数字电子电路技术第三章 SSI组合逻辑电路的分析与设计课件

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数字电子技术课件--第三章-组合逻辑电路

&
1
1
1
Ai
Bi
Ci-1
21
3. 集成全加器双全加器
TTL：74LS183 CMOS：C661
VCC 2Ai 2Bi 2Ci-1 2Ci 2Si
VCC2A 2B 2CIn 2COn+1 2F
74LS183
1A 1B 1CIn 1F GND 1Ai 1Bi 1Ci-1 1Ci 1Si 地
VDD 2Ai 2Bi 2Ci-1 1Ci 1Si
与或式 C i A iB iC i- 1 A iB iC i- 1 A iB iC i- 1 A iB iC i- 1 18
全加器（Full Adder）
卡诺图
Si BC A 00 01 11 10
0
1
1
11
1
最简与或式
Ci BC A 00 01 11 10
0
1
1
111
圈 “ 1 ” S i A iB iC i- 1 A iB iC i- 1 A iB iC i- 1 A iB iC i- 1 C iA iB iA iC i- 1 B iC i- 1
输入变量：R（红） Y（黄） G（绿）
1 -- 亮 0 -- 灭
1 -- 有输出变量： Z（有无故障） 0 -- 无
(2)卡诺图化简
YG
R 00 01 11 10
ZRYGRY 0 1
1
RGYG 1
111
列真值表
RYG Z 0001 0010 0100 0111 1000 1011 1101 1111
C3
超前进位电路
A3 B3
CI Σ
S3
A2 B2
CI Σ
S2

《数字电子技术基础》教学课件第3章组合逻辑电路

&
A
&
&Y
B
&
解：1 ) 、根据逻辑图写输出逻辑表达式并化简
Y = AB •A • AB• B = AB • A + AB • B
= AA + B+ BA + B = AB + AB
2）、根据逻辑表达式列真值表
AB
Y
3）、由真值表分析逻辑功能
00
0
01
1
当AB相同时，输出为0
10
1
当AB相异时，输出为1 异或功能。 1 1
常用3线—8线译码器有74LS138
74LS138
逻辑符号（输出0有效）：
S1 S2 S3
A2 A1 A0
它能将三位二进制数的每个代码分别译成低电平。当控制端S1S2S3=100 时，译码器处工作状态，译码器禁止时，所有输出端都输出无效电平（高电平）。
3、综合 1）同理,四位二进制译码器为4线—16线译码器
Y1 = A1 A0 = m1
Y2 = A1 A0 = m2
Y3 = A1 A0 = m3
5）常用集成2线—4线译码器
74LS139：双2线—4线译码器
Y13Y12Y11Y10 Y23Y22Y21Y20 74LS139
S1 A11 A10 S2 A21 A20
2、三位二进制译码器
三位二进制译码器即3线—8线译码器， Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0
（3）化简。
得最简与—或表达式： L = AB + BC + AC （4）画出逻辑图。
如果，要求用与非门实现该逻辑电路，就应将表达式转换成与非—与非表达式：

第三章组合逻辑电路PPT课件

或非门同样可组成实现各种逻辑功能的逻辑电路。所以，或非门也是一种通用门。
10
3 、 “与或非” 门
"与或非"门也是一种通用门。
仅当每一个“与项”均为0时，才能使F为1，否则F为0。
11
4、" 异或 " 门
“ 异或 ” 运算是一种特殊的逻辑运算 , 用符号表示.
变量A、B取值相同，F为0；变量A、B取值相异，F为1。
24
25
3.3组合逻辑电路的分析
分析的任务：根据给定的组合电路，写出逻辑函数表达式，并以此来描述它的逻辑功能，确定输入与输出的关系，必要时对其设计的合理性进行评定。
分析的一般步骤：第一步：写出给定组合电路的逻辑函数表达式第二步：化简逻辑函数表达式第三步：根据化简的结果列出真值表第四步：功能评述
“ 同或 ” 运算用符号表示，逻辑表达式为：
变量A、B取值相同，F为1；变量A、B取值相异，F为0。
由于同或实际上是异或之非，所以实际应用中通常用异或门加非门实现同或运算。
12
3.2逻辑函数的实现
函数的表现形式和实际的逻辑电路之间有着对应的关系，而实际逻辑电路大量使用 “ 与非 ” 门、 “ 或非 ” 门、 “ 与或非 ” 门等。
1、“ 与非 ” 门
使用 “ 与非 ” 门可以实现 “ 与 ” 、 “ 或 ” 、 “ 非 ”3 种基本运算 , 并可构成任何逻辑电路 , 故称为通用逻辑门。
只要变量有一个为0，则函数F为1；仅当变量全部为1时，函数F为0。
9
2、 “ 或非 ” 门
只要变量中有一个为1，则函数F为0；仅当变量全部为0时，函数F为1。
闭合不闭合
闭合闭合

