第20章 組合邏輯電路

1、 tt 脈沖躍變后的值比初始值高脈沖躍變后的值比初始值高脈沖躍變后的值比初始值低脈沖躍變后的值比初始值低0+3V0-3V0+3V0-3V A0.9A0.5A0.1AtptrtfTR導(dǎo)通導(dǎo)通截止截止S3V0VSRRD3V0V飽和飽和3V0VuO 0uO UCC+UCCuiRBRCuOTuO+UCCRCECuO+UCCRCEC3V0V 所謂門就是一種開關(guān)，它能按照一定的條件去所謂門就是一種開關(guān)，它能按照一定的條件去控制信號(hào)的通過或不通過?？刂菩盘?hào)的通過或不通過。 門電路的輸入和輸出之間存在一定的邏輯關(guān)系門電路的輸入和輸出之間存在一定的邏輯關(guān)系(因果關(guān)系因果關(guān)系)，所以門電路又稱為，所以門電路又稱為

2、邏輯門電路邏輯門電路。 基本邏輯關(guān)系為基本邏輯關(guān)系為三種。三種。 下面通過例子說明邏輯電路的概念及下面通過例子說明邏輯電路的概念及的意義。的意義。220V+- Y = A B000101110100ABYBYABY220VA+- Y = A + B000111110110ABY101AY0Y220VA+-R 電平的高電平的高低一般用低一般用“1”和和“0”兩種狀兩種狀態(tài)區(qū)別，若規(guī)態(tài)區(qū)別，若規(guī)定定高電平為高電平為“1”，低電平，低電平為為“0”則稱為則稱為正邏輯正邏輯。反之。反之則稱為則稱為負(fù)邏輯負(fù)邏輯。若無特殊說明，若無特殊說明，均采用正邏輯。均采用正邏輯。100VUCC高電平高電平低電平低電

3、平輸入輸入A、B、C全為高電平全為高電平“1”，輸出輸出 Y 為為“1”。輸入輸入A、B、C不全為不全為“1”，輸出輸出 Y 為為“0”。0V0V0V0V0V3V+U 12VRDADCABYDBC3V3V3V0V00000010101011001000011001001111ABYC0V3V邏輯邏輯即：有即：有“0”出出“0”， 全全“1”出出“1”Y=A B C&ABYC00000010101011001000011001001111ABYC0V0V0V0V0V3V3V3V3V0V00000011101111011001011101011111ABYC3V3V-U 12VRDADCA

4、BYDBC輸入輸入A、B、C全為低電平全為低電平“0”，輸出輸出 Y 為為“0”。輸入輸入A、B、C有一個(gè)為有一個(gè)為“1”，輸出輸出 Y 為為“1”。3. 邏輯關(guān)系邏輯關(guān)系：邏輯邏輯即：有即：有“1”出出“1”， 全全“0”出出“0”Y=A+B+CABYC 100000011101111011001011101011111ABYC+UCC-UBBARKRBRCYT 1 0飽和飽和邏輯表達(dá)式：邏輯表達(dá)式：Y=A“0”10“1”“0”“1”AY邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)1AY有有“0”出出“1”，全，全“1”出出“0”&ABCY&ABC0001001110111101100101110101

5、1110ABYCY=A B C1Y有有“1”出出“0”，全，全“0”出出“1”1Y00010010101011001000011001001110ABYCABC 1YABC 1Y=A+B+CABY1有有“0”出出“0”，全全“1”出出“1”有有“1”出出“1”，全全“0”出出“0”&ABY1 1ABY2Y2R3AB CR4R2R1T2+5V T1 T3 T4Y D3R3AB CR4R2R1T2+5V T1 T3 T4Y D3E2E3E1BCR3AB CR4R2R1T2+5V T1 T3 T4D3“1”(3.6V)4.3V鉗位鉗位2.1V“0”(0.3V)輸入全高輸入全高“1”,輸出為輸

