数字电子技术第四章_组合逻辑电路讲解
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数字电子技术第四章(阎石第六版)
' RBI • 灭零输入 ：置0时可将整数位或小数位多余 的零熄灭。
• 灭灯输入/灭零输出 BI ' RBO' ：双功能输入输出端。 • BI ' 0 ，无论输入状态是什么，数码管熄灭。 ' RBO 0 ，表示译码器将本来应该显示的零熄灭了 •
《数字电子技术基础》第六版
例：利用 和 RBO 的配合，实现多位显示系 统的灭零控制
Ye ( A2 A1' A0 )'
' ' ' Y f ( A3 A2 A0 A2 A1 A1 A0 )' ' ' Yg ( A3 A2 A1' A2 A1 A0 )'
《数字电子技术基础》第六版
附加控制端的功能和用法
' LT • 灯测试输入
• LT ' 0 时，七段数码管同时亮，检查各段能否正 常发光，平时应置 LT ' 1
与或形式
与非-与非形式
《数字电子技术基础》第六版
4.4 若干常用组合逻辑电路 4.4.1 编码器 • 编码：将输入的每个高/低电平信号变成一 个对应的二进制代码 • 普通编码器 • 优先编码器
《数字电子技术基础》第六版
一、普通编码器
• 特点：任何时刻 只允许输入一个 编码信号。 • 例：3位二进制 普通编码器
0
0 0 1 0
0
0 0 0 1
0
1 1 1 1
1
0 0 1 1
1
0 1 0 1
《数字电子技术基础》第六版
Y2 I 4 I 5 I 6 I 7 Y1 I 2 I 3 I 6 I 7 Y0 I1 I 3 I 5 I 7
• 灭灯输入/灭零输出 BI ' RBO' ：双功能输入输出端。 • BI ' 0 ，无论输入状态是什么，数码管熄灭。 ' RBO 0 ，表示译码器将本来应该显示的零熄灭了 •
《数字电子技术基础》第六版
例：利用 和 RBO 的配合，实现多位显示系 统的灭零控制
Ye ( A2 A1' A0 )'
' ' ' Y f ( A3 A2 A0 A2 A1 A1 A0 )' ' ' Yg ( A3 A2 A1' A2 A1 A0 )'
《数字电子技术基础》第六版
附加控制端的功能和用法
' LT • 灯测试输入
• LT ' 0 时，七段数码管同时亮，检查各段能否正 常发光，平时应置 LT ' 1
与或形式
与非-与非形式
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4.4 若干常用组合逻辑电路 4.4.1 编码器 • 编码：将输入的每个高/低电平信号变成一 个对应的二进制代码 • 普通编码器 • 优先编码器
《数字电子技术基础》第六版
一、普通编码器
• 特点：任何时刻 只允许输入一个 编码信号。 • 例：3位二进制 普通编码器
0
0 0 1 0
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0 0 0 1
0
1 1 1 1
1
0 0 1 1
1
0 1 0 1
《数字电子技术基础》第六版
Y2 I 4 I 5 I 6 I 7 Y1 I 2 I 3 I 6 I 7 Y0 I1 I 3 I 5 I 7
数字电子技术基础(第四版)-第4章-组合逻辑电路解析
1
Y (Y1Y2Y3) ' (( AB) '(BC) '( AC) ') '
2
Y AB BC AC
9
最简与或 表达式
3
真值表
4
电路的逻 辑功能
Y AB BC AC
3
ABC 000 001 010 011 100 101 110 111
Y
当输入A、B、
0
C中有2个或3
第四章 组合逻辑电路
学习要点
了解组合逻辑电路的特点和工作原理。 掌握组合逻辑电路的分析、设计方法。 了解组合逻辑电路中的竞争冒险现象。
1
4.1 概 述
2
数字电路
组合逻辑电路：t时刻输出仅与t时刻 输入有关，与t以前的 状态无关。
时序逻辑电路：t时刻输出不仅与t时刻 输入有关，还与电路过 去的状态有关。
编码器：把指令或状态等转换为与其对应 的二进制信息代码的电路。
普通编码器 优先编码器
22
23
一、二进制编码器
设：编码器有M个输入，在这M个输入中， 只有一个输入为有效电平，其余M-1个输入 均为无效电平。有N个输出。则二者之间满 足M≤2N的关系。
二进制编码器——将一般信号编为二进制代 码的电路。
Y F( A)
5
组合电路的特点： 1. 输出仅由输入决定，与电路之前状态无关； 2. 电路结构中无反馈环路（无记忆）； 3. 能用基本门构成，即任何组合逻辑电路都能
用三种基本门实现。
6
4.2 组合逻辑电路的 分析和设计
7
4.2.1 组合逻辑电路的分析
8
逻辑图 例1：
1
逻辑表 达式
数字电子技术基础阎石主编第五版第四章
(DBA)
(DCB)
(DC) (DCA)
(DCB) (DB)
(DC)
((DB )(D A)C )
(D (B )(D C ))
.