《数字电子技术基础》第3章.组合逻辑电路PPT课件

3.4 典型组合逻辑电路及其应用
3.4.3 数据选择器
示意图数据选择器（multiplexer，MUX）又称多路选择器或多路开关，是应用比较广泛的中规模组合逻辑电路，尤其是电子设计自动化技术发展成熟的今天。
图3.4.19 数据选择器
3.4 典型组合逻辑电路及其应用
1.典型数据选择器
1）双4选1数据选择器74153
3.2.2 冒险现象的判断
1.代数法
2.卡诺图法
3.2 组合逻辑电路中的竞争冒险与消除方法
3.2.3 冒险现象的消除方法
1.增加冗余项
2.输出接滤波电容
3.增加选通信号
3.3 VHDL的顺序行为
3.3.1 进程语句
进程本身是并行行为，且存在于结构体中。进程内部的语句要进入进程之后才能顺序执行。进入进程是靠敏感信号发生变化的时候，称此时为“激活”进程。若敏感信号同时激活多个进程，进程是按并行行为执行的。进程语句的一般形式如下：
（1）第2号不能与第7号同时配用。（2）第3号和第6号必须同时配用。（3）同时用第4、9号时，必须配用11号。
请设计一个逻辑电路，在违反上述任何一个规定时，发出报警指示信号。
解：（1）设置11种化学试剂为输入信号，2对应A，7对应B， 3对应C，6对应D，4对应E，9对应F和11对应G。设置F1、F2和F3 分别为违反3种规定的输出。
<进程标号> ：PROCESS<敏感信号表> <进程说明区> BEGIN <语句部分> WAIT ON<敏感信号表> ； UNTIL<条件表达式> ； WAIT FOR<时间表达式> ； END PROCESS;

第三章组合逻辑电路ppt课件

图3.3.1 3位二进制普通编码器框图《数字电子技术》
3.3 若干常用中规模组合逻辑电路表3-3-1 3位二进制普通编码器真值表
《数字电子技术》
3.3 若干常用中规模组合逻辑电路
由于普通编码器在任何时刻 I0 ~ I7 当中仅有一个取值为1，即只有真值表中所列的8种状态，而且它
的（ 28 8 ）种状态均为约束项。因此，由真值表
A
&
1
F2
C
B
&
C
图3.2.1 【例1】逻辑电路图
《数字电子技术》
3.2 组合逻辑电路的分析和设计方法
§3.2.2 组合逻辑电路的设计方法
所谓“设计”：即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。
所谓“最简”：是指所用器件最少，器件种类最少，而且器件之间的连线也最少。
一、设计步骤（1）进行逻辑抽象
【例1】试用两片74LS148接成16线-4线优先编码器，
将－的优11先11权’最1低6个。146位个二低进A电0A制平1~5代输A码1入5 ，信其号中
编为‘0000
的A优0 先权最高，
接成的电路图如图3.3.4所示：
《数字电子技术》
3.3 若干常用中规模组合逻辑电路
图3.3.4 用两片74LS148接成的16线－4线优先编码器逻辑图
I7
)
S
Y0 (I1I2 I4 I6 I3 I4 I6 I5 I6 I7 ) S
（由功能表第一行体现）。
《数字电子技术》
3.3 若干常用中规模组合逻辑电路
（2）YS 为选通输出端，其表达式为：
YS I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 S
此式表明：只有当所有的编码输入端均为高电平（即没有编码输入），且S=1（ S 0 ）

