中职 数字电路第3章组合逻辑电路电子课件 .PPT
《中职 数字电路第3章组合逻辑电路电子课件 .PPT》由会员分享,可在线阅读,更多相关《中职 数字电路第3章组合逻辑电路电子课件 .PPT(68页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第第3章章 组合逻辑电路组合逻辑电路3.1 组合逻辑电路的分析与设计组合逻辑电路的分析与设计3.2 常见组合逻辑电路常见组合逻辑电路3.2.1 加法器加法器(Adder)3.2.2 编码器(编码器(Encoder)3.2.3 译码器(译码器(Decoder)3.2.4 数据选择器与数据分配器数据选择器与数据分配器3.3 组合逻辑电路的竞争冒险现象组合逻辑电路的竞争冒险现象3.1 组合逻辑电路的分析与设计组合逻辑电路的分析与设计组合逻辑电路,即电路的输出仅与同一时刻电路的输入有关系,而与此前电路的状态无关。如前面学习的与门、或门、非门等就是简单的组合逻辑电路。组合逻辑电路主要由逻辑门电路构成,并
2、且输出与输入之间没有反馈连接。组合逻辑电路的组成框图见下图所示。其中,xi为输入逻辑变量,yi为输出逻辑变量。yi与xi之间的逻辑关系为:y1=f1(x1xn)y2=f2(x1xn)ym=fm(x1xn)3.1.1 组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的分析根据已知组合逻辑电路(逻辑图),运用逻辑电路运算规律,确定其逻辑功能的过程,称为组合逻辑电路的分析。分析过程如下:1.根据给定的逻辑电路(逻辑图),确定组合逻辑电路输出逻辑表达式。推导输出逻辑表达式一般按照从输入到输出逐级写出的方法进行。2.利用公式法或卡诺图法对写出的输出逻辑表达式进行变换和化简,得到最简表达式。3.列出输出逻辑变量的真值表。4
3、.分析真值表,确定、说明组合逻辑电路功能。【例例3.1】分析下图所示组合逻辑电路。解解 首先确定电路输出逻辑表达式。对获得的表达式变换化简,得到最简输出逻辑表达式。列出真值表。输入变量输出变量输入变量输出变量ABCFABCF00001000001010110100110101111111分析真值表:当三个输入逻辑变量中存在两个或以上的高电平1时,输出为高电平1;否则,输出为低电平。所以,这是一个三位的多数表决电路。当事件获得多数肯定时,事件被通过。【例例3.2】分析下图所示组合逻辑电路。解解 首先确定电路输出逻辑表达式列出对应真值表如下 输入变量输出变量ABZ1Z2Z3000100110010
4、00111010通过对真值表的分析,可以发现,当输入AB时,三个输出Z1、Z2、Z3分别输出高电平1。所以,Z1表示AB。这是一个一位数值比较电路。引入中间变量的目的是为了有顺序的分析组合逻辑电路。在熟悉之后,可以不再引入中间变量而直接进行分析。【例例3.3】分析下图所示组合逻辑电路。解解 确定电路输出逻辑表达式:列出真值表 输入变量输出变量ABCF00010010010001111000101111011110分析真值表,可以确定该组合逻辑电路的逻辑功能为:当输入A、B、C全0或存在偶数个1时,电路输出为1。上述逻辑功能的实现电路,用到了7个门电路,较为复杂。因此对逻辑函数F的表达式进行适当
5、变换:即使用同或门和异或门,实现电路较为简单,见图(b)。【例例3.4】分析下图描述波形对应组合逻辑电路的功能。解解 波形图是描述电路的方法之一。根据已知输入输出波形图,可以获得电路真值表。分析真值表知,该电路反映了输入输出之间的“异或”逻辑关系。输入变量输出变量ABF0000111011103.1.2 组合逻辑电路的设计组合逻辑电路的设计组合逻辑电路的设计是从拟实现的电路逻辑功能出发,运用逻辑运算规律,求出实现目标逻辑功能的最佳逻辑电路的过程。组合逻辑电路的设计步骤为:1.根据拟实现的逻辑功能,建立该逻辑问题的真值表。确定输入、输出各变量间的逻辑关系,列出真值表。2.根据真值表,求出输出逻辑
6、表达式,并进行变换和化简,得到需要的最简表达式。3.根据表达式,画出逻辑图,用要求的门电路实现电路功能。【例例3.5】设计一个三变量相异电路,用与非门实现。解解 三变量相异电路,即当三个输入逻辑变量取值相同时,输出为0;当三个输入逻辑变量取值不同时,输出为1。根据题意,列出真值表如下 输入变量输入变量ABCFABCF00011000001010100100110001101111获得逻辑函数F的最简表达式 获得满足本题设计要求的逻辑电路如下 解解根据题意,设A、B、C代表三台设备故障情况,有故障为1,无故障为0;Y、R分别代表黄灯和红灯的状态,灯亮为1,显示出现故障;灯灭为0,表示运转正常。列
7、出真值表如下。【例例36】设计一个组合逻辑电路,正确显示设备故障情况。用两个灯显示三台设备故障情况:一台设备出现故障时,黄灯亮;两台设备出现故障时,红灯亮;三台设备出现故障时,两灯同时亮。输入变量输出变量ABCYR0000000110010100110110010101011100111111根据真值表,利用卡诺图法获得输出Y、R的最简表达式。将上式适当变换,得到用异或门、与非门组成的实现电路如下。3.2 常见组合逻辑电路常见组合逻辑电路3.2.1 加法器加法器(Adder)1.半加器(半加器(Half Adder)只考虑本位两个数相加,不考虑低位进位的加法运算,称为半加。完成半加功能的电路,