7
(D ( C A )(D C B )(D C ))B
解：
Y 2 (D ()B (D )A ) C D B DA C
Y 1 ( D C ( A ) ( D C B ) ( D C ) ) D C B A D C B D C
0 11111110
1 1 1 10
输入：逻辑0(低电平）有效 . 输出：逻辑0(低电平）有效 25
例4.3.1：试用两片74LS148组成16线－4线优先编码器。
优先权 最高
A15 ～ A8 均无信号时，才允许. 对 A7 ～ A0 输入信号编码。 26
1 1 1 10 1 0 1 1
0 10 0
Y 0 (D ( B ) ( D C ) ) D B D C
.
8
由真值表知：该电路可用来判别输入的4位二进
制数数值的范围。
.
9
AB (AB)CI (AB)CI
AB
SA B CI
C O (A B)C IAB
.
10
SA B CI C O (A B)C IAB
这是一个全 加器电路
.
11
§4.2.2 组合逻辑电路的设计方法
a
发 光
fg
b
二 极 管
e
c
d
Ya-Yg: 控制信号
高电平时,对应的LED亮
低电平时,对应的LED灭
.
46
abcde f g 111111 0 0110000 1101101
数字电子技术第四章 组合逻辑电路
10
& & &
F
F AB AC AB AC
____
___
0 1
C
第三步：逻辑电路
(a)
(b)
例 5 设计一个组合电路，将 8421BCD码变换为余 3 代码。
解 这是一个码制变换问题，由于均是BCD码，故输入输出均为四个端点。
A B C D 码制 变换 电路 W X Y Z
第一步：列出真值表。
A B
& &
P
N
&
C
F
&
Q
000 001 010 011 100 101 110 111
解
第一步：写出逻辑表达式。 前级→后级 (或后级→前级 )
P AB N BC Q AC F PNQ AB BC AC AB BC AC
第二步： 列出真值表。
第三步： 逻辑功能描述——三输入变量多数表决器。
F C4 S3 S2 S3S1 C 4 S9 S1 S9 S1
S3S1
__
二进制数与8421码对应表
1 C4
A3 A 2 A1 A 0
B3 B 2 B1 B 0
四位全加器 S3 S2 S1 S0
C0
&
& &
A3 A 2 A1 A 0 B2 B1 四位全加器 F S 3′ S 2′ S 1′ S 0′
__
__
__
C i 1 Ai B i B i C i 1 Ai C i 1Ci＋1 NhomakorabeaSi
≥1
&
Ai Bi
1
1
数字电子技术第4章组合逻辑电路的组成及其分析
抬头转头缓慢而费力。
第4
Dn An Bn C n AnBnCn AnBn C n An BnCn Cn1 Bn C n An C n An Bn
当用异或门实现电路时，相应的逻辑函数表达式为
Dn An Bn Cn Cn1 An BnCn AnBnCn BnCn
An(Bn Cn) BnCn An(Bn Cn) BnCn
(3)设计数字系统比较容易，生产、排除故障和维修也较简 便，且成本低廉，应用方便。
2021/6/4
35
第4
4.5 组合逻辑电路中的竞争冒险
4.5.1 产生竞争冒险的原因 在图4－11（a）所示组合电路中，当忽略门电路M1的延迟时间对电
路产生的影响时，由于加在M2的输入信号为互补信号，因此，F始终为 “0”电平。任何一个门电路对信号传输都有一定的延迟时间，在信号从 输入到输出的过程中，由于不同途径上的门的级数不同，或者每个门平 均传输延迟时间的差异，可能会产生逻辑错误。例如图4－11中由于M1 的延迟，A和A两个信号到达M2输入端的时间不同，A的下降沿滞后A的 上升沿一定时间，在很短的时间内，M2输出为高电平（干扰脉冲），如 图4－11（b）所示。按照逻辑要求，这个干扰脉冲是不应该出现的。由 于干扰脉冲很可能使负载电路发生错误动作，因此将这种现象称为竞争 冒险。到达M2的两个输入信号有先有后的现象称为竞争，由此产生的干 扰脉冲的现象称为冒险。
