三人表決器設(shè)計(jì)與制作

組合邏輯電路-------三人表決器設(shè)計(jì)與制作第3章組合邏輯電路

10.1組合邏輯電路的基本概念⒈組合邏輯電路10.1.1組合邏輯電路概述任一時(shí)刻穩(wěn)態(tài)輸出只取決于該時(shí)刻輸入信號(hào)的組合，而與電路原來狀態(tài)無關(guān)，稱為組合邏輯電路。⒉組合邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)組合邏輯電路的分析：已知組合邏輯電路，求出輸入輸出邏輯表達(dá)式（邏輯功能）。組合邏輯電路的設(shè)計(jì)：已知邏輯功能要求，求符合該要求的組合邏輯電路。10.1.2組合邏輯電路概述分析步驟：

⑴根據(jù)給定的組合邏輯電路，逐級(jí)寫出每個(gè)門電路的邏輯表達(dá)式，直至寫出輸出端的邏輯表達(dá)式。⑵化簡(jiǎn)輸出端的邏輯表達(dá)式（一般為較簡(jiǎn)的與或表達(dá)式）。⑶根據(jù)化簡(jiǎn)后的邏輯表達(dá)式列出真值表。⑷根據(jù)真值表，分析和確定電路的邏輯功能?！纠?-2】已知組合邏輯電路如圖7-2所示，試分析其邏輯功能。

解：⑴逐級(jí)寫出每個(gè)門電路的邏輯表達(dá)式。

⑵化簡(jiǎn)⑶列出真值表如表7-1所示。

⑷分析邏輯功能從表7-1可得出，輸入信號(hào)ABC中，若只有一個(gè)或一個(gè)以下的信號(hào)為1時(shí)，輸出Y＝1，否則Y＝0。10.1.3組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)步驟：⑴分析邏輯命題，明確輸入量和輸出量，并確定其狀態(tài)變量（邏輯1和邏輯0含義）。⑵根據(jù)邏輯命題要求，列出真值表。⑶根據(jù)真值表寫出邏輯函數(shù)最小項(xiàng)表達(dá)式。⑷化簡(jiǎn)邏輯表達(dá)式。⑸根據(jù)邏輯表達(dá)式，畫出相應(yīng)邏輯電路?！纠?-3】試設(shè)計(jì)一個(gè)三人多數(shù)表決組合邏輯電路。解：⑴分析邏輯命題

設(shè)三人為A、B、C，同意為1，不同意為0；表決為Y，有2人或2人以上同意，表決通過，通過為1，否決為0。因此，ABC為輸入量，Y為輸出量。

⑵列出真值表，如表7-2所示。⑶寫出最小項(xiàng)表達(dá)式⑷化簡(jiǎn)邏輯表達(dá)式⑸畫出相應(yīng)電路圖如圖7-3a所示。

若將上述與或表達(dá)式Y(jié)＝AB＋BC＋AC化為與非與非表達(dá)式，Y＝，則邏輯電路可用圖7-3b表示。10.2常用集成組合邏輯電路10.2.1編碼器用二進(jìn)制代碼表示數(shù)字、符號(hào)或某種信息的過程稱為編碼。能實(shí)現(xiàn)編碼的電路稱為編碼器（Encoder）。問題:將4個(gè)搶答器的輸出信號(hào)編為二進(jìn)制代碼，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的電路實(shí)現(xiàn)此功能——這個(gè)過程就是編碼。分析：用n

位二進(jìn)制代碼對(duì)2n個(gè)信號(hào)進(jìn)行編碼的電路就是二進(jìn)制編碼器。⑴⑷⑵⑶丁丙乙甲F0=A3+A1F1=A3+A2A3A2A1

A00001001001001000F1

F000011011輸入輸出4-2線編碼器4(=22)種情況，需2位二進(jìn)制碼就能將所有情況表示；2n種情況，只需要n位二進(jìn)制碼就能完全表示！2n≥m8(=23)種情況，需3位二進(jìn)制碼就能將所有情況表示；16(=24)種情況，需4位二進(jìn)制碼就能將所有情況表示；7種情況需幾位二進(jìn)制碼表示？9種呢？⒈工作原理為便于分析理解，以4-2線編碼器為例。缺點(diǎn)：只能允許有一個(gè)輸入信號(hào)有效，否則輸出編碼將出錯(cuò)。⒉優(yōu)先編碼器可允許多個(gè)輸入信號(hào)同時(shí)有效，但僅對(duì)其中一個(gè)優(yōu)先等級(jí)最高的輸入信號(hào)編碼，從而避免輸出編碼出錯(cuò)。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(hào)74LS148優(yōu)先編碼器的引腳功能---控制芯片能否工作，低電平表示可以工作，高電平表示禁止工作；---顯示芯片的編碼是否有效，有效為低電平，無效為高電平；---具有控制下一級(jí)芯片的功能，若本級(jí)芯片無編碼要求（即