数字逻辑课件-第3章组合逻辑电路

A B A & H
F
B F tpd tpd
3.3 组合电路中的竞争冒险
二、竞争现象与冒险的产生 A B C
& P2
1
& P1
&
F
A C B
B
H H
F A B BC A B BC
P2 P1 F
当A=C=1时 F B B 1 从理论上看：不论B为什么，输出都为1
3.3 组合电路中的竞争冒险
制数的数值范围指示器，电路的输入A、B、C、D是一位十进制数的NBCD码，即X=8A+4B+2C+D，要求当X≥5时，输出F=1，否则 F=0，该电路能实现四舍五入。 C
Z A BD BC A BD BC
A 1 d A 1 1 D d d D d 1 d 1 B d B C
Z
1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1
&
&
&
&
1
a
1
b
1
c
1
d
Z ab cd bc d a b d
ab c d进
制数的数值范围指示器，电路的输入A、B、C、D是一位十进制数的NBCD码，即X=8A+4B+2C+D，要求当X≥5时，输出F=1，否则 F=0，该电路能实现四舍五入。 C
Z= RYG+RG+RY
5、用与非门构成逻辑电路 Z= RYG+ RG+ RY =RYG + RG + RY = RYG • RG
1 1
1
• RY
&

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，

第3单元组合逻辑电路的分析与设计PPT课件

本单元学习指导
➢ 各种组合逻辑电路在功能上千差万别，但其分析方法和设计方法都是共同的。掌握了一般的分析方法，可得知任何给定电路逻辑功能；掌握基本的设计方法，就可据已知的实际要求设计获得相应的逻辑电路。
21
实验三组合逻辑电路设计之密码锁、8线-3线编码器
一．实验目的
➢1．掌握组合逻辑电路的设计方法。 ➢2．用实验验证设计电路的逻辑功能。 ➢3．掌握编码的概述，为后继内容做准备。
设三人的意见为变量A、B、C，表决结果为函数L。对变量及函数进行如下状态赋值：对于变量A、B、C，设同意为逻辑“1”；不同意为逻辑“0”。对于函数L，设事情
通过为逻辑“1”；没通过为逻辑“0”。
真值表
14
（2）由真值表写出逻辑表达式：
LA B CAB CAC BABC
（3）化简.
LABC ABCAC BABC A(B CC)BC (AA)A(CBB) AB BC AC
15
（4）画出逻辑图 .
如果要求用与非门实现该逻辑电路，就应将表达式转换成与非—与非表达式： LA B B C A C ABC AC
画出逻辑图如图所示。
16
（2）列逻辑真值表。由于每一时刻只有一个输入端，所以输入组合只有8组，而不用列28 次输出组合。
17
2．组合逻辑电路设计举例
例3.16 ：设计一个8输入3输出的二进制编码电路，即8-3线编码器。要求，每一时刻只有一个输入键接通高电平，即为“1”，当不同的输入键为“1”时，会有一个对应二进制码输出。
（4）简述其逻辑功能。
A、B表示两个1位二进制的加数，S 是它们相加的本位和，C是向高位的进位。这种电路可用于实现两个1位二进制数的相加，它是运算器中的基本单元电路，称为半加器。

第3章组合逻辑电路 ppt课件.ppt

判断电路的逻辑功能。
例3-1
➢试分析图3-2所示电路的逻辑功能。
A1
1
解: ⑴由图3-2写出逻 & F3 辑表达式
& F2
F0 A1 A0
A0
1
& F1 & F0
F1 A1 A0 F2 A1 A0
/3/16
东北大学信息学院
8
例3-1
F0 A1 A0 F1 A1 A0
CI
=1
S
& ≥1 1 CO
3.1组合逻辑电路特点及表示方法
➢电路结构特点：
仅由门电路组成；电路中无记忆元件，输入输出之间无反馈。
A =1 B
CI
=1
S
& ≥1 1 CO
3.1组合逻辑电路特点及表示方法
➢组合逻辑电路的表示方法有：
函数表达式
真值表或功能表
逻辑图
卡诺图
A =1
工作波形图 B
=1
CI & ≥1
F2 A1 A0
F3 A1 A0
⑵列出真值表表3-1 例3-1真值表
2021/3/16
A1 A0 F0 F1 F2 F3
0 0 1000
0 1 01 0 0
1 0 0010
1 1 0001
东北大学信息学院
9
例3-1
➢⑶确定逻辑功能：
表3-1 例3-1真值表
A1 A0
00 01 10 11
F0 F1 F2 F3
⑵列出真值表
⑶确定逻辑功能
A1 A0
F
00
D0
01
D1
10
D2
11
D3
202➢1/3/电16 路具有选择数东北据大学信输息学入院功能。