Z1=f1（X1,X2,…,Xn Z2=f2（X1,X2,…,Xn
…
2021/6/4
Zm=fm（X1,X2,…,Xn）
2
第4
图4－1 组合逻辑电路的框图
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3
第4 从以上概念可以知道组合逻辑电路的特点就是：即刻输
第4
Dn An Bn C n AnBnCn AnBn C n An BnCn Cn1 Bn C n An C n An Bn
当用异或门实现电路时，相应的逻辑函数表达式为
Dn An Bn Cn Cn1 An BnCn AnBnCn BnCn
An(Bn Cn) BnCn An(Bn Cn) BnCn
(3)设计数字系统比较容易，生产、排除故障和维修也较简 便，且成本低廉，应用方便。
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35
第4
4.5 组合逻辑电路中的竞争冒险
4.5.1 产生竞争冒险的原因 在图4－11（a）所示组合电路中，当忽略门电路M1的延迟时间对电
路产生的影响时，由于加在M2的输入信号为互补信号，因此，F始终为 “0”电平。任何一个门电路对信号传输都有一定的延迟时间，在信号从 输入到输出的过程中，由于不同途径上的门的级数不同，或者每个门平 均传输延迟时间的差异，可能会产生逻辑错误。例如图4－11中由于M1 的延迟，A和A两个信号到达M2输入端的时间不同，A的下降沿滞后A的 上升沿一定时间，在很短的时间内，M2输出为高电平（干扰脉冲），如 图4－11（b）所示。按照逻辑要求，这个干扰脉冲是不应该出现的。由 于干扰脉冲很可能使负载电路发生错误动作，因此将这种现象称为竞争 冒险。到达M2的两个输入信号有先有后的现象称为竞争，由此产生的干 扰脉冲的现象称为冒险。
Z1=f1（X1,X2,…,Xn Z2=f2（X1,X2,…,Xn
…
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Zm=fm（X1,X2,…,Xn）
2
第4
图4－1 组合逻辑电路的框图
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3
第4 从以上概念可以知道组合逻辑电路的特点就是：即刻输
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
数电课件第四章 组合逻辑电路讲解
将有特定含义的输入信号编成不同(bù tónɡ)代码输出的 组合逻辑电路，称为编码器。
在具体硬件电路上，编码就是对输入相应信号线出现的 “有效”信号时，对该线（信号）进行编码并输出。如：一条 信号线出现高电平时，表示一个特定的含义事件发生，时常需 要对此进行编码，以通知系统；而出现低电平时表示正常，无 特殊情况发生。这是对高电平编码，信号线出现高电平时，称 为高电平有效（信号有效），出现低电平成为信号无效。
精品资料
一种(yī zhǒnɡ)技巧性方法
X1AB,XC 2ABC Y2A BAC BC Y1X1X2Y2
Y2 BC
A
00 01 11 10
0
1
1
111
Y1 BC
A
00 01 11 10
0
1
1
11
1
精品资料
X1 BC
A
00 01 11 10
0
1
1
X2 BC
A
00 01 11 10
0
111
11111
第四章 组合(zǔhé)逻辑电路
4.1 概述(ɡài shù) 4.2 组合逻辑电路的分析与设计方法 4.3 常用的组合逻辑电路 4.4 MSI分析与设计 4.5 竟争与冒险 4.6 小结
精品资料
4.1概述(ɡài shù)
组合逻辑电路特点：输出只与当前的输入情况有关，与以前 (yǐqián)的输入输出无关。结构上从输出到输入没有反馈回路。 （无记忆）
111
11
0
11111111
111
10
0