6、出為低低“0”1VR3AB CR4R2R1T2+5V T1 T3 T4Y D31V(0.3V)“1”“0”輸入有低輸入有低“0”輸出為輸出為高高“1” 流過流過 E結(jié)的電結(jié)的電流為正向電流流為正向電流VY 5-0.7-0.7 =3.6V5V00010011101111011001011101011110ABYCY=A B CY&ABC &100.0521IiHoHmaxoHIN141.4320IiSoLmaxoLIN50%50%tpd1tpd22 2p pt t2 2p pt t1 1p pd dttt 輸入波形輸入波形ui輸出波形輸出波形uO“1”控制端控制端 DE T4Y

7、R3D3AB R4R2R1 T3T2+5V T1“0” DE1V1V T4Y R3D3AB R4R2R1 T3T2+5V T1&YEBA邏輯符號(hào)邏輯符號(hào) 0 高阻高阻0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 11 1 1 0ABEY1E0EABY 功能表功能表&YCBA T4Y R3AB CR2R1T2+5V T1RLU Y&CBAKA+24VKA220&A1B1C1Y1&A2B2C2Y2&A3B3C3Y3URLY“1”“0”“0”“0”“0”Y&CBAKA+24VKA220&A1B1C1Y1&A2B2C2Y2&

8、A3B3C3Y3URLY“1”“0”“0”“1”0“1”“0”B“0”全全“1”Y=A B+UDDBYT2AT1T4T3SGDSGDY=A B+UDDBYT2AT1T4T3SGDSGDY+UDDT3AT1BT2T4SGDSGDBABABAYB“1”“0”全全“0”“1”Y=A+BY+UDDT3AT1BT2T4SGDSGD+UDDBYT2AT1T4T3SGDSGDBABABAYY=A +UDDEYT1AT 1T21T 2為高阻狀態(tài)為高阻狀態(tài)當(dāng)當(dāng)E=1時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng)E=0時(shí)時(shí)i3VT Viiiiii3VT VTGuiuOCCTGuiuiCC1“1”TGuiuiCC1“0”AAAA100011AAAAAA

9、AAAA 01AAAAABBAABBACBABCAAA)()(CBACBA )()(CBACBACABACBA)()()()(CABACBA)()(CABABCBCAA)(BCBCA)(1BCAA+1=1 A A=A.110011111100BABABABA列狀態(tài)表證明：列狀態(tài)表證明：AB0001101111100100ABBABABABA0000證明證明：BAAABA)(A+AB = ABAABABAAABBAA)(BABAA)(（3）（4）ABABA)(ABAAB)(（5）（6）下面舉例說明這四種表示方法。下面舉例說明這四種表示方法。 設(shè)：開關(guān)閉合其狀態(tài)為設(shè)：開關(guān)閉合其狀態(tài)為“1”，斷開為

10、，斷開為“0”燈亮狀態(tài)為燈亮狀態(tài)為“1”，燈滅為，燈滅為“0” 0 0 0 0 C 0 0 1 10 1 0 10 1 1 01 0 0 11 0 1 01 1 0 01 1 1 1取取 Y=“1”( 或或Y=“0” ) 列邏輯式列邏輯式取取 Y = “1”(1)由邏輯狀態(tài)表寫出邏輯式由邏輯狀態(tài)表寫出邏輯式對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)于Y=1，一種組合中，輸入變一種組合中，輸入變量之間是量之間是“與與”關(guān)系，關(guān)系， 0 0 0 0 C 0 0 1 10 1 0 10 1 1 01 0 0 11 0 1 01 1 0 01 1 1 1ABCCBACBACBAY 0 0 0 0 C 0 0 1 10 1 0 10

