数电-组合逻辑电路(一)
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编码器分为普通编码器和优先权编码器。根据进制可分为 二进制编码器和二－十进制编码器
4.3 若干常用的组合逻
I0 I1
辑电路
I2
8
线
Y2
一、普通编码器
I3
以3位二进制普通编码器， I4
也称为8线－3线编码器为例， I5
其框图如右图所示。
I6
3
线
Y1
编
码
器 Y0
I0~I7为信号输入端，高 电平有效；Y2Y1Y0为三位二
选定器
件类型
将函数
用MSI组合 式变换
电路或PLD
逻辑 电路图
逻辑 电路图
4.2 组合逻辑电路的分析方法和设计方法
例4.2.2 设计一个监视交通信号灯工作状态的逻辑电路
解：a、逻辑抽象 输入输出定义、逻辑表示等
4.2 组合逻辑电路的分析方法和设计方法
b、写出逻辑函数式
4.2 组合逻辑电路的分析方法和设计方法
输入
输出
S I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 Y2 Y1 Y0 YS YEX
1 ×××××××× 1 1 1 1 1
01111111111101
0 ××××××× 0 0 0 0 1 0
0 ×××××× 0 1 0 0 1 1 0
0 ×××× ×0 1 1 0 1 0 1 0
习题
4.3、4.5、4.6、4.7
YS'
(
I
' 7
I6'
I
' 5
I
' 4
I3'
I
' 2
I1' I
' 0
S
)'
YE' X
[(I7'
I
' 6
I5'
I
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
' 4
I3'
I
' 2
I1'
I0'
S
)'
S]'
[(I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I0 )S]'
4.3 若干常用的组合逻辑电路
74HC148的真值表如下表
4.1 概述
2. 逻辑功能的描述
逻辑功能的描述可以用逻辑函数、逻辑图及真值表来实现 。由于逻辑图不够直观，一般需要将其转换成逻辑函 数或真值表的形式。
对于任何一个多输入、多输出的组合逻辑电路来讲，都可 以用下面所示框图来表示。
aa21
y1
组合逻辑电路
y2
an
ym
组合逻辑电路的框图
4.1 概述
aa21
00010000011
00001000100
00000100101
00000010110
00000001111
特点：任何时刻只允许输入一个编码信号。
无关项。
I0
8
I1
线
Y2
I2
I3
3
线
Y1
I4
编
I5
码
器
I6
Y0
I7
图4.3.1 位二进制编码器的框图
Y2 I4 I5 I6 I7 Y1 I2 I3 I6 I7 Y0 I1 I3 I5 I7
I5
I
' 4
I
' 3
I
2
I
' 4
I5'
)
S
]'
Y0'
[(I7
I6' I5
I
3
I
' 4
I
' 6
I1
I
2
I
' 4
I 6'
)
S
]'
其中S为选通输入端，当S＝0时，S ＝1时所有输出端均被锁定在高电平， 即 I 7～ I 0＝11。当S＝1时，S ＝0，编码器正常工作。
4.3 若干常用的组合逻辑电路
不考虑扩展 端，8线-3 线优先编码 器（设I7优 先权最高， …，I0优先 权最低）其 真值表如表 所示
输
入
输出
I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 Y2 Y1 Y0 X X X XX X X 1 1 1 1
X X X XX X 1 0 1 1 0
X X X XX 1 0 0 1 0 1
以8线－3线优先编码器 74HC148为例，其内 部电路如右图所示。
4.3 若干常用的组合逻辑电路
由图可知，如果不考虑输出扩展端，8线-3线优先编码器 （设I7优先权最高，…，I0优先权最低）其输出端的 逻辑式为
Y2' [(I7 I6 I5 I4 )S]'
Y1'
[(I7
I6
1 0 工作，且 有输入
0 0 不可能出 现
预习
4.3.2译码器
译码器就是将每个输入的二进制代码译成对应的输出高、 低电平信号，和编码器逆过程。常用的译码器分为二 进制译码器、二－十进制译码器和显示译码器。
4.3.3 数据选择器
数据选择其就是在数字信号的传输过程中，从一组数据中 选出某一个来送到输出端，也叫多路开关
4.2 组合逻辑电路的分析方法和设计方法
三、 选定器件的类型
根据对电路的具体要求和实际器件的资源情况而定。
四、将逻辑函数化简或变换成适当地形式
如与非－与非式，或非－或非式等。
五、根据化简或变换后的逻辑函数式，画出逻辑电路的连接图。
六、工艺设计
逻辑 问题
逻辑 真值表
逻辑 函数式
用门电路 (SSI)
将函数 式化简
4.2 组合逻辑电路的分 析方法和设计方法