0 × × × × × × ×
000
01
0
1 0 × × × × × ×
在具体硬件电路上，编码就是对输入相应信号线出现的 “有效”信号时，对该线（信号）进行编码并输出。如：一条 信号线出现高电平时，表示一个特定的含义事件发生，时常需 要对此进行编码，以通知系统；而出现低电平时表示正常，无 特殊情况发生。这是对高电平编码，信号线出现高电平时，称 为高电平有效（信号有效），出现低电平成为信号无效。
精品资料
一种(yī zhǒnɡ)技巧性方法
X1AB,XC 2ABC Y2A BAC BC Y1X1X2Y2
Y2 BC
A
00 01 11 10
0
1
1
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Y1 BC
A
00 01 11 10
0
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1
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精品资料
X1 BC
A
00 01 11 10
0
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X2 BC
A
00 01 11 10
0
111
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第四章 组合(zǔhé)逻辑电路
4.1 概述(ɡài shù) 4.2 组合逻辑电路的分析与设计方法 4.3 常用的组合逻辑电路 4.4 MSI分析与设计 4.5 竟争与冒险 4.6 小结
精品资料
4.1概述(ɡài shù)
组合逻辑电路特点：输出只与当前的输入情况有关，与以前 (yǐqián)的输入输出无关。结构上从输出到输入没有反馈回路。 （无记忆）
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111
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0 × × × × × × ×
000
01
0
1 0 × × × × × ×
《数字电子技术基础》复习指导(第四章)
第四章组合逻辑电路一、本章知识点(一)概念1.组合电路：电路在任一时刻输出仅取决于该时刻的输入，而与电路原来的状态无关。
电路结构特点：只有门电路，不含存储（记忆）单元。
2.编码器的逻辑功能：把输入的每一个高、低电平信号编成一个对应的二进制代码。
优先编码器：几个输入信号同时出现时，只对其中优先权最高的一个进行编码。
3.译码器的逻辑功能：输入二进制代码，输出高、低电平信号。
显示译码器：半导体数码管(LED数码管)、液晶显示器(LCD)4.数据选择器：从一组输入数据中选出某一个输出的电路，也称为多路开关。
5.加法器半加器：不考虑来自低位的进位的两个1位二进制数相加的电路。
全加器：带低位进位的两个 1 位二进制数相加的电路。
超前进位加法器与串行进位加法器相比虽然电路比较复杂，但其速度快。
6.数值比较器：比较两个数字大小的各种逻辑电路。
7.组合逻辑电路中的竞争一冒险现象竞争：门电路两个输入信号同时向相反跳变(一个从1变0，另一个从0变1)的现象。
竞争-冒险：由于竞争而在电路输出端可能产生尖峰脉冲的现象。
消除竞争一冒险现象的方法：接入滤波电容、引入选通脉冲、修改逻辑设计(二)组合逻辑电路的分析方法分析步骤：1.由图写出逻辑函数式，并作适当化简；注意：写逻辑函数式时从输入到输出逐级写出。
2.由函数式列出真值表；3.根据真值表说明电路功能。
(三)组合逻辑电路的设计方法设计步骤：1.逻辑抽象：设计要求----文字描述的具有一定因果关系的事件。
逻辑要求---真值表(1) 设定变量--根据因果关系确定输入、输出变量；(2)状态赋值：定义逻辑状态的含意输入、输出变量的两种不同状态分别用0、1代表。
(3)列出真值表2.由真值表写出逻辑函数式真值表→函数式，有时可省略。
