數(shù)字電路講義-第四章

1、問題：問題： A、B為輸入（按鍵），輸出為為輸入（按鍵），輸出為C。設(shè)計一個電路，當。設(shè)計一個電路，當A、B任意一個有效輸入時，任意一個有效輸入時，C有效輸出。有效輸出。第四章第四章 組合電路組合電路 第一節(jié)第一節(jié) 組合電路的分析與設(shè)計組合電路的分析與設(shè)計一、組合電路特點一、組合電路特點 特點：任一時刻輸出信號的穩(wěn)態(tài)值，僅取決于該時刻的輸入特點：任一時刻輸出信號的穩(wěn)態(tài)值，僅取決于該時刻的輸入 信號，而與輸入信號作用之前電路所處的狀態(tài)無關(guān)。信號，而與輸入信號作用之前電路所處的狀態(tài)無關(guān)。例例:分析如圖電路分析如圖電路解解 ：1.求出函數(shù)表達式求出函數(shù)表達式 2.列出真值表列出真值表 3.根據(jù)真值表

2、或邏輯函數(shù)表達式確定電路的邏輯功能根據(jù)真值表或邏輯函數(shù)表達式確定電路的邏輯功能第四章第四章 組合電路組合電路 第一節(jié)第一節(jié) 組合電路的分析與設(shè)計組合電路的分析與設(shè)計二、組合電路分析二、組合電路分析 分析步驟分析步驟 1.根據(jù)電路求出函數(shù)表達式根據(jù)電路求出函數(shù)表達式 2.列出真值表列出真值表 3.根據(jù)真值表或邏輯函數(shù)表達式確定電路的邏輯功能根據(jù)真值表或邏輯函數(shù)表達式確定電路的邏輯功能 (目的：就是求輸出與輸入的關(guān)系目的：就是求輸出與輸入的關(guān)系)例例:分析如圖電路分析如圖電路解解 ：1.求出函數(shù)表達式求出函數(shù)表達式 2.列出真值表列出真值表 3.根據(jù)真值表或邏輯函數(shù)表達式確根據(jù)真值表或邏輯函數(shù)表達

3、式確 定電路的邏輯功能定電路的邏輯功能例例4-8：已知電路輸出：已知電路輸出F=B（A+C），真值表如圖，但經(jīng)安），真值表如圖，但經(jīng)安裝后，測出結(jié)果為裝后，測出結(jié)果為F，試診斷其故障。，試診斷其故障。例例4-8：已知電路輸出：已知電路輸出F=B（A+C），真值表如圖，但經(jīng)安），真值表如圖，但經(jīng)安裝后，測出結(jié)果為裝后，測出結(jié)果為F，試診斷其故障。，試診斷其故障。試診斷其故障。試診斷其故障。例：分析電路。例：分析電路。1. 求邏輯函數(shù)求邏輯函數(shù)2. 真值表真值表3. 分析功能分析功能全加器全加器ABCISCO第一節(jié)第一節(jié) 組合電路的分析與設(shè)計組合電路的分析與設(shè)計三、組合電路設(shè)計三、組合電路設(shè)計設(shè)計

4、步驟設(shè)計步驟 1.根據(jù)題意，確定輸入變量和輸出函數(shù)的數(shù)目，列真值表根據(jù)題意，確定輸入變量和輸出函數(shù)的數(shù)目，列真值表 2.化簡，求函數(shù)表達式化簡，求函數(shù)表達式 3.畫出邏輯圖畫出邏輯圖例：設(shè)計三人表決電路例：設(shè)計三人表決電路三、組合電路設(shè)計三、組合電路設(shè)計例：設(shè)例：設(shè)X、Y均為四位二進制數(shù)，他們分別是一個邏輯電路的均為四位二進制數(shù)，他們分別是一個邏輯電路的輸入與輸出，當輸入與輸出，當0X 4時時 ，Y=X+1；當；當5X 9時時 ，Y=X-1，且，且X不大于不大于9。試設(shè)計邏輯電路。試設(shè)計邏輯電路1.根據(jù)題意，確定輸入變量和輸出函數(shù)的數(shù)目，列真值表根據(jù)題意，確定輸入變量和輸出函數(shù)的數(shù)目，列真值表