11、1 1 01 0 0 11 0 1 01 1 0 01 1 1 1YCBA&1CBA(2)應(yīng)用應(yīng)用“與非與非”門構(gòu)成門構(gòu)成“或或”門門電路電路(1) 應(yīng)用應(yīng)用“與非與非”門構(gòu)成門構(gòu)成“與與”門電路門電路AY&B&BAY&由邏輯代數(shù)運(yùn)算法則：由邏輯代數(shù)運(yùn)算法則：ABABY由邏輯代數(shù)運(yùn)算法則：由邏輯代數(shù)運(yùn)算法則：BABABAY&YAYBA&AY 由邏輯代數(shù)運(yùn)算法則：由邏輯代數(shù)運(yùn)算法則：BABABAY例例1：化簡(jiǎn)化簡(jiǎn)CABCBACBAABCY)()(BBCABBACCAAC A例例2： 化簡(jiǎn)化簡(jiǎn)CBCAABY)(AACBCAABCBACACABABCA

12、ABBABAA例例3： 化簡(jiǎn)化簡(jiǎn)CBACBAABCYABCCBACBAABCACBC CBCBA)(CBCBACBABAABCBACBAY例例4： 化簡(jiǎn)化簡(jiǎn)例例5：化簡(jiǎn)化簡(jiǎn)DBCDCBADABABCYDBABCDCBAABCDBCDCBAABDBCDCBAB)(DCBCDABCDBCDAB)(DADBCDCBAABCBCDABCDBBA0101BABABABABCA00100m01 11 101m3m2m4m5m7m6mAB000m01 11 101m3m2m4m5m7m6mCD0001111012m12m15m14m8m9m11m10mABC001001 11 101111 0 0 0 0

13、C 0 0 1 10 1 0 10 1 1 01 0 0 11 0 1 01 1 0 01 1 1 1ABC001001 11 101111ABCCBACBACBAYABC001001 11 101111ABCCABCBABCAY用卡諾圖表示并化簡(jiǎn)。用卡諾圖表示并化簡(jiǎn)。解：解：1.卡諾圖卡諾圖2.合并最小項(xiàng)合并最小項(xiàng)3.寫出最簡(jiǎn)寫出最簡(jiǎn)“與或與或”邏輯式邏輯式ABC001001 11 101111解：解：三個(gè)圈最小項(xiàng)分別為：三個(gè)圈最小項(xiàng)分別為：合并最小項(xiàng)合并最小項(xiàng)ABCCBAABCBCACABABC BCACABABACBCY00ABC1001 11 101111解：解：CACBYAB0001

14、 11 10CD000111101111DBY CBABCACBACBAY(1)(2)DCBADCBADCBADCBAY解：解：DBAYAB0001 11 10CD000111101DBDBCBAAY111111111確定確定Y = Y2 Y3= A AB B AB.A B.A B.A. .A BBY1.AB&YY3Y2.反演律反演律反演律反演律ABY001 100111001=A B.A B.Y = AB AB .AB.BAYA B = AB +AB=A B =1ABY邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)=A BABY001 100100111Y&1.BA&C101AA=AC +BCY=

15、AC BC 設(shè)：設(shè)：C=1封鎖封鎖打開打開選通選通A信號(hào)信號(hào)Y&1.BA&C001設(shè)：設(shè)：C=0選通選通B信號(hào)信號(hào)B=AC +BCY=AC BC (取取 Y=“1”( 或或Y=“0” ) 列邏輯式列邏輯式取取 Y = “1”對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)于Y=1， 0 0 0 0 C Y0 0 1 10 1 0 10 1 1 01 0 0 11 0 1 01 1 0 01 1 1 1CBACBACBACBAYABCCBACBACBAY BCACBACBACBAABC001001 11 101111 0 0 0 0 C Y0 0 1 10 1 0 10 1 1 01 0 0 11 0 1 01 1