例4.2.1 试分析右图 所示逻辑电路的逻辑功能， 指出该电路用途。 解：a.由图列写逻辑表达 式并化简：
b.列写真值表； c.由真值表可以看出：本逻辑电路可以用来判断输入的二
进制数的数值范围。
4.2 组合逻辑电路的分析方法和设计方法
4.2.2 组合逻辑电路的设计方法
4.3 若干常用的组合逻辑电路
其逻辑电路如图所示
Y2 I4 I5 I6 I7 Y1 I2 I3 I6 I7 Y0 I1 I3 I5 I7
4.3 若干常用的组合 逻辑电路
二 、优先编码器
普通编码器每次只能输入一 个信号。而优先编码器 可以同时输入几个信号 ，但在设计时已经将各 输入信号的优先顺序排 好。当几个信号同时输 入时，优先权最高的信 号优先编码。
组合逻辑电路的设计就是根据给出的实际逻辑问题， 求出实现这一逻辑功能的最简单逻辑电路。
组合逻辑电路的设计步骤: 一、 进行逻辑抽象 1.分析事件的逻辑因果关系，确定输入变量和输出变量； 2.定义逻辑状态的含义，即逻辑状态的赋值； 3.根据给定的逻辑因果关系列出逻辑真值表。 二 、写出逻辑函数式 由得到的真值表写出输出变量的逻辑函数式。
c、选定器件类型为小规模集成门电路； d、化简逻辑函数式
e、画出逻辑电路图
4.3 若干常用的组合逻辑电路
4.3.1 编码器
编码：为了区分一系列不同的事物，将其中的每个事物用 二值代 码表示。
编码器：由于在二值逻辑电路中，信号是以高低电平给出 的，故编码器就是把输入的每一个高低电平信号变成 一个对应的二进制代码。
4.1 概述
1.组合逻辑电路的特点
A
任意时刻的输出仅仅取决于
Y1
该时的输入，与电路原
来的状态无关。
B
例如对于右图所示电路:
Y2
表4.1
A B Y1 Y2
00 0 0 01 0 1 10 0 1 11 1 0
组合逻辑电路
图3.2.5YY二12 极AABB管或AB门 电路
此电路为半加器。
I7 图4.3.1 位二进制编码器的框图
进制代码输出端，由于输入端为8个，输出端为3个，故也
叫做8线－3线编码器。
4.3 若干常用的组合逻 辑电路
其输出输入的真值表为
输入
输出
I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 Y2 Y1 Y0
10000000000
01000000001
00100000010
y1 组合逻辑电路 y2
an
ym
组合逻辑电路的框图
其输出输入的逻辑关系可表述为:
y1 f1(a1、a2 、an ) y2 f2 (a1、a2 、an ) ym fm (a1、a2 、an )
Y F( A)
在电路结构上信号的流向是单向性的，没有从输出端 到输入端的反馈；
设计。在此基础上，介绍常用的集成组合逻辑电 路,包括如编码器、译码器、数据选择器等，了解 其电路的逻辑功能、输出输入的逻辑关系、利用它 们实现逻辑功能。最后介绍组合逻辑电路上存在地 竞争－冒险现象，产生的原因及消除的方法。
本章主要内容
4.1 概述 4.2 组合逻辑电路的分析和设计 4.3 若干常用的组合逻辑电路 4.4 组合逻辑电路中的竞争－冒险现象
电路的基本组成单元是逻辑门电路，不含记忆元件。
4.2 组合逻辑电路的分析方法和设计方法
4.2.1 组合逻辑电路的分析方法 所谓分析一个给定的逻辑电路，就是要通过分
析找出电路的逻辑功能。 分析的步骤为：
由所给电路写出输出端的逻辑式； 将所得的逻辑式进行化简； 必要时可由化简后的逻辑式写出输出输入的真值表； 分析电路的逻辑功能，即是做什么用的。
X X X X1 0 0 0 1 0 0
XXX10 0 0 0 0 1 1
XX1 00 0 0 0 0 1 0
X1 0 00 0 0 0 0 0 1
1 0 0 00 0 0 0 0 0 0
4.3 若干常用的组合逻辑电路
为了扩展电路的功能74HC148中附加 了选通输出端Y S和扩展端Y EX，和使用的 灵活性，在8线－3线优先编码器且由图 4.3.3可知
0 ×××× 0 1 1 1 0 1 1 1 0
0 ××× 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0
0 ×× 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0
0×0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0
0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 11 10
YS YEX
状态
1 1 不工作
0 1 工作，但 无输入
课程回顾与小结
3.1 概述 定义、二值逻辑与表示、特点与分类 3.2 半导体二极管门电路 原理 3.3 CMOS门电路 原理与典型电路分析 3.5 TTL门电路 原理与典型电路分析
