《電工電子技術(shù)》課件-?？彀?組合邏輯電路

1.

組合邏輯電路基礎(chǔ)：分析、設計方法。

2.

編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器的功能及應用。知識點知識目標：1.掌握組合邏輯電路概念及分析、設計方法。2.了解常用中規(guī)模集成電路的性能、特點、內(nèi)部邏輯圖。3.學會看編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器等常用器件的功能表、引腳圖。能力目標：1.能分析常用集成組合邏輯器件的典型應用電路。2．學會用集成組合邏輯器件連接、調(diào)試電路。目標案例導入

在很多競賽或娛樂節(jié)目的場合，需要有搶答的環(huán)節(jié)，如何確定搶答者的先后順序，是主持人較難把握的，數(shù)碼顯示搶答器可以很好地解決有關(guān)搶答的先后問題。組合邏輯電路的概述1組合邏輯電路分析、設計2常用組合邏輯器件3主要內(nèi)容

組合邏輯電路的概述一、數(shù)字電路根據(jù)邏輯功能特點的不同分為：組合邏輯電路時序邏輯電路

指任何時刻的輸出僅取決于該時刻輸入信號的組合，而與電路原有的狀態(tài)無關(guān)的電路。

指任何時刻的輸出不僅取決于該時刻輸入信號的組合，而與電路原有的狀態(tài)有關(guān)的電路。二、組合邏輯電路的特點與描述方法邏輯功能特點：沒有存儲和記憶作用結(jié)構(gòu)特點：

由門電路構(gòu)成，不含記憶單元，只存在從輸入到輸出的通路，沒有反饋回路主要有邏輯表達式、真值表、卡諾圖和邏輯圖

電路特點功能描述8.1.1組合邏輯電路的分析分析邏輯電路的目的，就是要研究其輸出與輸入之間邏輯關(guān)系，得出電路所實現(xiàn)的邏輯功能。分析流程見圖：【例8-1】試分析如圖8-3所示電路的邏輯功能。8.1組合邏輯電路基礎(chǔ)輸入輸出ABY000011101110解：分析步驟如下：1步：由輸入變量A、B開始，逐級寫出各個門的輸出表達式，最后導出輸出結(jié)果。2步：將輸出結(jié)果化為最簡的與或式。3步：列出真值表，如表所示。4步：分析真值表可知，A、B輸入相同時，輸出為0；A、B輸入不同時，輸出為1。即為異或邏輯。8.1.2組合邏輯電路的設計組合邏輯電路的設計就是根據(jù)給出的實際問題，求出能夠?qū)崿F(xiàn)這一邏輯功能的實際電路。設計流程：從上述步驟可見，組合邏輯電路設計是分析的逆過程。【例8-2】用與非門設計一個信號燈報警控制電路。信號燈有紅、綠、黃3種，3種燈分別單獨工作或黃、綠燈同時工作時屬正常情況，其他情況均屬故障，出現(xiàn)故障時輸出報警信號。解：1)設紅、綠、黃燈分別用A、B、C表示，燈亮時為正常工作，其值為1，燈滅時為故障現(xiàn)象，其值為0；輸出報警信號用Y表示，正常工作時Y值為0，出現(xiàn)故障時Y值為l。列出真值表如表所示。2）寫出邏輯函數(shù)式

化簡為ABCY000100100100011010 001011110111113）據(jù)整理的邏輯式畫出邏輯電路圖，如圖所示電路。(1)從輸入端逐級寫。(2)邊寫可以邊化簡整理。(3)直到得出邏輯式。邏輯圖邏輯式ABC課堂練習：分析圖示電路功能（4）功能描述：三變量一致鑒別電路：三變量一致時電路輸出1。小結(jié)一、分析組合邏輯電路的方法：1步：寫表達式（由左至右逐級寫）；2步：由表達式列出真值表。3步：功能描述。二、設計組合邏輯電路的方法1步：根據(jù)命題列真值表；2步：寫表達式，并化簡、整理；3步：由最簡合適的表達式畫出電路圖。1.組合邏輯電路的結(jié)構(gòu)及邏輯功能有什么特點？2.簡述組合邏輯電路的分析步驟及設計步驟。3.分析圖示電路的邏輯功能。