16、0 01 1 1 1YCBA01100111110&1010 開工為開工為“1”，不開工為，不開工為“0”； G1和和 G2運(yùn)行為運(yùn)行為“1”，不運(yùn)行為，不運(yùn)行為“0”。0111 0 0 1 0 100011 0 11 0 10 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 01 1 10 0 0A B C G1 G2ABCCABCBABCA1 GABCCBACBACBA2 GABC001001 11 101111ACBCAB1 G1 0 10 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 01 1 10 0 00111 0 0 1 0A B C G1 G2 100011

17、0 1ACBCAB1 GACBCAB ABCCBACBACBA2 GABCCBACBACBA2 G ABC00100111101111A BCA BC&G1G220.7 加法器加法器20.7 加法器加法器0 0 0 0 11+10101010不考慮低位不考慮低位來的進(jìn)位來的進(jìn)位半加器實(shí)現(xiàn)半加器實(shí)現(xiàn)全加器實(shí)現(xiàn)全加器實(shí)現(xiàn)A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1BABABASABC .ABSCABC 輸入輸入-1表示低位來的進(jìn)位表示低位來的進(jìn)位AiBiCi-1SiCi1iii1iii1iii1iiiiCBACBACBACBAS1iii1iii1iii1iiiiC

18、BACBACBACBAC1ii1iiiiCACBBA1iiiCBA0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 1 0 0 01 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 11ii1iiiiiCACBBAC1iiiiCBAS&=11CiSi&1BiAiCi-1SiG GN ND D 1 1S S 1 1C C 1 1C C 1 1B B 1 1A Ai ii i1 1i ii ii i14 13 12 11 10 9 81 2 3 4 5 6 7i ii i1 1- -i ii ii iC CC C 2 2S S 2 2C C 2 2C C 2 2B

19、B 2 2A AU US SS Si ii i1 1i ii ii iU U 1 1A A 1 1B B 1 1C C 2 2C C2 2A A14 13 12 11 10 9 81 2 3 4 5 6 7i ii i1 1- -i ii ii iD DD D1 1S S 1 1C C 2 2C C 2 2B B 2 2A AU UA3B3S3C3A2B2S2C2A1B1S1C1A3B3C0-1S0C0+100000100100000)CABBACACBBAC(-1000001111011111)CABB)AABBA)CABBACA2B2S3A1B1S3A0B0S3C3C0-1S SS S0

20、00 01 11 12 22 23 3U U A A B B A A B B A A B B A A16 15 14 13 12 11 10 91 2 3 4 5 6 7 81 1- -0 00 01 12 23 33 33 3D DD DC C S S S S S S S S C C B B U UGNDGND C C B B A A S S A A B B S S1 1- -0 00 00 00 01 11 11 116 15 14 13 12 11 10 91 2 3 4 5 6 7 83 33 33 33 32 22 22 2C CC CC C S S B B A A S S A A

21、B B U UGNDGND C C B B A A S S A A B B S S1 1- -0 00 00 00 01 11 11 116 15 14 13 12 11 10 91 2 3 4 5 6 7 83 33 33 33 32 22 22 2C CC CC C S S B B A A S S A A B B U UGNDGND C C B B A A S S A A B B S S1 1- -0 00 00 00 01 11 11 116 15 14 13 12 11 10 91 2 3 4 5 6 7 83 33 33 33 32 22 22 2C CC CC C S S B B

22、A A S S A A B B U U n 位二進(jìn)制代碼有位二進(jìn)制代碼有 2n 種組合，可以表示種組合，可以表示 2n 個(gè)信息。個(gè)信息。編碼器編碼器 0 0 01 0 0I0I1I2I3I5I6I輸入輸入輸輸 出出Y2 Y1 Y0Y2 = I4 + I5 + I6 +I7 = I4 I5 I6 I7.= I4+ I5+ I6+ I7Y1 = I2+I3+I6+I7 = I2 I3 I6 I7. . .= I2 + I3 + I6+ I7Y0 = I1+ I3+ I5+ I7 = I1 I3 I5 I7.= I1 + I3+ I5 + I710000000111I7I6I5I4I3I1I2Y2Y