数字电子技术基础简明教程课件第3章组合逻辑电路

逻辑门电路
01
02
03
简介
逻辑门电路是组合逻辑电路的基本单元，用于实现逻辑运算。
常用类型
包括与门、或门、非门、与非门、或非门等。
工作原理
通过输入信号的组合，实现特定的逻辑功能。
常用组合逻辑电路
01
02
03
04
编码器
将输入信号转换为二进制码的电路。
译码器
将二进制码转换为输出信号的电路。
易懂。
画逻辑图
根据化简后的逻辑表达式，画出逻辑图，直观地表示出电路的逻辑关
系。
组合逻辑电路的表示方法
逻辑函数表达式
用逻辑函数表达式表示电路的逻辑关系，方便进行逻辑分析
和化简。
逻辑图
用逻辑图表示电路的逻辑关系，可以直观地看出电路的结构和功能。
波形图
用波形图表示输入和输出信号随时间变化的规律，有助于理解电路的工作过程。
数据选择器
根据选择信号从多个输入信号中选择一个输出信号的电路。
加法器
实现二进制加法的电路。
02
组合逻辑电路的分析
分析方法
列出真值表
根据输入变量的所有可能取值组合，列出输出函数的取值情况，形成
真值表。
写出逻辑表达式
根据真值表，利用逻辑运算规则，写出输出函
数的逻辑表达式。
化简逻辑表达式
运用逻辑代数的基本定律和运算规则，化简逻辑表达式，使其更简洁
在通信系统中的应用
调制器
解调器
将低频信号调制到高频载波上，实现信号的传输。
将调制后的高频信号解调为低频信号，实现信号的还原。
编码器
译码器
将模拟信号转换为数字信号，便于传输和处理。

组合逻辑电路的分析和设计.ppt

输入
CB 00 00 01 01 10 10 11 11 00 00 01 01 10 10 11 11
输出
AY 00 10 01 11 00 11 00 11 00 10 00 11 00 11 00 10
④结论：
分类出4位二进制数中的素数2、3、5、7、 11、13。
例：试分析如下电路图的逻辑功能。
1 Y=0。所以Y和A、B的逻辑关系
1 为与非运算的关系。
1
用与非门实现
1
Y A B AB
1
0
A
&
Y
B
0
C
二、门级组合逻辑电路的设计方法所谓组合逻辑电路设计，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佳逻辑电路。
设计是分析的逆过程
组合逻辑电路的设计一般可按以下步骤进行：
① 逻辑抽象。将文字描述的逻辑命题转换成真值表叫逻辑抽象。首先要分析逻辑命题，确定输入、输出变量；然后用二值逻辑的0、 1两种状态分别对输入、输出变量进行逻辑赋值，即确定0、1 的具体含义；最后根据输出与输入之间的逻辑关系列出真值表。
③卡诺图化简
Y1 BC A 00 01 11 10
0
11
Y2 BC A 00 01 11 10
0
11
11
1
1
1 11
与或式： Y1 AB BC ABC 与非－与非式： Y1 AB BC ABC
Y2 C AB Y2 C AB
④逻辑电路图
A
1
B
1
C
1
&
&
≥1
Y1
A
1
&
B
1