5、2.化簡，求函數(shù)表達式化簡，求函數(shù)表達式3.畫出邏輯圖畫出邏輯圖三、組合電路設(shè)計三、組合電路設(shè)計例：用邏輯門設(shè)計半加器例：用邏輯門設(shè)計半加器三、組合電路設(shè)計三、組合電路設(shè)計例：用邏輯門設(shè)計例：用邏輯門設(shè)計全全加器加器思考題：計算思考題：計算8bit數(shù)據(jù)線為數(shù)據(jù)線為1 線的數(shù)量線的數(shù)量 第二節(jié)邏輯圖形符號中的關(guān)聯(lián)記號第二節(jié)邏輯圖形符號中的關(guān)聯(lián)記號一、邏輯非和極性指示符號一、邏輯非和極性指示符號 邏輯非符號是個小圓圈，當它標在符號框外輸入（或輸出）邏輯非符號是個小圓圈，當它標在符號框外輸入（或輸出）端處時，就表示該輸入（或輸出）處的端處時，就表示該輸入（或輸出）處的內(nèi)部邏輯狀態(tài)與外部邏內(nèi)部邏輯狀態(tài)

6、與外部邏輯狀態(tài)相反輯狀態(tài)相反 極性指示符號是半空心箭頭，當它示在符號框外輸入（或輸極性指示符號是半空心箭頭，當它示在符號框外輸入（或輸出）端處時，就表示該輸入（或輸出）處的出）端處時，就表示該輸入（或輸出）處的內(nèi)部內(nèi)部“1”狀態(tài)與外狀態(tài)與外部邏輯電平部邏輯電平L（低電平）相對應，內(nèi)部（低電平）相對應，內(nèi)部“0”狀態(tài)與外部邏輯電平狀態(tài)與外部邏輯電平（高電平）相對應（高電平）相對應，同時空心箭頭的指向還表示信息流方向，同時空心箭頭的指向還表示信息流方向 看：看：74HC688-P3邏輯邏輯電平電平第二節(jié)邏輯圖形符號中的關(guān)聯(lián)記號第二節(jié)邏輯圖形符號中的關(guān)聯(lián)記號一、邏輯非和極性指示符號一、邏輯非和極性指

7、示符號 注意：在同一張邏輯圖上，狀態(tài)標注法和電平標注法只能選注意：在同一張邏輯圖上，狀態(tài)標注法和電平標注法只能選擇其一，不可混用擇其一，不可混用 在涉及邏輯在涉及邏輯單元框內(nèi)單元框內(nèi)的功能時，只有邏輯狀態(tài)的概念，而且的功能時，只有邏輯狀態(tài)的概念，而且總是采用總是采用正邏輯正邏輯約定。只有在討論約定。只有在討論單元框之間單元框之間的輸入、輸出信的輸入、輸出信號線時，才會有邏輯狀態(tài)和邏輯電平兩種標注法，也才有采用號線時，才會有邏輯狀態(tài)和邏輯電平兩種標注法，也才有采用負邏輯概念的可能性。負邏輯概念的可能性。第二節(jié)邏輯圖形符號中的關(guān)聯(lián)記號第二節(jié)邏輯圖形符號中的關(guān)聯(lián)記號二、邏輯圖形符號中的關(guān)聯(lián)記號二、邏

8、輯圖形符號中的關(guān)聯(lián)記號二、邏輯圖形符號中的關(guān)聯(lián)記號二、邏輯圖形符號中的關(guān)聯(lián)記號真值表真值表二、邏輯圖形符號中的關(guān)聯(lián)記號二、邏輯圖形符號中的關(guān)聯(lián)記號二、邏輯圖形符號中的關(guān)聯(lián)記號二、邏輯圖形符號中的關(guān)聯(lián)記號二、邏輯圖形符號中的關(guān)聯(lián)記號二、邏輯圖形符號中的關(guān)聯(lián)記號二、邏輯圖形符號中的關(guān)聯(lián)記號二、邏輯圖形符號中的關(guān)聯(lián)記號例例 寫出如圖電路的輸出邏輯函數(shù)寫出如圖電路的輸出邏輯函數(shù) 二、邏輯圖形符號中的關(guān)聯(lián)記號二、邏輯圖形符號中的關(guān)聯(lián)記號例例 寫出如圖電路的輸出邏輯函數(shù)寫出如圖電路的輸出邏輯函數(shù) 第四章第四章 組合電路組合電路 第三節(jié)編碼器與譯碼器第三節(jié)編碼器與譯碼器一、編碼器一、編碼器 在選定的一系列二