23、1Y0表示十進(jìn)制數(shù)表示十進(jìn)制數(shù)10個(gè)個(gè)編碼器編碼器 00011101000011110001101100000000111Y3 = I8+I910000000011101101001& 1 1 1 1 1 1 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I998983.IIIIY 765476542IIIIIIIIY 763276321IIIIIIIIY 97531975310IIIIIIIIIIY 7I十鍵十鍵84218421碼編碼器的邏輯圖碼編碼器的邏輯圖+5V&Y3&Y2&Y1&Y0I0I1I2I3I4I5I6I7I8I91K 10S001S1

24、2S23S34S45S56S67S78S89S9 1 0 1GND 1287654YYIIIII091233CC NYIIIIYU16 15 14 13 12 11 10 91 2 3 4 5 6 7 8GND Y Y ST I I I I12765400123EXSCCY I I I I Y YU16 15 14 13 12 11 10 91 2 3 4 5 6 7 8ST0ST1STSYST0SYEXYST0EXYS012EXY Y Y Y Y 01234567IIIIIIII89101112131415IIIIIIIIST ST S012EXY Y Y Y Y 09I 輸輸 入入A B

25、CY0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y70 0 0 1 0 0 0 0 0 0 00 0 1 0 1 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 1 0 0 0 0 00 1 1 0 0 0 1 0 0 0 01 0 0 0 0 0 0 1 0 0 01 0 1 0 0 0 0 0 1 0 01 1 0 0 0 0 0 0 0 1 01 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1輸輸 出出Y0=A B CY1=A B CY2=A B CY3=A B CY7=A B CY4=A BCY6=A B CY5=A B CCBA111&Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y70 1 11 0 0100

26、00000AABBCC0AS2-42-4線譯碼器線譯碼器ABCD0Y1Y2Y時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng) 0 S3Y1AAEBECEDE總線總線時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng) 0 S00總線總線0AS2-42-4線譯碼器線譯碼器ABCDAEBECEDE0Y1Y2Y3Y1A脫離總線脫離總線數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)0AS 2-4線譯碼器線譯碼器ABCD0Y1Y2Y時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng) 0 S3Y1AAEBECEDE00脫離總線脫離總線數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)CT74LS139型譯碼器型譯碼器(a) 外引線排列圖；外引線排列圖；(b) 邏輯圖邏輯圖(a)GND1Y31Y21Y11Y01A11A01S876543212Y22Y32Y11Y02A12A02S+UCC10916151

27、4131211CT74LS139(b)11111&Y0&Y1&Y2&Y3SA0A1 輸輸 入入 輸輸 出出SA0A1Y0110 0 00 0 11 001 101110 Y1Y2Y3111011101110111CT74LS139型譯碼器型譯碼器S = 0時(shí)譯碼器工時(shí)譯碼器工作作輸出低電平有效輸出低電平有效GND Y S S S A A A71232106543210CCYY Y YY YY U16 15 14 13 12 11 10 91 2 3 4 5 6 7 8 A A A21070YY 123S S S 1S0 S S 1233A012321A A A

28、S S S 89101112131415YYYYYYYY012321A A A S S S 01234567YYYYYYYY012A A A二二 十十進(jìn)進(jìn)制制代代碼碼gfedcba 由七段發(fā)光二極管構(gòu)成由七段發(fā)光二極管構(gòu)成例：例： 共陰極接法共陰極接法a b c d e f g 0 1 1 0 0 0 01 1 0 1 1 0 1低低電電平平時(shí)時(shí)發(fā)發(fā)光光高高電電平平時(shí)時(shí)發(fā)發(fā)光光共陽極接法共陽極接法abcgdefdgfecbagfedcba共陰極接法共陰極接法abcdefgQ3 Q2Q1Q0agfedcb譯譯碼碼器器二二 十十進(jìn)進(jìn)制制代代碼碼100101111117個(gè)個(gè)4位位gfedcbaQ3