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表3-1 例3-1真值表
第四步：确定电路的逻辑功能。
由真值表可知，三个变
量输入Ａ，Ｂ，Ｃ，只有两
个及两个以上变量取值为1 时，输出才为1。可见电路可实现多数表决逻辑功能。
ＡＢＣ F ００００００１００１０００１１１１０００１０１１
１１０１
21.10.2020
h
11
2. 组合逻辑电路设计方法举例。
例3-3 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；
用方法和应用举例。
21.10.2020
h
4
３.1 SSI组合逻辑电路的分析和设计
小规模集成电路是指每片在十个门以下的集成芯片。
3.1.1 组合逻辑电路的分析方法
所谓组合逻辑电路的分析，就是根据给定的逻辑电路图，求出电路的逻辑功能。
1. 分析的主要步骤如下： (1)由逻辑图写表达式； (2)化简表达式； (3)列真值表； (4)描述逻辑功能。
21.10.2020
h
18
对M个信号编码时，应如何确定位数N？
N位二进制代码可以表示多少个信号？
例：对101键盘编码时，采用几位二进制代码？编码原则：N位二进制代码可以表示2N个信号，则对M个信号编码时，应由2N ≥M来确定位数N。
例：对101键盘编码时，采用了7位二进制代码 ASCⅡ码。27＝128＞101。
０１１１
１０００
１０１１
１１０１
１１１１ 21.10.2020
h
13
(4) 画逻辑电路图：用与非门实现，其逻辑图与例3-1相同。如果作以下变换：
用一个与或非门加一个非门就可以实现，其逻辑电路图如图3-3所示。
图3-3 例3-3的逻辑电路图
21.10.2020
h
14
结束
３.2 编码器
放映
数字电子电路技术
Digital Electronic Technology
湖南工学院
21.10.2020
h
1
结束
第3章组合逻辑电路放映
３.1 SSI组合逻辑电路的分析和设计
３.1. 1 组合逻辑电路的分析方法３.1.２组合逻辑电路的设计方法
21.10.2020
h
2
复习
CMOS门的特点？ CMOS门使用时要特别注意什么？ TTL门使用时要特别注意什么？ CMOS门和TTL门的接口电路要考虑哪两个问题？第二章门电路的学习重点是什么？
21.10.2020
CF1ABAB
h
9
表3-2 例3-2真值表
该电路实现两个一位
二进制数相加的功能。S
是它们的和，C是向高位
的进位
根据S和C的表达式，将原
电路图改画成图3-2（b）
图3-2（b）逻辑图
所示的逻辑图。仿真
21.10.2020
3 . 2 . 1 普通编码器 3 . 2 . 2 优先编码器
21.10.2020
h
15
复习
简述SSI组合电路的分析步骤。
21.10.2020
h
16
人们为解决实践上遇到的各种逻辑问题，设计了许多逻辑电路。然而，我们发现，其中有些逻辑电路经常、大量出现在各种数字系统当中。为了方便使用，各厂家已经把这些逻辑电路制造成中规模集成的组合逻辑电路产品。
21.10.2020
h
5
2. 举例说明组合逻辑电路的分析方法
例3-1 试分析图3-1所示电路的逻辑功能。
解：第一步：由逻辑图可以写输出F的逻辑表达式为：
FABACBC
图3-1 例3-1逻辑电路图
21.10.2020
h
6
第二步：可变换为 FABACBC
F = AB+AC+BC 第三步：列出真值表如表3-1所示。
21.10.2020
h
3
第3章组合逻辑电路
数字电路分类：组合逻辑电路和时序逻辑电路。组合逻辑电路: 任意时刻的输出仅仅取决于当时的输入信号，而与电路原来的状态无关。
本章内容提要
小规模集成电路(SSI)构成组合逻辑电路的一
般分析方法和设计方法。
常用组合逻辑电路的基本工作原理及常用中
规模集成（MSI）组合逻辑电路的逻辑功能、使
图3-4
21.10.2020
普通编码器的方框图 h
Y2Y1Y0 称八线—三线编码器
１１１１
h
7
例3-2 分析图3-2（a）所示电路的逻辑功能。仿真
图3-2 例3-2逻辑电路图
21.10.2020
h
8
解：为了方便写表达式，在图中标注中间变量，比如F1、F2和F3。
S F2F3 AF 1 BF 1 A AB B AB A AB B AB ( A B )( A B ) AB AB A B
目前经常使用的编码器有普通编码器和优先编码器两种。
21.10.2020
h
19
3.2.1 普通编码器
定义：任何时刻只允许输入一个有效编码请求信号，否则输出将发生混乱。
举例：以一个三位二进制普通编码器为例，说明普通编码器的工作原理。八个病房呼叫请求
输入：八个信号（对象）
对病房编码 I0~I7 （二值量）输出：三位二进制代码
比较常用的有编码器、译码器、数据选择器、加法器和数值比较器等等。下面分别进行介绍。
21.10.2020
h
17
３.2 编码器
生活中常用十进制数及文字、符号等表示事物。
编码器
译码器
数字电路只能以二进制信号工作。
用二进制代码表示文字、符号或者数码等特定对象的过程，称为编码。
实现编码的逻辑电路，称为编码器。
输入变量：烟感A 、温感B，紫外线光感C；输出变量：报警控制信号Y。逻辑赋值：用1表示肯定，用0表示否定。
21.10.2020
h
12
(2)列真值表；把逻辑关系转换成数字表示形式；
表3-2 例3-3真值表
(3) 由真值表写逻辑表
ＡＢＣＹ达式，并化简；
００００
００１００１００
化简得最简式：
h
10
3.1.2 组合逻辑电路的设计方法
与分析过程相反，组合逻辑电路的设计是根据给定的实际逻辑问题，求出实现其逻辑功能的最简单的逻辑电路。１.组合逻辑电路的设计步骤：
(1)分析设计要求，设置输入输出变量并逻辑赋值； (2)列真值表； (3)写出逻辑表达式，并化简； (4)画逻辑电路图。
21.10.2020