9、進制數(shù)碼中，賦予每個二進制數(shù)碼在選定的一系列二進制數(shù)碼中，賦予每個二進制數(shù)碼以某一固定含義。以某一固定含義。 4-2線編碼器線編碼器 4-2線編碼器線編碼器 一、編碼器一、編碼器4-2線編碼器線編碼器 存在問題：存在問題： 1.不編碼時：不編碼時： 2.多輸入時：多輸入時： 3.擴展：擴展：有輸出有輸出00輸出輸出00無法擴展無法擴展 優(yōu)先編碼器優(yōu)先編碼器Is：輸入選通；：輸入選通；I7I0：編碼輸入；：編碼輸入；Y2Y0：編碼輸出：編碼輸出YS：輸出允許；：輸出允許；YEX：允許擴展：允許擴展EN=1使標使標的輸?shù)妮敵鲇行С鲇行?=1，允許，允許18 動作動作 優(yōu)先編碼器優(yōu)先編碼器Is：輸入

10、選通；：輸入選通；I7I0：編碼輸入；：編碼輸入；Y2Y0：編碼輸出：編碼輸出YS：輸出允許；：輸出允許；YEX：允許擴展：允許擴展優(yōu)先級別優(yōu)先級別/Z關(guān)聯(lián)，大表示優(yōu)先級別高關(guān)聯(lián)，大表示優(yōu)先級別高 優(yōu)先編碼器優(yōu)先編碼器Is：輸入選通；：輸入選通；I7I0：編碼輸入；：編碼輸入；Y2Y0：編碼輸出：編碼輸出YS：輸出允許；：輸出允許；YEX：允許擴展：允許擴展2的冪指數(shù)的冪指數(shù)第三節(jié)編碼器與譯碼器第三節(jié)編碼器與譯碼器二、譯碼器二、譯碼器 譯碼是編碼的逆過程，將輸入的每個二進制代碼賦予譯碼是編碼的逆過程，將輸入的每個二進制代碼賦予的含義的含義“翻譯翻譯”過來，給出相應的輸出信號。過來，給出相應的輸

11、出信號。 二進制二進制 2-4線譯碼器線譯碼器74LS139 輸出函數(shù)輸出函數(shù)二、譯碼器二、譯碼器注意：原變量的取處注意：原變量的取處SA1A0二、譯碼器二、譯碼器看：看：74LS139如何擴展？如何擴展？二、譯碼器二、譯碼器3-8線譯碼器線譯碼器74LS138 看：看：74LS138Y=？CPU與與RAM的連接的連接8中取中取1CPU譯碼器譯碼器緩存緩存程序程序010:0 0000 0000 0000 :1 1111 1111 1111?8K74LS138 的擴展的擴展如何擴展？如何擴展？74LS138 的擴展的擴展4-16線譯碼器線譯碼器 7415474138 應用應用例例4-2 試用試用

12、3-8線譯碼器同時實現(xiàn)下列邏輯函數(shù)線譯碼器同時實現(xiàn)下列邏輯函數(shù) F1 (A,B,C)=m（1,2,4,7） F2 (A,B,C)=m（3,5,6,7） 并畫出電路圖并畫出電路圖BCD碼譯碼器碼譯碼器BCD碼譯碼器碼譯碼器BCD碼譯碼器碼譯碼器BCD碼譯碼器碼譯碼器BCD碼譯碼器碼譯碼器？BCD碼譯碼器碼譯碼器余余3格雷碼的形成：看卡諾圖格雷碼的形成：看卡諾圖？三、其他碼變換電路（三、其他碼變換電路（X/Y）1.BCD/7SEG譯碼器譯碼器三、其他碼變換電路（三、其他碼變換電路（X/Y）1.BDC/7SEG譯碼器譯碼器1.BDC/7SEG譯碼器譯碼器1.BDC/7SEG譯碼器譯碼器1.BDC/7

13、SEG譯碼器譯碼器1.BDC/7SEG譯碼器譯碼器1.BDC/7SEG譯碼器譯碼器1.BDC/7SEG譯碼器譯碼器103.4063.4003.400如何區(qū)分？如何區(qū)分？如何控制？如何控制？1.BDC/7SEG譯碼器譯碼器燈測試燈測試燈滅燈滅1.BDC/7SEG譯碼器譯碼器1.BDC/7SEG譯碼器譯碼器B0B3: 譯碼地址輸入譯碼地址輸入ag: 字型顯示譯碼輸出字型顯示譯碼輸出 （低電平有效，適用于（低電平有效，適用于驅(qū)動共陽極驅(qū)動共陽極LED管管 ）BI/RBO: 消隱輸入消隱輸入/串串行消隱輸出行消隱輸出RBI：串行消隱輸入：串行消隱輸入LT：燈測試輸入：燈測試輸入1.BDC/7SEG譯碼