习题讲解：P154-3.13
第四章 组合逻辑电路
内容提要： 本章重点介绍组合逻辑电路的特点、分析与
4.3 若干常用的组合逻
I0 I1
辑电路
I2
8
线
Y2
一、普通编码器
I3
以3位二进制普通编码器， I4
也称为8线－3线编码器为例， I5
其框图如右图所示。
I6
3
线
Y1
编
码
器 Y0
I0~I7为信号输入端，高 电平有效；Y2Y1Y0为三位二
选定器
件类型
将函数
用MSI组合 式变换
电路或PLD
逻辑 电路图
逻辑 电路图
4.2 组合逻辑电路的分析方法和设计方法
例4.2.2 设计一个监视交通信号灯工作状态的逻辑电路
解：a、逻辑抽象 输入输出定义、逻辑表示等
4.2 组合逻辑电路的分析方法和设计方法
b、写出逻辑函数式
4.2 组合逻辑电路的分析方法和设计方法
输入
输出
S I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 Y2 Y1 Y0 YS YEX
1 ×××××××× 1 1 1 1 1
01111111111101
0 ××××××× 0 0 0 0 1 0
0 ×××××× 0 1 0 0 1 1 0
0 ×××× ×0 1 1 0 1 0 1 0
习题
4.3、4.5、4.6、4.7
YS'
(
I
' 7
I6'
I
' 5
I
' 4
I3'
I
' 2
I1' I
' 0
S
)'
YE' X
[(I7'
I
' 6
I5'
I
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
' 4
I3'
I
' 2
I1'
I0'
S
)'
S]'
[(I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I0 )S]'
4.3 若干常用的组合逻辑电路
74HC148的真值表如下表
4.1 概述
2. 逻辑功能的描述
逻辑功能的描述可以用逻辑函数、逻辑图及真值表来实现 。由于逻辑图不够直观，一般需要将其转换成逻辑函 数或真值表的形式。
对于任何一个多输入、多输出的组合逻辑电路来讲，都可 以用下面所示框图来表示。
aa21
y1
组合逻辑电路
y2
an
ym
组合逻辑电路的框图
4.1 概述
aa21
00010000011
00001000100
00000100101
00000010110
00000001111
特点：任何时刻只允许输入一个编码信号。
无关项。
I0
8
I1
线
Y2
I2
I3
3
线
Y1
I4
编
I5
码
器
I6
Y0
I7
图4.3.1 位二进制编码器的框图
Y2 I4 I5 I6 I7 Y1 I2 I3 I6 I7 Y0 I1 I3 I5 I7
I5
I
' 4
I
' 3
I
2
I
' 4
I5'
)
S
]'
Y0'
[(I7
I6' I5
I
3
I
' 4
I
' 6
I1
I
2
I
' 4
I 6'
)
S
]'
其中S为选通输入端，当S＝0时，S ＝1时所有输出端均被锁定在高电平， 即 I 7～ I 0＝11。当S＝1时，S ＝0，编码器正常工作。
4.3 若干常用的组合逻辑电路
不考虑扩展 端，8线-3 线优先编码 器（设I7优 先权最高， …，I0优先 权最低）其 真值表如表 所示
输
入
输出
I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 Y2 Y1 Y0 X X X XX X X 1 1 1 1
X X X XX X 1 0 1 1 0
X X X XX 1 0 0 1 0 1
以8线－3线优先编码器 74HC148为例，其内 部电路如右图所示。
4.3 若干常用的组合逻辑电路
由图可知，如果不考虑输出扩展端，8线-3线优先编码器 （设I7优先权最高，…，I0优先权最低）其输出端的 逻辑式为
Y2' [(I7 I6 I5 I4 )S]'
Y1'
[(I7
I6
1 0 工作，且 有输入
0 0 不可能出 现
预习
4.3.2译码器
译码器就是将每个输入的二进制代码译成对应的输出高、 低电平信号，和编码器逆过程。常用的译码器分为二 进制译码器、二－十进制译码器和显示译码器。
4.3.3 数据选择器
数据选择其就是在数字信号的传输过程中，从一组数据中 选出某一个来送到输出端，也叫多路开关
4.2 组合逻辑电路的分析方法和设计方法
三、 选定器件的类型
根据对电路的具体要求和实际器件的资源情况而定。
四、将逻辑函数化简或变换成适当地形式
如与非－与非式，或非－或非式等。
五、根据化简或变换后的逻辑函数式，画出逻辑电路的连接图。
六、工艺设计
逻辑 问题
逻辑 真值表
逻辑 函数式
用门电路 (SSI)
将函数 式化简
4.2 组合逻辑电路的分 析方法和设计方法
例4.2.1 试分析右图 所示逻辑电路的逻辑功能， 指出该电路用途。 解：a.由图列写逻辑表达 式并化简：