3.选定器件的类型可选用小规模门电路，中规模常用组合逻辑器件或可编程逻辑器件。
4.函数化简或变换式(1)用门电路进行设计：从真值表----卡诺图/公式法化简。
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，
数字电子技术基础(数字电路)第四章组合逻辑电路
（7-14/29）
【例2】 用与非门设计一个码制变换电路。要求将8421码 转换为余3码。 ① 逻辑抽象 B8 B4 B2 B1
8421码 输入
8421码 转换为 余3码
E3 E2 E1
E0 余3码 输出
（7-15/29）
② 真值表 B8B4B2B1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 E3E2E1E0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0
信号经不同路径传输 后到达电路中某一会 合点的时间有差异的 现象，称为竞争。
由于竞争原因而使电
路输出发生瞬时错误 的现象，称为冒险。
A
A
L
A L
（7-23/29）
2. 如何判别电路中有无冒险？
代数法判别与电路对应的表达式
判竞争： 同一变量以原变量、反变量的形式同时出 现在表达式中，则变量具有竞争能力。
电路设计
波形图 文字描述 逻辑图
【例1】 用与非门设计一个监视交通信号灯状态的逻辑电路。 每一组信号灯均由红、黄、绿灯组成。正常工作时 有且仅有一盏灯亮；出现其他状态时，发出故障信号。
① 逻辑抽象
R A G
正常工作状态 R A G
R A G
R A 红(R)、黄(A)、绿 G (G)为信号灯的状 态输入。 灯亮为1。
L2 = BC + AB × C
数字电子技术基础第四版组合逻辑电路解析
74HC148 内部结构
低电平
34
? 例：用两片74HC148 优先编码器组成一个 16线-4线 优先编码器，将 A0' ~ A1'5 16个低电平输入信号编为 0000~1111共16个4位二进制代码。其中 A1'5 的优先
权最高， A0' 的优先权最低。
35
36
4.3.2 译码器
译码：把二进制数码“翻译”成十进制数码或“翻 译”成其他形式的代码或控制电平。 对于译码器输入端的某一种组合，只有一个输出端为有 效电平，其余输出端均为相反电平。
4）画逻辑图
27
画逻辑图：
28
二、8421BCD码编码器（二—十进制编码器）
输出：四位二进制代码 输入：0~9共十种状态
解：1）确定二进制代码的位数。 ∵M=10 由M≤2N 得N=4
2）列编码表
29
30
3）写出逻辑表达式：
Y3 ? I8 '? I9 ' ? (I8I9 )' Y2 ? I4 '? I5 '? I6 '? I7 ' ? (I4I5I6 I7 )' Y1 ? I2 '? I3 '? I6 '? I7 ' ? (I2 I3I6I7 )' Y0 ? I1 '? I3 '? I5 '? I7 ' ? (I1I3I5I7 )'
37
一、二进制译码器
Z1 ? ( A'? B)' ? AB' Z2 ? (Z1 ? Z3)' ? ( A? B)' Z3 ? ( A? B')' ? A' B
《数字电子技术基础》第五版课件第四章_组合逻辑电路
《数字电子技术基础》第五版
第四章
组合逻辑电路
《数字电子技术基础》第五版
4.1概述
一、组合逻辑电路的特点 1. 从功能上 2. 从电路结构上
任意时刻的输出仅 取决于该时刻的输入
不含记忆（存储） 元件
《数字电子技术基础》第五版
二、逻辑功能的描述
a1 a2
组合逻辑 电路
y1
y2
an
ym
组合逻辑电路的框图
《数字电子技术基础》第五版
电路功 能描述
穷 举 法
例：设计一个楼上、楼下开关的控制逻辑电路
来控制楼梯上的路灯，使之在上楼前，用楼下 开关打开电灯，上楼后，用楼上开关关灭电灯； 或者在下楼前，用楼上开关打开电灯，下楼后， 用楼下开关关灭电灯。 1 设楼上开关为A，楼下开关为B，灯泡为Y。并 设A、B闭合时为1，断开时为0；灯亮时Y为1， 灯灭时Y为0。根据逻辑要求列出真值表。
