第四章

組合邏輯電路4.1概述一、組合邏輯電路的特點從功能上2.從電路結構上任意時刻的輸出僅取決于該時刻的輸入不含記憶（存儲）元件二、邏輯功能的描述組合邏輯電路組合邏輯電路的框圖4.2組合邏輯電路的

分析方法和設計方法4.2.1組合邏輯電路的分析方法分析的一般步驟：從電路的輸入到輸出逐級寫出邏輯函數式，最后得到表示輸出與輸入之間的邏輯函數式，將該函數式進行化簡，為了使電路的邏輯功能更加直觀，還應將邏輯函數式轉換為真值表。例：分析該電路的邏輯功能：例4.2.1（判別輸入四位二進制數數值的范圍）一、邏輯抽象分析因果關系，確定輸入/輸出變量定義邏輯狀態的含意（賦值）列出真值表二、寫出函數式三、選定器件類型四、根據所選器件：對邏輯式化簡（用門） 變換（用MSI） 或進行相應的描述（PLD）五、畫出邏輯電路圖，或下載到PLD六、工藝設計（專門課程）4.2.2組合邏輯電路的設計方法設計舉例：例4.2.2設計一個監視交通信號燈工作狀態的邏輯電路。每一組信號燈均由紅黃綠三盞燈組成，正常工作時，任何時刻必有一盞燈點亮，而且也只允許有一盞燈點亮。而當出現其他五種點亮狀態時，表示電路發生了故障，這時就要求發出故障報警信號，以提醒維護人員前去修理。如果信號燈出現故障，Z為1RAGZ1.抽象輸入變量:

紅（R）、黃（A）、綠（G）輸出變量：故障信號（Z）狀態賦值：列真值表：2.寫出邏輯表達式輸入變量輸出RAGZ000100100100011110001011110111113.選用門電路實現4.化簡5.畫出邏輯圖補充例題：碼制轉換電路的設計：試設計一個將8421BCD碼轉換成余3碼的電路，用與非門實現。補充例題：設計一個奇偶校驗電路，輸入信號A,B,C中有奇數個1時，輸出為1；有偶數個1時，輸出為0.4.3若干常用組合邏輯電路4.3.1編碼器編碼：將輸入的每個高/低電平信號變成一個對應的二進制代碼普通編碼器優先編碼器一、普通編碼器特點：任何時刻只允許輸入一個編碼信號。例：3位二進制普通編碼器輸入輸出I0I1I2I3I4I5I6I7Y2Y1Y01000000000001000000001001000000100001000001100001000100000001001010000001011000000001111利用無關項化簡，得：輸入輸出I0I1I2I3I4I5I6I7Y

YY0100000000000100000000100100000010000100000110000100010000000100101000000101100000000111112二、優先編碼器特點：允許同時輸入兩個以上的編碼信號，但只對其中優先權最高的一個進行編碼。例：8線-3線優先編碼器（設I7優先權最高…I0優先權最低）輸入輸出I0I1I2I3I4I5I6I7Y2Y1Y0XXXXXXX1111XXXXXX10110XXXXX100101XXXX1000100XXX10000011XX100000010X100000000110000000000低電平實例：

74HC148選通信號附

加

輸

出

信

號為0時，電路工作無編碼輸入為0時，電路工作有編碼輸入輸入輸出1XXXXXXXX11111011111111111010XXXXXXX0000100XXXXXX01001100XXXXX011010100XXXX0111011100XXX01111100100XX011111101100X01111111101000111111111110狀態11不工作01工作，但無輸入10工作，且有輸入00不可能出現附加輸出信號的狀態及含意習題4.9先用門電路，再用148?？刂贫藬U展功能舉例：例： 用兩片8線-3線優先編碼器

16線-4線優先編碼器其中，的優先權最高···列出功能表，板書習題4.8三、二-十進制優先編碼器74LS147將編成0110~1110

的優先權最高，

最低輸入的低電平信號變成一個對應的十進制的編碼功能表見書P173表4.4.34.3.2譯碼器譯碼：將每個輸入的二進制代碼譯成對應的輸出高、低電平信號。常用的有：二進制譯碼器，二-十進制譯碼器，顯示譯碼器等一、二進制譯碼器例：3線—8線譯碼器輸入輸出A2A1A0Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y00000000000100100000010010000001000110000100010000010000101001000001100100000011110000000真值表邏輯表達式：用電路進行實現用二極管與門陣列組成的3線－8線譯碼器

集成譯碼器實例：74HC138低電平輸出附加控制端74HC138的功能表：輸入輸出S1A2A1A00XXXX11111111X1XXX1111111110000111111101000111111101100101111101110011111101111010011101111101011101111110110101111111011101111111利用附加控制端進行功能擴展例：用74HC138（3線—8線譯碼器）