b.列写真值表； c.由真值表可以看出：本逻辑电路可以用来判断输入的二
进制数的数值范围。
4.2 组合逻辑电路的分析方法和设计方法
4.2.2 组合逻辑电路的设计方法
4.3 若干常用的组合逻辑电路
其逻辑电路如图所示
Y2 I4 I5 I6 I7 Y1 I2 I3 I6 I7 Y0 I1 I3 I5 I7
4.3 若干常用的组合 逻辑电路
二 、优先编码器
普通编码器每次只能输入一 个信号。而优先编码器 可以同时输入几个信号 ，但在设计时已经将各 输入信号的优先顺序排 好。当几个信号同时输 入时，优先权最高的信 号优先编码。
组合逻辑电路的设计就是根据给出的实际逻辑问题， 求出实现这一逻辑功能的最简单逻辑电路。
组合逻辑电路的设计步骤: 一、 进行逻辑抽象 1.分析事件的逻辑因果关系，确定输入变量和输出变量； 2.定义逻辑状态的含义，即逻辑状态的赋值； 3.根据给定的逻辑因果关系列出逻辑真值表。 二 、写出逻辑函数式 由得到的真值表写出输出变量的逻辑函数式。
c、选定器件类型为小规模集成门电路； d、化简逻辑函数式
e、画出逻辑电路图
4.3 若干常用的组合逻辑电路
4.3.1 编码器
编码：为了区分一系列不同的事物，将其中的每个事物用 二值代 码表示。
编码器：由于在二值逻辑电路中，信号是以高低电平给出 的，故编码器就是把输入的每一个高低电平信号变成 一个对应的二进制代码。
4.1 概述
1.组合逻辑电路的特点
A
任意时刻的输出仅仅取决于
Y1
该时的输入，与电路原
来的状态无关。
B
例如对于右图所示电路:
Y2
表4.1
A B Y1 Y2
00 0 0 01 0 1 10 0 1 11 1 0
组合逻辑电路
图3.2.5YY二12 极AABB管或AB门 电路
此电路为半加器。
I7 图4.3.1 位二进制编码器的框图
进制代码输出端，由于输入端为8个，输出端为3个，故也
叫做8线－3线编码器。
4.3 若干常用的组合逻 辑电路
其输出输入的真值表为
输入
输出
I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 Y2 Y1 Y0
10000000000
01000000001
00100000010
y1 组合逻辑电路 y2
an
ym
组合逻辑电路的框图
其输出输入的逻辑关系可表述为:
y1 f1(a1、a2 、an ) y2 f2 (a1、a2 、an ) ym fm (a1、a2 、an )
Y F( A)
在电路结构上信号的流向是单向性的，没有从输出端 到输入端的反馈；
设计。在此基础上，介绍常用的集成组合逻辑电 路,包括如编码器、译码器、数据选择器等，了解 其电路的逻辑功能、输出输入的逻辑关系、利用它 们实现逻辑功能。最后介绍组合逻辑电路上存在地 竞争－冒险现象，产生的原因及消除的方法。
本章主要内容
4.1 概述 4.2 组合逻辑电路的分析和设计 4.3 若干常用的组合逻辑电路 4.4 组合逻辑电路中的竞争－冒险现象
电路的基本组成单元是逻辑门电路，不含记忆元件。
4.2 组合逻辑电路的分析方法和设计方法
4.2.1 组合逻辑电路的分析方法 所谓分析一个给定的逻辑电路，就是要通过分
析找出电路的逻辑功能。 分析的步骤为：
由所给电路写出输出端的逻辑式； 将所得的逻辑式进行化简； 必要时可由化简后的逻辑式写出输出输入的真值表； 分析电路的逻辑功能，即是做什么用的。
X X X X1 0 0 0 1 0 0
XXX10 0 0 0 0 1 1
XX1 00 0 0 0 0 1 0
X1 0 00 0 0 0 0 0 1
1 0 0 00 0 0 0 0 0 0
4.3 若干常用的组合逻辑电路
为了扩展电路的功能74HC148中附加 了选通输出端Y S和扩展端Y EX，和使用的 灵活性，在8线－3线优先编码器且由图 4.3.3可知
0 ×××× 0 1 1 1 0 1 1 1 0
0 ××× 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0
0 ×× 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0
0×0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0
0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 11 10
YS YEX
状态
1 1 不工作
0 1 工作，但 无输入
课程回顾与小结
3.1 概述 定义、二值逻辑与表示、特点与分类 3.2 半导体二极管门电路 原理 3.3 CMOS门电路 原理与典型电路分析 3.5 TTL门电路 原理与典型电路分析
习题讲解：P154-3.13
第四章 组合逻辑电路
内容提要： 本章重点介绍组合逻辑电路的特点、分析与