Y 4 Y 7
C i 1 m 3 m 5 m 6 m 7 m 3 m 5 m 6 m 7 Y 3 Y 5 Y 6 Y 7
一、编码器
任何时刻只允许一个输 入端有信号输入。
如右图三位二进制编码器 （ 8线—3线编码器）。
优先编码 优先编码器允许几个输入端同时加上信号，电
路只对其中优先级别最高的信号进行编码。
8线—3线优先编码器74148
使能输出
扩展输出
FS
FEX
F0
F1
编码输出 F2
I0 编码输入
I1
I2 I3 I4 I5 I6
S i m 1 m 2 m 4 m 7 m 1 m 2 m 4 m 7 Y 1 Y 2 Y 4 Y 7
C i 1 m 3 m 5 m 6 m 7 m 3 m 5 m 6 m 7 Y 3 Y 5 Y 6 Y 7
BIN/OCT F0
Ci A0 0
0 F1
Bi A1 1 Ai A2 2
Z3
Z2
Z1
Z0
高位
低位
A15 A13 A11 A9 A8 A14 A12 A10
A7 A6 A5 A4A3 A2 A1 A0
二—十进制编码器
F0
F1
编码输出
F2
F3
I1 编码输入
I2 I3 I4 I5 I6
I7 I8 I9
二、译码器
译码器
译码
二进制代码
编码
某种代码
编码器
二、译码器 （一） 变量译码器 译码输入：n位二进制代码
I7 S
使能输入
管脚定义：
I 0 ～I 7 ：输入，低电平有效，优先级别依次为 I 7～I 0 。
Y 2 ～Y 0 ：编码输出端。 S ：使能输入端； S ＝０时，编码，
S ＝１时，禁止编码。
F s ：使能输出端，编码状态下（ S =0），若无输入信号， Y s =0。
F E X ：扩展输出端，编码状态下（ S =0），若有输入信号， Y EX =0。
例：用3线-8译码器构成4线-16译码器。
避免A0∼A2在变 化过程中引起输出
端产生瞬时负脉冲。
例：用3线-8线译码 器构成4线-16线译 码器。
X0∼X3：译码输入
E：译码控制 E=0，译码 E=1，禁止译码
X3∼X0：0000∼0111，
000∼111 译码输入
0
0
1
第一片工作
X3∼X0：1000∼1111
(4)将a1输a出0 项用y0逻y辑1 y门2 连y3 接，逻a1辑a门0 的输y0出y即1 y为2 函y3数
表达0式的0 输出0 1 1 1
0 0 1000
0 1 1011
0 1 0100
1 0 1101
1 0 0010
1 1 1110
1 1 0001
例：试用 74138和与非门构成一位全加器。 解:全加器的最小项表达式应为
a1 a0 y0 y1 y2 y3
2-4译码器 3-8译码器（74138） 4-16译码器
00 01 10
0111 1011 1101
2n > m：部分译码器
1 1 1110
4-10译码器（8421BCD译码器7442）
3线-8译码器(74LS138)
A0 ～A2 译码输入，二进制编码
0～7依次对应8个输出。
常用逻辑模块应用应注意的问题
1．模块实现的功能（输入与输出的逻辑关系） ２．管脚的定义 ３．有效电平的高低 ４．高级用法：多个模块的连接
一、编码器
功能：输入m个信息； 输出n位二进制代码（m≤2n）。
（一）二进制编码器
将输入信号编成二进制代码的电路
逻辑功能：任何一个输入端接低电平时，输出端 有一组对应的二进制代码输出。
（二）编码器的应用
例：用8-3线优先编码器74148扩展成16线-4线优先编码器。 解：（1）编码器输入16线,用两片8-3线编码器，高位为第
一片，低位为第二片。 （2）实现优先编码：高位选通输出与低位控制端连接。
（3）第一片工作时,编码器输出：10101010-10010101 通过对输出 第二片工作时,编码器输出: 01101010--01010101 取反可得
m3
2 n-1
F m i
A B AB A B AB
i0
原理：每一个有效输出对应0一0个最小1 项的0非。 0 0
1
01 0 1 0 0
1
步骤：(1)将逻辑函数表达式1转0换成用0 最小0项表示1 的形0式; 1
(2)利用还原律和反演1律1，将最0 小项0取反；0 1
1
(3译)将码2表位输达二入式进中制最译译小码码项输器所出对应译的码2输位输出二入项进（制译积译码）码输找器出出；
G1、G2A和G2B
使能输入, 与逻辑。
BIN/OCT
0
F0
A0 A1
0
1
G
0 7
1 2
F1 F2
A2
2
3
F3
4
G2B
& EN
5
F4 F5
G2A
6
F6
G1
7
F7
EN = 1（ S11,S2S30) ，译码。
EN=0 ，禁止译码，输出均为１。
F 0～ F 7
八个输出端，低电平有效。
译码状态下，相应输出端为０；