《数字电子技术基础》第五版
利用无关项化简，得：
Y2 I 4 I 5 I 6 I 7 Y1 I 2 I 3 I 6 I 7 Y0 I1 I 3 I 5 I 7
二、优先编码器
• 特点：允许同时 输入两个以上的 编码信号，但只 对其中优先权最 高的一个进行编 码。
逻辑图 8 线 -3 线 优 先 编 码 器
I7 Y2 ≥1 & Y1 ≥1
《数字电子技术基础》第五版
Y0 ≥1 &
• 设计一个监视交通信号灯状态的逻辑电路
R A G
如果信号灯 出现故障， Z为1
Z
《数字电子技术基础》第五版
设计举例：
1. 抽象 • 输入变量: 红（R）、黄（A）、绿（G） • 输出变量： 故障信号（Z） 2. 写出逻辑表达式
第四章
组合逻辑电路
《数字电子技术基础》第五版
4.1概述
一、组合逻辑电路的特点 1. 从功能上 2. 从电路结构上
任意时刻的输出仅 取决于该时刻的输入
不含记忆（存储） 元件
《数字电子技术基础》第五版
二、逻辑功能的描述
a1 a2
组合逻辑 电路
y1
y2
an
ym
组合逻辑电路的框图
《数字电子技术基础》第五版
电路功 能描述
穷 举 法
例：设计一个楼上、楼下开关的控制逻辑电路
来控制楼梯上的路灯，使之在上楼前，用楼下 开关打开电灯，上楼后，用楼上开关关灭电灯； 或者在下楼前，用楼上开关打开电灯，下楼后， 用楼下开关关灭电灯。 1 设楼上开关为A，楼下开关为B，灯泡为Y。并 设A、B闭合时为1，断开时为0；灯亮时Y为1， 灯灭时Y为0。根据逻辑要求列出真值表。
《数字电子技术基础》第五版
利用无关项化简，得：
Y2 I 4 I 5 I 6 I 7 Y1 I 2 I 3 I 6 I 7 Y0 I1 I 3 I 5 I 7
二、优先编码器
• 特点：允许同时 输入两个以上的 编码信号，但只 对其中优先权最 高的一个进行编 码。
逻辑图 8 线 -3 线 优 先 编 码 器
I7 Y2 ≥1 & Y1 ≥1
《数字电子技术基础》第五版
Y0 ≥1 &
• 设计一个监视交通信号灯状态的逻辑电路
R A G
如果信号灯 出现故障， Z为1
Z
《数字电子技术基础》第五版
设计举例：
1. 抽象 • 输入变量: 红（R）、黄（A）、绿（G） • 输出变量： 故障信号（Z） 2. 写出逻辑表达式
数字电子技术基础―第四章组合逻辑电路PPT课件
第一节 组合逻辑电路分析和设计方法
组合逻辑电路 输入、输出关系示意图
Y0 F0 (X0, X1，Xn) Y1 F1(X0, X1，Xn) Ym Fm (X0, X1，Xn)
组合逻辑电路 输入、输出方程组
组合逻辑电路的特点： 1.电路可以为多输入单输出，也可以为多输入，多输出； 2.电路由逻辑门电路组成，没有记忆电路； 3.只有从输入到输出的通道，没有从输出到输入的回路； 4.描述方法有：逻辑函数、真值表、卡诺图、逻辑图、波形图；
数字电子技术基础
讲师：
数字电子技术基础
富 士 康 云 端 网 络 科 技 大 1学
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总体概述
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数字电子技术基础 富 士 康 云 端 网 络 科 技 大 学
教学参考书
• 《数字电子线路(第2版)》姜有根、郭晋阳 电子工业 出版社 中等职业教育国家规划教材(适用中专、中职)
• 《数字电子技术基础(第2版)》杨志忠、卫桦林等 高等 教育出版社 “十五”国家级规划教材(适用大专)
• 《数字电子技术基础(第5版)》阎石 高等教育出版社 面向21世纪课程教材(适用本科)
数字电子技术基础
富 士 康 云 端 网 络 科 技 大 3学
第四章 组合逻辑电路