14、器譯碼器B0B3: 譯碼地址輸入譯碼地址輸入ag: 字型顯示譯碼輸出字型顯示譯碼輸出BI/RBO: 消隱輸入消隱輸入/串行消隱輸出串行消隱輸出RBI：串行消隱輸入：串行消隱輸入LT：燈測試輸入：燈測試輸入1.正常工作：正常工作：V20=0,G21=1即：即：LT=H， BI/RBO=H， RBI=H2. 消隱輸入：消隱輸入：BI=L，G21=0譯碼輸出內(nèi)部被置譯碼輸出內(nèi)部被置“0”，不顯示字符，不顯示字符(全全滅滅)3.燈測試：燈測試：LT=L，BI=H，V20=1，G21=1，顯示，顯示“8”4.B=LLLL時時,RBI=L,LT=H不顯示不顯示0， G21=0,同時同時 RBO=L。G21

15、=?RBO=？ RBI=L、LT=H、CT=01.BDC/7SEG譯碼器譯碼器1.BDC/7SEG譯碼器譯碼器1.BDC/7SEG譯碼器譯碼器燈測試、顯示、熄滅、整數(shù)前為燈測試、顯示、熄滅、整數(shù)前為0、小數(shù)后為、小數(shù)后為0的顯示控制的顯示控制LTBI2. 二進碼二進碼格雷碼變換器格雷碼變換器 2. 二進碼二進碼格雷碼變換器格雷碼變換器 2. 二進碼二進碼格雷碼變換器格雷碼變換器 2. 二進碼二進碼格雷碼變換器格雷碼變換器 GB的邏輯，的邏輯，B=？2. 二進碼二進碼格雷碼變換器格雷碼變換器 第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)據(jù)選擇器和分配器數(shù)據(jù)選擇器和分配器一、數(shù)據(jù)選擇器（一、數(shù)據(jù)選擇器（MUX-Multipl

16、exer） 從多路平行輸入數(shù)據(jù)中選擇某一路作為輸出信號的電路從多路平行輸入數(shù)據(jù)中選擇某一路作為輸出信號的電路函數(shù)表達式函數(shù)表達式一、一、 數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器一、一、 數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器一、一、 數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器8選選1 數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器16選選1 數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器一、一、 數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器一、一、 數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器一、一、 數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器應用應用實現(xiàn)邏輯函數(shù)實現(xiàn)邏輯函數(shù) 例例4-3 試用試用MUX實現(xiàn)邏輯函數(shù)實現(xiàn)邏輯函數(shù) F(A,B,C)= AB+BC+ CA例例4-4 試用一片試用一片8選選1 MUX實現(xiàn)邏輯函數(shù)實現(xiàn)邏輯函數(shù) F(A,B,C,D)=m(0,4,5

17、,6,9,10,14)方法一：代數(shù)法方法一：代數(shù)法方法二：降維法方法二：降維法A作為數(shù)據(jù)位作為數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)選擇器應用實例數(shù)據(jù)選擇器應用實例應用應用多路信號發(fā)生器多路信號發(fā)生器 數(shù)據(jù)選擇器應用實例數(shù)據(jù)選擇器應用實例應用應用序列產(chǎn)生器序列產(chǎn)生器數(shù)據(jù)選擇器應用實例數(shù)據(jù)選擇器應用實例應用應用模擬波形發(fā)生器（模擬波形發(fā)生器（CMOS型多路開關(guān)）型多路開關(guān)） 第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)據(jù)選擇器和分配器數(shù)據(jù)選擇器和分配器第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)據(jù)選擇器和分配器數(shù)據(jù)選擇器和分配器二、數(shù)據(jù)分配器（二、數(shù)據(jù)分配器（DMUX-Demultiplexer） 將單路數(shù)據(jù)分送到若干路中某一路的電路。將單路數(shù)據(jù)分送到若干路中某一路的電路。二、