29、Q2 Q1 Q0a b c d e f g 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 00 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 10 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 20 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 30 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 40 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 50 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 60 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 71 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 81 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 9BS204A0A1A2A3CT74LS247CT74LS247+5V來來自自計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)器器七段譯碼

30、器和數(shù)碼管的連接圖七段譯碼器和數(shù)碼管的連接圖5107abcdefgRBI BI LTA11A22LT3BI4RBI5A36A07GND8911101213141516+UCCCT 74LS247CT74LS247型譯碼型譯碼器的外引線排列圖器的外引線排列圖abcdefg動(dòng)畫動(dòng)畫IYD0D1D2D3SA1A0A0A1D0D1D2D3S從從多路多路數(shù)據(jù)中選擇其中所需要的數(shù)據(jù)中選擇其中所需要的一路一路數(shù)據(jù)輸出。數(shù)據(jù)輸出。例：例：四選一數(shù)據(jù)選擇器四選一數(shù)據(jù)選擇器輸輸入入數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)使能端使能端D0D1D2D3WSA1A0控制信號(hào)控制信號(hào)11&111&1YD0D1D2D3A0

31、A1S1000000CT74LS153型型4選選1數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器11&111&1YD0D1D2D3A0A1S01D0000由控制端決定選由控制端決定選擇哪一路數(shù)據(jù)輸擇哪一路數(shù)據(jù)輸出。出。選中選中D0001100CT74LS153型型4選選1數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器動(dòng)畫動(dòng)畫SAADSAADSAADSAADY013012011010 CT74LS153功能表功能表使能使能選選 通通輸出輸出SA0A1Y10000001100110D3D2D1D0 1S A11D31D21D11D01W地地CT74LS153(雙雙4選選1)2D32D22D12D02WA02SUCC15 14 13

32、12 11 10 91613245678正常工作。正常工作。時(shí)時(shí)禁止選擇；禁止選擇；時(shí)時(shí),S,Y,S00111 CT74LS1531;0012選選通通芯芯片片,SA 。20,122選選通通芯芯片片SA若若A2A1A0=010, 輸出選中輸出選中1D2路的數(shù)據(jù)信號(hào)。路的數(shù)據(jù)信號(hào)。CT74LS153(雙雙4選選1)2D32D22D12D02WA02SUCC15 14 13 12 11 10 9161S A11D31D21D11D01W地地13245678A0A1A2116選選1數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器(1)1A2A1A0A0A1A2(2)1YD7D6D1D0D15D14D9D8.D15D14. D9D

33、8.D0D1.D6D7SSABCSY1Y3CT74LS151型型第第二二片片工工作作。時(shí)時(shí)第第一一片片工工作作時(shí)時(shí),1;,011 SSSA0A2Y100000D3D2D1D0A20D40D50D60D7000101 000011100110101111SAADSAADSAADSAADY013012011010 1n20ii33221100013012011010DmDmDmDmDmAADAADAADAADYABCCABCBABCABBCAAABCCCBAY )()()( 將輸入變量將輸入變量A、B、C分別對(duì)應(yīng)地接到數(shù)分別對(duì)應(yīng)地接到數(shù)據(jù)選據(jù)選擇器的選擇端擇器的選擇端A2 、A1 、 A0。由狀態(tài)表可知由狀態(tài)表可知,將將數(shù)據(jù)輸入端數(shù)據(jù)輸入端D3 、D5 、 D6 、 D7 接接“1”，其余其余輸入端接輸入端接“0”，即可實(shí)現(xiàn)輸出即可實(shí)現(xiàn)輸出Y，如圖所示。，如圖所示。CT74LS153功能表功能表使能使能選選 通通輸出輸出SA0A1Y10000001100110D3D2D1D0 010123A A D D D D SYSAADSAADSAADSAADY013012011010 1n20ii332211000