❖ 1.教学目标：掌握组合逻辑电路的定义及特点，了解组合逻 辑电路分析和设计方法，掌握常见组合逻辑电路：加法器、 编码器、译码器、数据选择器、数据分配器、数值比较器的 功能和特点，了解他们的典型应用，掌握竞争冒险的原因及 分类，了解消除竞争冒险的常见方法；
An BnCn1 An BnCn1 An Bn Cn1
西安电子科技大学_数字电路基础课件_4_组合逻辑电路
38
B
A1 －
Y1 Y2
C 1
A0 译 码
器 E1
E2A E2B
Y3
Y4 Y5 Y6 Y7
F
26
译码器 －－ 二－十进制译码器
二－十进制译码器（BCD译码器）：将BCD码译成10位信号 状态（高、低电平）。（如：4－10译码器74LS42）
A3 A2 A1 A0 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001
E1、 E2A 、E2B都是使能端； E1为高， E2A 、E2B都为低时，译码器工作使能。
24
译码器－－3－8译码器应用
例1：某处理器有16位地址线，可以寻址64KB内存空间。现有8片8KB的存储器， 请设计寻址电路。
例2：将2－4译码器用作数据分配器。
24
38
A13
Y0
A14
－ Y1 Y2
A
A
A
B
B
B
C
C
C
5
ABC ABC
ABC ABC
F
F ABC ABC ABC ABC
组合逻辑电路的分析方法－－例子
2、化简逻辑表达式；
F ABC ABC ABC ABC ABC
A
B
C
F
0
0
0
0
0
0
1
1
3、由逻辑表达式列出真值表；
0
1
0
1
0
1
1
0
1
0
0
1
4、由真值表概括出逻辑功能。
0000111
0011011
0101101
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
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4. 功能说明：当输入四位代码中 1 的个数为奇数时输出
为 1，为偶数时输出为 0 — 检奇电路。
第四章 组合逻辑电路
4.2.1 组合电路的分析方法
真值表
电路的逻辑功能
ABC 000 001 010
电路的输出Y只与输入A、B
Y
有关，而与输入C无关。Y和A、
1
B的逻辑关系为：A、B中只要一 个为0，Y=1；A、B全为1时，
B1
B0
G3 B3
GG12
B3 B2
B2 B1
G0 B1 B0
第四章 组合逻辑电路
4.2.1 组合电路的分析方法
（1）由电路图得表达式
G3 B3
GG12
B3 B2
B2 B1
G0 B1 B0
（2）列出 真值表
（3） 分析功能
本电路是自然二 进制码至格雷码的转 换电路。
自然二进制码 格雷码
第四章 组合逻辑电路
二、组合电路逻辑功能表示方法 真值表，卡诺图，逻辑表达式，时间图(波形图)
三、组合电路分类
1. 按逻辑功能不同：
加法器
比较器
数据选择器和分配器
编码器 译码器 只读存储器
2. 按开关元件不同： CMOS TTL
3. 按集成度不同： SSI MSI LSI VLSI
第四章 组合逻辑电路
Y ABCD ABCD ABCD ABCD ABCD
ABCD ABCD ABCD
3. 列真值表
ABCD Y 0000 0 0001 1 0010 1 0011 0 0100 1 0101 0 0110 0 0111 1
ABCD Y 1000 1 1001 0 1010 0 1011 1 1100 0 1101 1 1110 1 1111 0
第四章 组合逻辑电路
第四章 组合逻辑电路
❖ 4.1 概 述 ❖ 4.2 组合逻辑电路的分析与设计 ❖ 4.3 常用组合逻辑电路 ❖ 4.4 组合逻辑电路的竞争与冒险
第四章 组合逻辑电路
第四章 组合逻辑电路
4.1 概 述
一、组合电路的特点
I0 I1
组合逻辑 电路
In-1
1. 逻辑功能特点
Y0 Y1 Ym-1
1
Y=0。所以Y和A、B的逻辑关系
1
为与非运算的关系。
011
1
100
1
用与非门实现
101
1