知識與小技能測試題3圖4.查閱手冊選取一塊4-2輸入或非門芯片，熟悉其型號和引腳排列圖，用面包板或?qū)嶒炏溥B接圖8-6電路，驗證邏輯功能。知識與小技能測試Y電路分析：ABC取什么值Y輸出為1？描述電路功能?！娐贩治觥狝BCYY1圖1圖2課后作業(yè)——電路設計——1.倉庫火災報警電路，有煙、光、溫度三種引起火災的條件，當有兩個或兩個以上火災信號達到時電路輸出1（報警），否則出0（不報警）。2.三人表決電路：A、B、C三個評委有兩人其中必須含組長或三人表決通過，則選手晉級，否則被淘汰。課后作業(yè)8.2常用組合邏輯器件功能及應用編碼器譯碼器數(shù)據(jù)選擇器數(shù)值比較器加法器數(shù)據(jù)分配器一、編碼器的概念與類型編碼將具有特定含義的信息編成相應二進制代碼的過程編碼器二進制編碼器二-十進制編碼器

優(yōu)先編碼器

編碼器(Encoder)

被編信號二進制代碼編碼器8.2.1編碼器二、二進制編碼器I1I2I3I4I5I6I7Y0Y1Y28線

–3線編碼器Y0=I1·I3·I5·I7Y2=I4·I5·I6·I7Y1=I2·I3·I6·I7Y0=I1·I3·I5·I71111000000001101000000101001000000010001000011000001000010000001001000000001000000000001Y0Y1Y2I7I6I5I4I3I2I1I0輸出輸入被編信號高電平有效。原碼輸出三、優(yōu)先編碼器1111000000001101000000101001000000010001000011000001000010000001001000000001000000000001Y0Y1Y2I7I6I5I4I3I2I1I0輸出輸入允許同時輸入數(shù)個編碼信號，并只對其中優(yōu)先權(quán)最高的信號進行編碼輸出的電路。普通編碼器在任何時刻只允許一個輸入端請求編碼，否則輸出發(fā)生混亂。8線-3線優(yōu)先編碼器1111XXXXXXX01101XXXXXX101001XXXXX0010001XXXX11000001XXX010000001XX1000000001X00000000001Y0Y1Y2I7I6I5I4I3I2I1I0輸出輸入

74LS148是8-3線優(yōu)先編碼器

74LS148編碼器功能表111001010101010101011111110000010100111001011101111XXXXXXXX01111111100XXXXXXX010XXXXXX0110XXXXX01110XXXX011110XXX0111110XX01111110X011111110GSEOY2Y1Y0EI

I7

I6

I5

I4

I3

I2

I1

I0輸出輸入74LS148邏輯符號74LS1488-3線優(yōu)先編碼器應用

設計并連接一個數(shù)碼顯示電路。要求每當按一個輸入鍵，對應輸出一個3位二進制數(shù)。（仿真驗證）設計一個數(shù)碼顯示電路：要求每當按一個輸入鍵，對應輸出一個8421BCD碼。選擇芯片（芯片型號）。能力拓展：二-十進制優(yōu)先編碼器0111111111110101111111110×00111111110××1101111110×××010111110××××10011110×××××0001110××××××111010×××××××01100××××××××1111111111111Y0Y1Y2Y3I9I8I7I6I5I4I3I2I1輸出輸入被編信號優(yōu)先級別從高到低依次為

I9、I8、I7、I6、I5、

I4、I3、I2、I1。NC二-十進制優(yōu)先編碼器CT74LS147CT74LS147I8I1I2I3I4I5I6I7Y0Y1Y2Y3I9邏輯符號◆引出：例：分析圖電路功能。

輸入是一組兩位二進制代碼AB，輸出是與代碼狀態(tài)相對應的4個信號Y3Y2Y1Y0。輸入輸出ABY3

Y2

Y1

Y0000110110001001001001000譯碼器的真值表

分析真值表，電路為2線—4線譯碼器。試說出譯碼器與編碼器功能的不同。8.2.2譯碼器1、譯碼是編碼的逆過程。2、譯碼器的類型

二進制譯碼器：是把二進制代碼的所有組合狀態(tài)都翻譯出來的電路，如果輸入信號有n位二進制代碼，輸出信號為m個，m=2n。

二—十進制譯碼器：輸入0000—1001十個8421BCD碼，輸出十個信號。

顯示譯碼器：輸入0000—1001十個8421BCD碼，譯出0-9。概述一、

二進制譯碼器——3線—8線譯碼器74LS13874LS138的外形一、3線—8線二進制譯碼器74LS13874LS138譯碼器功能表4腳、5腳、6腳為使能端，

4腳、5低電平有效，6腳高電平有效。

A2A1A0為二進制代碼輸入端，A2為高位。Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7為譯碼輸出信號，低電平有效。74LS138的引腳74LS138的邏輯符號1、三個使能控制端