，時(shí)），輸出高電平，去控制下一級(jí)芯片74LS148是8線—3線優(yōu)先編碼器，它有8個(gè)輸入端0—7，低電平有效，7輸入端優(yōu)先級(jí)別最高，6輸入端次之，直至0輸入端最低。當(dāng)某個(gè)輸入端有效且級(jí)別最高時(shí)，A2、A1、A0輸出為其輸入端十進(jìn)制的二進(jìn)制編碼的反碼，如：7輸入端有效時(shí)，輸出二進(jìn)制編碼為000，6輸入端有效時(shí)，輸出二進(jìn)制編碼為001。將給定的二值代碼轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的輸出信號(hào)或另一種形式二值代碼的過程，稱為譯碼。能實(shí)現(xiàn)譯碼功能的電路稱為譯碼器（Decoder）。譯碼是編碼的逆過程。10.2.2譯碼器

⒈工作原理

為便于分析理解，以2-4線譯碼器為例。⒉3-8線譯碼器74LS138⒊譯碼器應(yīng)用舉例【例7-6】試?yán)?4LS138和門電路實(shí)現(xiàn)例7-3中要求的3人多數(shù)表決邏輯電路。

解：3人表決邏輯最小項(xiàng)表達(dá)式為：10.2.3數(shù)碼顯示電路⒈LED數(shù)碼管⒉七段顯示譯碼器74LS47/48【例7-7】試?yán)?4LS48實(shí)現(xiàn)3位顯示電路。解：⒊CMOS7段顯示譯碼器CC4511【例7-9】試用CC4511組成8位顯示電路。解：

10.2.4數(shù)據(jù)選擇器

能夠從多路數(shù)據(jù)中選擇一路進(jìn)行傳輸?shù)碾娐贩Q為數(shù)據(jù)選擇器?；竟δ芟喈?dāng)于一個(gè)單刀多擲開關(guān)。8選1數(shù)據(jù)選擇器74LS151／251數(shù)據(jù)選擇器應(yīng)用【例7-10】試?yán)?4LS151實(shí)現(xiàn)例7-3中要求的3人多數(shù)表決邏輯電路。解：3人表決邏輯最小項(xiàng)表達(dá)式為：Y＝

10.2.5加法器⒈半加器（HalfAdder）⑴定義：能夠完成兩個(gè)一位二進(jìn)制數(shù)A和B相加的組合邏輯電路稱為半加器。⑵真值表：半加器真值表如表7-13，其中S為和，CO為進(jìn)位。⑶邏輯表達(dá)式：S＝＝A

B；CO＝AB⑷邏輯符號(hào)：半加器邏輯符號(hào)如圖7-20所示。⒉全加器（FullAdder）⑴定義：兩個(gè)一位二進(jìn)制數(shù)A、B與來自低位的進(jìn)位CI三者相加的組合邏輯電路稱為全加器。⑵真值表：全加器真值表如表7-14所示。⑶邏輯表達(dá)式：⑷邏輯符號(hào)：全加器的邏輯符號(hào)如圖7-21所示。

10.3組合邏輯電路的競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象

⒈競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)的兩種現(xiàn)象⑴現(xiàn)象Ⅰ

⑵現(xiàn)象Ⅱ⒉競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)的含義⑴競(jìng)爭(zhēng)：門電路輸入端的兩個(gè)互補(bǔ)輸入信號(hào)同時(shí)向相反的邏輯電平跳變的現(xiàn)象稱為競(jìng)爭(zhēng)。⑵冒險(xiǎn)：門電路由于競(jìng)爭(zhēng)而產(chǎn)生錯(cuò)誤輸出（尖峰脈沖）的現(xiàn)象稱為競(jìng)爭(zhēng)-冒險(xiǎn)。對(duì)大多數(shù)組合邏輯電路來說，競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象是不可避免的。但競(jìng)爭(zhēng)不一定會(huì)產(chǎn)生冒險(xiǎn)，而產(chǎn)生冒險(xiǎn)必定存在競(jìng)爭(zhēng)。⒊判斷產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)-冒險(xiǎn)的方法⑴或（或非）門，在某種條件下形成時(shí)，會(huì)產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象；與（與非）門，在某種條件下形成時(shí)，會(huì)產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象。⑵卡諾圖中有相鄰的卡諾圈相切。