110
0
111
0
Y A B AB
A
&
Y
B
C
第四章 组合逻辑电路
4.2.1 组合电路的分析方法
例：试分析下图所示逻辑电路的功能。
G3
G2
G1
G0
=1
=1
=1
B3
B2
解：（1）由电路图得 表达式
（2）列出 真值表
Y (tn ) F [I (tn )]
= F0（I0、I1…, In - 1） = F1（I0、I1…, In - 1） = F1（I0、I1…, In - 1）
电路在任何时刻的输出状态只取决于该时刻的输入
状态，而与原来的状态无关。
2. 电路结构特点 (1) 输出、输入之间没有反馈延迟电路 (2) 不包含记忆性元件(触发器)，仅由门电路构成
统分析。
第四章 组合逻辑电路
二、分析举例 [例] 分析图中所示电路的逻辑功能
A B
&
C
[解] 表பைடு நூலகம்式
真值表
& ≥1 Y A B C Y A B C Y
000 1 100 0 001 0 101 0 010 0 110 0 011 0 111 1
Y ABC A ABC B ABC C ABC A B C
第四章 组合逻辑电路
4.2.1 组合电路的分析方法
自然二进制码至格雷码的转换
G3 B3 G2 B3 B2 G1 B2 B1 G0 B1 B0
推广到一般，将n位自然二进制码转换成n位格雷码： Gi = Bi⊕Bi+1 （i = 0、1、2、…、 n-1）
注意：利用此式时对码位序号大于（n-1）的位应按0 处理，如本例码位的最大序号i = 3，故B4应为0，才 能得到正确的结果。
B3B2B1B0 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
G3 G2 G1 G0 0000 0001 0011 0010 0110 0111 0101 0100 1100 1101 1111 1110 1010 1011 1001 1000
第四章 组合逻辑电路
4.2.2 组合逻辑电路的设计
一、 设计步骤
逻辑抽象
列真值表
写表达式 化简或变换
画逻辑图
逻辑抽象：
1. 根据因果关系确定输入、输出变量 2. 状态赋值 — 用 0 和 1 表示信号的不同状态 3. 根据功能要求列出真值表
化简或变换：
根据所用元器件(分立元件 或 集成芯片)的情况将 函数式进行化简或变换。
ABC ABC
功能 判断输入信号极性是否相同的电路 — 符合电路
第四章 组合逻辑电路
[例] 分析图中所示电路的逻辑功能，输入信号A、B、
C、D是一组二进制代码。
W
X
Y
&
&
&
&
&
&
&
&
&
&
&
&
A
B
C
D
[解] 1. 逐级写输出函数的逻辑表达式
W A AB AB B Y X XD XD D
X W WC WC C
4. 2 组合逻辑电路的分析与设计
4. 2. 1 组合逻辑电路的分析 一、分析步骤
逻辑图
逻辑表达式
化简
真值表
说明功能
分析目的：
(1) 确定输入变量不同取值时功能是否满足要求； (2) 变换电路的结构形式(如：与或 与非-与非)； (3) 得到输出函数的标准与或表达式，以便用 MSI、
LSI 实现； (4) 得到其功能的逻辑描述，以便用于包括该电路的系
第四章 组合逻辑电路
W &
X &
Y &
&
&
&
&
&
&
&
&
&
A
B
C
D
2. 化简 W A AB AB B AB AB
X W C WC AB C ABC A BC ABC Y XD XD ABCD ABCD ABCD ABCD
ABCD ABCD ABCD ABCD
第四章 组合逻辑电路
第四章 组合逻辑电路
二、 设计举例 [例] 设计一个表决电路，要求输出信号的电平与三 个输入信号中的多数电平一致。 [解] 1. 逻辑抽象
（1）设定变量： 输入 A、B、C ， 输出 Y
（2）状态赋值： A、B、C = 0 表示 输入信号为低电平 A、B、C = 1 表示 输入信号为高电平 Y = 0 表示 输入信号中多数为低电平 Y = 1 表示 输入信号中多数为高电平