18、數(shù)據(jù)分配器二、數(shù)據(jù)分配器二、數(shù)據(jù)分配器二、數(shù)據(jù)分配器分配器分配器選擇器選擇器二、數(shù)據(jù)分配器二、數(shù)據(jù)分配器第五節(jié)第五節(jié) 數(shù)碼的奇偶產(chǎn)生數(shù)碼的奇偶產(chǎn)生/校驗器校驗器第五節(jié)第五節(jié) 數(shù)碼的奇偶產(chǎn)生數(shù)碼的奇偶產(chǎn)生/校驗器校驗器?101怎樣檢驗奇偶？怎樣檢驗奇偶？第五節(jié)第五節(jié) 數(shù)碼的奇偶產(chǎn)生數(shù)碼的奇偶產(chǎn)生/校驗器校驗器?011第五節(jié)第五節(jié) 數(shù)碼的奇偶產(chǎn)生數(shù)碼的奇偶產(chǎn)生/校驗器校驗器校驗位校驗位Y=1奇；奇；Y=0偶偶數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)位奇偶控制位奇偶控制位I=1偶校驗偶校驗I=0奇校驗奇校驗?第五節(jié)第五節(jié) 數(shù)碼的奇偶產(chǎn)生數(shù)碼的奇偶產(chǎn)生/校驗器校驗器I=1偶校驗偶校驗I=0奇校驗奇校驗A-I偶個偶個1, P=1A-

19、I奇?zhèn)€奇?zhèn)€1, /P=1級聯(lián)多，延時大級聯(lián)多，延時大第五節(jié)第五節(jié) 數(shù)碼的奇偶產(chǎn)生數(shù)碼的奇偶產(chǎn)生/校驗器校驗器實際應用實際應用PPI=1偶校驗偶校驗I=0奇校驗奇校驗A-I偶個偶個1, P=1A-I奇?zhèn)€奇?zhèn)€1, /P=1奇奇D7-D0為奇，為奇，I=1，/P=0D7-D0為偶，為偶，I=1，/P=1無論哪種，傳輸線上為奇無論哪種，傳輸線上為奇第五節(jié)第五節(jié) 數(shù)碼的奇偶產(chǎn)生數(shù)碼的奇偶產(chǎn)生/校驗器校驗器實際應用實際應用PPI=1偶校驗偶校驗I=0奇校驗奇校驗A-I偶個偶個1, P=1A-I奇?zhèn)€奇?zhèn)€1, /P=1奇奇 發(fā)：發(fā)：D7-D0為奇，為奇，I=1， /P發(fā)發(fā)=0收：收：I=0，/P收收=1，D7

20、-D0為奇為奇發(fā)：發(fā)：D7-D0為偶，為偶，I=1，/P發(fā)發(fā)=1收：收：I=1，/P收收=1，D7-D0為偶為偶發(fā)：無論奇偶，收：發(fā)：無論奇偶，收：/P=1第六節(jié)第六節(jié) 用功能器件設(shè)計組合電路用功能器件設(shè)計組合電路解：設(shè)輸入：解：設(shè)輸入：A、B、C、D為四位裁判的投票結(jié)果，為四位裁判的投票結(jié)果， 1為贊同，為贊同，0為反對為反對 輸出：輸出：F1=成功、成功、F2=重試、重試、F3=失敗失敗1. 真值表真值表例例4-11 某競賽由四位裁判通過投票決定成功與否，若判成功某競賽由四位裁判通過投票決定成功與否，若判成功至少需要三票；若是兩票贊成兩票反對，則競賽必須重來；至少需要三票；若是兩票贊成兩票

21、反對，則競賽必須重來；其它情況為失敗。其它情況為失敗。1.根據(jù)題意，確定輸入變量和輸出函數(shù)的數(shù)目，列真值表根據(jù)題意，確定輸入變量和輸出函數(shù)的數(shù)目，列真值表2.化簡，求函數(shù)表達式化簡，求函數(shù)表達式3.畫出邏輯圖畫出邏輯圖第六節(jié)第六節(jié) 用功能器件設(shè)計組合電路用功能器件設(shè)計組合電路輸入：輸入：1為贊同，為贊同，0為反對為反對輸出：輸出：F1=成功、成功、 F2=重試、重試、 F3=失敗失敗1. 真值表真值表第六節(jié)第六節(jié) 用功能器件設(shè)計組合電路用功能器件設(shè)計組合電路1.真值表真值表2.邏輯函數(shù)邏輯函數(shù)3.電路圖電路圖第六節(jié)第六節(jié) 用功能器件設(shè)計組合電路用功能器件設(shè)計組合電路1.真值表真值表2.邏輯函數(shù)邏輯函數(shù)3.電路圖電路圖如果用數(shù)據(jù)選擇器？如果用數(shù)據(jù)選擇器？需要需要3個個第七節(jié)第七節(jié) 組合電路中的