8、称为半加器。半加器真值表如下 输入变量输出变量ABCS0000010110011110半加器输出的逻辑表达式为半加器的框图、实现电路、逻辑符号如图所示。2.一位全加器(一位全加器(Full Adder)考虑本位两个数相加与低位进位的加法称为全加,完成全加功能的电路称为全加器。全加器的真值表如下:输入变量输出变量ABCi-1CiSi0000000101010010111010001101101101011111根据真值表,获得输出表达式:全加器的框图、实现电路、逻辑符号如图所示。3.多位全加器多位全加器(1)串行进位加法器。该电路实现两个四位二进制数A=A3A2A1A0和B=B3B2B1B0 的
9、相加。F=A+B=A3A2A1A0+B3B2B1B0=C3S3S2S1S0该电路优点是电路简单。缺点是低位产生的进位信号需逐级传送,工作速度较慢。位数越多,速度越慢。为了提高运算速度,需减少进位信号传送所需的时间。(2)超前进位加法器。电路中增加了快速进位电路,在进行算术运算的同时,将进位信号也计算出来,以提高运算速度。根据全加器中向高位进位Ci的真值表,可以得到Ci的另一种表示形式,即Ci=AiBi+BiCi-1+AiCi-1 因此只要已知输入信号A、B及最低位进位信号C1,利用上述表达式确定的快速进位电路,可以迅速求出每一位的进位数值,提高电路的运算速度。两块四位全加器首尾相连可组成八位二
10、进制全加器。图3.17是两块7483A(带快速进位的四位二进制全加器)组成的八位二进制超前进位加法器。其中最低位进位输入CI接地,最高位进位输出CO作为整个电路的进位输出。3.2.2 编码器(编码器(Encoder)定义:数字电路中,需要将具有某种特定含义的信号变成代码,利用代码表示具有特定含义对象的过程,称为编码。能够完成编码功能的器件,称为编码器。1.普通编码器普通编码器 电路在某一时刻只能对一个输入信号进行编码,即只能有一个输入端有效、存在有效输入信号。由于n位二进制代码可以表示2n种不同的状态,所以,2n个输入信号只需要n个输出就能够完成编码工作。【例例3.7】设计一个83线普通编码器
11、。解解 83线普通编码器,属于二进制编码器。X7X0表示八路输入,Y2Y0 表示三路输出。设输入、输出均为高电平有效,列出83线编码器的真值表。输入变量输出变量X7X6X5X4X3X2X1X0Y2Y1Y000000001000000000100010000010001000001000011000100001000010000010101000000110100000001118个输入变量中在某一时刻只有一个变量取1,其余变量均为0,这样的一组变量称为互相排斥的变量。在8个输入变量28=256个变量取值组合中,仅用到其中的8个,其余248个变量组合,均作为无关项出现。可以求出:Y2=X4+X5
12、+X6+X7Y1=X2+X3+X6+X7Y0=X1+X3+X5+X7与非门实现的83线普通编码器如下 2.优先编码器(优先编码器(Priority Encoder)优先编码允许多个有效输入信号同时存在,但根据事先设定的优先级别不同,编码器只接受输入信号中优先级别最高的编码请求,而不响应其他的输入信号。【例例3.8】设计一个8421BCD优先编码器,设大数优先级别高。解解 该优先编码器具有十个输入端,代表十进制数09,用X0X9表示;有四个输出端,代表对应输入的8421码,用A、B、C、D表示。输入十进制数越大,其优先级别越高。设输入、输出均为高电平有效,该优先编码器真值表如下。输入变量输出变量
13、X9X8X7X6X5X4X3X2X1X0ABCD00000000010000000000001 000100000001 00100000001 0011000001 010000001 01010001 0110001 011101 10001 1001根据真值表,可以得到输出A、B、C、D的表达式 83线优先编码器74LS14874LS148具有八位输入,三位输出。均为低电平有效。电路增加了部分使能端(Enable Pin):使能输入端 (低电平有效)、使能输出端 EO(高电平有效)、优先标志端 (低电平有效)。74LS148功能表功能表 输入变量输出变量11111101111111111
14、110011111110111010111111011001011111010101011110100010111001101011001001010001010000001【例例3.9】利用74LS148构成164线优先编码器。解解 将两块83线优先编码器74LS148通过使能端连接,并辅以必要的门电路,即可完成164线优先编码功能,见下图。电路工作过程如下:当 中有低电平输入时,(H)块工作。此时,EOH=1,。由于EOH=1,(L)块不工作,其输出 均为1。例如:当输入 =0时,(L)块不工作,(H)块 的 。电路总输出为 。当 全为高电平输入时,(H)块不工作。其输 出 ,此时,EOH
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 中职 数字电路第3章 组合逻辑电路电子课件 数字电路 组合 逻辑电路 电子 课件
限制150内