4線—16線譯碼器如果要擴展成5線/32或6線/64線線譯碼器呢？二、二—十進制譯碼器將輸入BCD碼的10個代碼譯成10個高、低電平的輸出信號

BCD碼以外的偽碼，輸出均無低電平信號產生例：74HC42功能表見書P178表4.3.6三、用譯碼器設計組合邏輯電路1.基本原理

3位二進制譯碼器給出3變量的全部最小項;

。。。

n位二進制譯碼器給出n變量的全部最小項;

任意函數 將n位二進制譯碼輸出的最小項組合起來，可獲得任何形式的輸入變量不大于n的組合函數2.舉例例：利用74HC138設計一個多輸出的組合邏輯電路，輸出邏輯函數式為：四、1）譯碼器構成數據分配器

2）譯碼器產生順序脈沖(見下頁)

四、顯示譯碼器1.七段字符顯示器（七段數碼管：LED,LCD）

能將數字或符號的代碼譯出，并能驅動顯示器件顯示出原來的數字或符號的電路。2.BCD七段字符顯示譯碼（代碼轉換器）7448輸入輸出數字A3A2A1A0YaYbYcYdYeYfYg字形000001111110100010110000200101101101300111111001401000110011501011011011601100011111701111110000810001111111910011110011101010000110111101100110011211000100011131101100101114111000011111511110000000真值表卡諾圖BCD－七段顯示譯碼器7448的邏輯圖7448的附加控制信號：燈測試輸入

滅零輸入時，所有燈亮，顯示數字8所有燈熄滅且時7448的附加控制信號：滅燈輸入/滅零輸出輸入信號，稱滅燈輸入控制端：無論輸入狀態是什么，數碼管熄滅若是一個間歇脈沖信號，則顯示的數字將間歇閃亮輸出信號，稱滅零輸出端：只有當輸入，且滅零輸入信號時，才給出低電平因此表示譯碼器將本來應該顯示的零熄滅了

7448驅動BS201A(共陰極)的連接方法電路圖見書P186圖4.3.187448可以直接驅動數碼管，因其內部電路中已包含上拉電阻；7447內部電路沒有上拉電阻，需外接上拉電阻方能驅動數碼管。例：利用和的配合，實現多位顯示系統的滅零控制整數部分：最高位是0，而且滅掉以后，輸出作為次高位的輸入信號小數部分：最低位是0，而且滅掉以后，輸出作為次低位的輸入信號4.3.3數據選擇器一、工作原理多路選通先給一個最簡單的電路說明數據選擇器的基本功能見教案P62板書A1A0Y11XX0000D10001D11010D12011D13

例：“雙四選一”，74HC153

分析其中的一個“四選一”例：用兩個“四選一”接成“八選一”“四選一”只有2位地址輸入，從四個輸入中選中一個“八選一”的八個數據需要3位地址代碼指定其中任何一個例：用兩個153和適當的門電路構成一個“16選1”數據選擇器二、用數據選擇器設計組合電路1.基本原理

具有n位地址輸入的數據選擇器，可產生任何形式的輸入變量不大于n+1的組合函數例如：例4.3.6試用八選一數據選擇器74HC151

產生三變量邏輯函數：

Z=A’B’C’+AC+A’BC74HC151電路見下頁請簡要說明該電路的工作原理并行數據轉化為串行數據：以151為例循環檢測1位數據選擇器擴展為4位數據選擇器4.3.4加法器一、1位加法器1.半加器，不考慮來自低位的進位，將兩個1位的二進制數相加輸入輸出ABSCO00000110101011012.全加器：將兩個1位二進制數及來自低位的進位相加

輸入輸出ABCISCO0000000110010100110110010101011100111111二、多位加法器串行進位加法器優點：簡單缺點：慢2.超前進位加法器基本原理：加到第i位的進位輸入信號是兩個加數第i位以前各位（0~j-1）的函數，可在相加前由A,B兩數確定。優點：快，每1位的和及最后的進位基本同時產生。缺點：電路復雜。74LS283三、用加法器設計組合電路基本原理：若要產生的邏輯函數可變換成輸入變量與輸入變量相加;或者可變換成輸入變量與常量相加.例1:8421BCD碼轉換為余3碼輸入輸出DCBAY3Y2Y1Y000000011000101000010010100110110010001110101100001101001011110101000101110011100例2：將余三碼轉換成8421BCD碼例3：用兩片二進制超前進位加法器

74LS283構成一個二—十進制加法器：輸入是兩個四位8421BCD碼，輸出是8421BCD碼表示的這兩個輸入二進制數的和。四，利用加法器實現減法運算1)原碼,反碼,補碼N反=(2n-1)-N原定義:N補=2n-N原所以:N補=N反+1A-B=A+B補-2n=A+B反+1-2n用十進制減法加以說明A-B=A+B補-2n=A+B反+1-2n4位加法器借位信號四位加法器借位輸出例1:A=0101,B=0001,實現A-BA-B=A+B補-2n=A+