2、A2、A1、A0為譯碼輸入。3、Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7為譯碼輸出信號，低電平有效，所以書寫時加非號“—”?！粼贓C=1，=0時，輸出信號才取決于輸入信號A2、

A1、A0的組合?！舢擡C=0時，無論其它輸入信號是什么，輸出都是高電平，即無效信號?！舢?1時，輸出也都是無效信號。三點說明：一、3線—8線二進制譯碼器74LS13874LS138輸出邏輯函數(shù)式Y(jié)0=A2A1A0=m0Y1=A2A1A0=m1Y2=A2A1A0=m2Y3=A2A1A0=m3Y4=A2A1A0=m4Y5=A2A1A0=m5Y6=A2A1A0=m6Y7=A2A1A0=m774LS138譯碼器功能表輸入輸出

A2

A1

A0Y0

Y1

Y2

Y3

Y4

Y5

Y6

Y70××11010101010101010××××××00000101001110010111011111111111111111110111111110111111110111111110111111110111111110111111110111111110二進制譯碼器能譯出輸入變量的全部取值組合，故又稱變量譯碼器，也稱全譯碼器。其輸出端能提供輸入變量的全部最小項。

Y0=m0Y1=m1Y2=m2Y3=m3Y4=m4Y5=m5Y6=m6Y7=m7例1：用全譯碼器實現(xiàn)邏輯函數(shù)解：（1）全譯碼器的輸出為輸入變量的相應最小項之非，故先將邏輯函數(shù)式f寫成最小項之反的形式。由摩根定理（2）f有三個變量，因而選用三變量譯碼器。（3）變量C、B、A分別接三變量譯碼器的C、B、A端，則上式變?yōu)椋?4)畫出邏輯電路圖。用三變量譯碼器74LS138實現(xiàn)以上函數(shù)。74LS1383-8譯碼器

應用用74LS138及與非門實現(xiàn)三變量一致鑒別電路。課堂練習：二、

數(shù)碼顯示譯碼器將輸入的BCD碼譯成相應輸出信號，以驅(qū)動顯示器顯示出相應數(shù)字的電路。(一)數(shù)碼顯示譯碼器的結(jié)構(gòu)和功能示意a數(shù)碼顯示器bcdefgYA0A1A2數(shù)碼顯示譯碼器譯碼器YYYYYY驅(qū)動器YYYYYYYA3bcdefgabcdefga輸入BCD碼輸出驅(qū)動七段數(shù)碼管顯示相應數(shù)字0001(二)數(shù)碼顯示器簡介1.七段半導體數(shù)碼顯示器(LED)LED外形字段編號(二)數(shù)碼顯示器簡介1.七段半導體數(shù)碼顯示器(LED)abcdefgDPagfCOMbcedCOMDPabcdefgDP發(fā)光字段，由管腳a~g電平控制是否發(fā)光。小數(shù)點，需要時才點亮。顯示的數(shù)字形式字段編號及引腳共陽接法

共陰接法

半導體數(shù)碼顯示器內(nèi)部接法COMCOMDPgfedcbaDPgfedcba串接限流電阻

共陽接法數(shù)碼顯示器需要配用輸出低電平有效的譯碼器。

共陰接法數(shù)碼顯示器需要配用輸出高電平有效的譯碼器。共陽極共陰極VCC+5V

RR數(shù)碼管分類4線–7段譯碼器/

74LS48/47的邏輯符號74LS48BIA3A2A1A0BIYgYfYeYdYcYbYa2.七段顯示譯碼器消隱控制端，低電平有效。8421碼輸入端譯碼驅(qū)動輸出端，高電平有效。試燈該端輸入低電平則燈滅LTBI/RBO

74LS48（或47）

七段譯碼/驅(qū)動器功能表數(shù)碼顯示電路連接cabdefgdpabcdef

gGNDGNDdp課堂練習：D0YD1D2D34

選

1

數(shù)據(jù)選擇器工作示意圖A1A08.2.3數(shù)據(jù)選擇器（又稱多路選擇器或多路開關(guān)）數(shù)據(jù)選擇器:根據(jù)地址碼的要求，從多路輸入信號中選擇其中一路輸出的電路。多路輸入一路輸出地址碼輸入10Y=D1D1常用4選1、8選1和16選1等數(shù)據(jù)選擇器的輸入信號個數(shù)N與地址碼個數(shù)n的關(guān)系為N=2n2024/6/944(1)四選一數(shù)據(jù)選擇器的邏輯電路圖

一、

數(shù)據(jù)選擇器的工作原理（以4選1為例）地址輸入端控制輸入端數(shù)據(jù)輸入端輸出端當S=1時：2024/6/945四選一數(shù)據(jù)選擇器的邏輯表達式及功能表輸入輸出S

A1

A0Y0××0100D0101D1110D2111D3當S=1時：2024/6/94674LS151的邏輯符號

8選1數(shù)據(jù)選擇器示意圖找錯：圖中不當之處二、8選1數(shù)據(jù)選擇器74LS1512024/6/94774LS151的功能表及引腳圖三個地址輸入端A2、A1、A0，八個數(shù)據(jù)輸入端D0~D7，兩個互補輸出的數(shù)據(jù)輸出端Y和Y，一個控制輸入端S。74LS151的輸出邏輯表達式2024/6/949例1.試用八選一數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)：

解：將A、B、C分別從A2、A1、A0輸入，作為輸入變量，把Y端作為輸出F。邏輯表達式中的各乘積項均為最小項，用邏輯式對比法

應用舉例——實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)使能端接“地”，令D0=D3=D5=D7=1D1=D2=D4=D6=02024/6/950畫出電路：2024/6/951[例2]：試用八選一選擇器實現(xiàn)三變量一致鑒別電路。ABCF00010010010001101000101011001111

解：（1）假設三變量為A、B、C，結(jié)果為F，則真值表如表所示。（2）寫出邏輯表達式：（3）令D0=D7=1D1=D2=D3=D4=D5=D6=0（4）現(xiàn)出電路圖。用74LS151實現(xiàn)下列邏輯：Y=AB+AC+BC課堂練習：1步：列真值表（注意變量高低位順序?。?步：與數(shù)據(jù)選擇器功能表對照，定D0—D3的數(shù)。3步：畫出電路圖。數(shù)據(jù)選擇器應用—實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)方法小結(jié)知識與小技能測試1.簡述編碼器74LS147、74LS148，譯碼器74LS138、74LS42，顯示譯碼器74LS47、74LS48，數(shù)據(jù)選擇器74LS153、74LS151的功能及不同之處。2.將十進制數(shù)0～9編成二進制代碼的電路稱為二—十進制編碼器。查資料回答以下問題：（1）74LS147屬哪種編碼器？（2）它有幾個輸入端和幾個輸出端？有效輸入信號為高電平還是低電平？（3）若輸入端全為有效信號輸入，則輸出的編碼是？3.查閱資料，熟悉74LS147、74LS148，譯碼器74LS138、74LS42，顯示譯碼器74LS47、74LS48，數(shù)據(jù)選擇器74LS153、74LS151、數(shù)碼管的引腳排列、邏輯功能、應用常識。達到合理選擇、會用的目的。4.為使74LS138譯碼器的第10引腳輸出為低電平，請標出各輸入端應置的邏輯電平。5.數(shù)碼管使用注意什么？怎么判斷數(shù)碼管好壞及共陰還是共陽管？技能訓練一、10-4線優(yōu)先編碼器74LS147的功能驗證按照圖示電路用面包板或?qū)嶒炏浣泳€，其中輸入接9位邏輯0-1開關(guān)，輸出QD、QC、QB、QA接4個串有電阻的LED發(fā)光二極管。

檢查電路無誤后接通電源，按表8-8輸入各邏輯電平（開關(guān)開為“1”、關(guān)為“0”），觀