電工學(xué)-第12章組合邏輯電路教材

第12章組合邏輯電路12.1集成基本門電路

12.2集成復(fù)合門電路

12.3組合邏輯電路的分析

12.4組合邏輯電路的設(shè)計(jì)

12.5編碼器

12.6譯碼器

*12.7

通用陣列邏輯

下一章上一章返回主頁1一、或門電路

12.1集成基本門電路＋UABF≥1ABF01110

00

1101

1A

BF

真值表F＝A＋BA＋0

=

AA＋1

=

1A＋A

=

AA＋A=1或運(yùn)算（邏輯加）或邏輯和或門2大連理工大學(xué)電氣工程系信號(hào)輸入端信號(hào)控制端當(dāng)B=0

時(shí)，F(xiàn)=A門打開當(dāng)B=1

時(shí)，F(xiàn)=1

門關(guān)閉

或門還可以起控制門的作用≥1ABF3大連理工大學(xué)電氣工程系信號(hào)輸入端信號(hào)控制端當(dāng)B=0

時(shí)，F(xiàn)=A門打開當(dāng)B=1

時(shí)，F(xiàn)=1

門關(guān)閉

或門還可以起控制門的作用≥1ABF4大連理工大學(xué)電氣工程系例12.1.1下圖所示為一保險(xiǎn)柜的防盜報(bào)警電路。保險(xiǎn)柜的兩層門上各裝有一個(gè)開關(guān)S1和S2。門關(guān)上時(shí)，開關(guān)閉合。當(dāng)任一層門打開時(shí)，報(bào)警燈亮，試說明該電路的工作原理。+5V≥1S1S21kΩ1kΩ30ΩEL分析：開關(guān)S1和S2任一個(gè)打開時(shí)，報(bào)警燈亮。5大連理工大學(xué)電氣工程系二、

與門電路F＝A·BA·0

=

0A·1

=

AA·A

=

A00010

0011011AB＋UFA

BF

真值表A·A=0&ABF與運(yùn)算（邏輯乘）與邏輯和與門6大連理工大學(xué)電氣工程系當(dāng)B=1

時(shí)，F(xiàn)=A門打開當(dāng)B=0

時(shí)，F(xiàn)=0

門關(guān)閉信號(hào)輸入端

與門也可以起控制門的作用&ABF信號(hào)控制端7大連理工大學(xué)電氣工程系三、

非門電路A＋UFR1AF0110F=A非運(yùn)算（邏輯非）A

F

真值表0=11=

0A=A

非邏輯和非門8大連理工大學(xué)電氣工程系12.2集成復(fù)合門電路TTL電路CMOS電路CT1000通用系列CC0000~CC4000CT2000高速系列CT4000低功耗系列CT30009大連理工大學(xué)電氣工程系一、

或非門電路F≥1AB10000

0011011A

BF真值表F

=

A＋B或非門10大連理工大學(xué)電氣工程系

CMOS或非門原理電路A=0，B=0，F(xiàn)=1

PMOS1

和PMOS2

導(dǎo)通NMOS1

和NMOS2

截止A=0，B=1，F(xiàn)=0PMOS1

和NMOS2導(dǎo)通NMOS1

和PMOS2

截止A=1，B=0，F(xiàn)=0NMOS1

和PMOS2導(dǎo)通PMOS1

和NMOS2截止A=1，B=1，F(xiàn)=0

PMOS1

和PMOS2

導(dǎo)通NMOS1

和NMOS2

截止

CMOS或非門NMOS2PMOS1PMOS2FANMOS1DDDDSSSS+UB11大連理工大學(xué)電氣工程系二、

與非門電路F&AB11100

0011011A

BF真值表F

=

A·

B

與非門12大連理工大學(xué)電氣工程系

TTL與非門原理電路A=0，B=0，A=0，B=1，A=1，B=0，F(xiàn)=1T1

處于飽和狀態(tài)T3

導(dǎo)通T2

和T4

處于截止?fàn)顟B(tài)A=1，B=1，T1和T3處于截止?fàn)顟B(tài)T2和T4處于飽和導(dǎo)通F=0

TTL與非門+5VT4RB1RC2RC3ABFT1T2T3RE23.6V0V13大連理工大學(xué)電氣工程系三、

三態(tài)與非門邏輯符號(hào)邏輯功能:F&ABE

ENE=0F=ZE=1

F=A·BE=1

F=ZE=

0

F=A·BF&ABE

EN14大連理工大學(xué)電氣工程系例12.2.1試?yán)门c非門來組成非門、與門和或門。(b)與門(c)或門(a)非門F=A·A=AF=A·B=A·BF=A·B=A+B解：&AF&&&FAB&&FAB15大連理工大學(xué)電氣工程系12.3組合邏輯電路的分析一、組合邏輯電路由輸入變量(即A和B)開始，逐級推導(dǎo)出各個(gè)門電路的輸出，最好將結(jié)果標(biāo)明在圖上。二、分析步驟(2)利用邏輯代數(shù)對輸出結(jié)果進(jìn)行變換或化簡。三、邏輯代數(shù)簡介

由門電路組成的邏輯電路叫組合邏輯電路。邏輯變量只取0、1

兩個(gè)值。16大連理工大學(xué)電氣工程系公式名稱公式內(nèi)容自等律A+0=AA·1=A0-1律A+1=1A·0=0重疊律A+A=AA

·A=A互補(bǔ)律A+

A=1A·A=0復(fù)原律A=A表12.3.1邏輯代數(shù)的基本公式（1）17大連理工大學(xué)電氣工程系公式名稱公式內(nèi)容交換律結(jié)合律分配律吸收律

反演律

(摩根定律)A+B=B+AA

·B=B·AA+(B+C)=B+(C+A)=C+(A+B)A·(B

·

C)=B

·(C

·

A)=C

·(A

·

B)A+(B·C)=(A+B)·(A+C)A

·(B

+

C)=(A·B)+(A·C)A+(A·B)=AA

·(A

+

B)=A

A·B=A+B

A+B=A·B

表12.3.1邏輯代數(shù)的基本公式（2）18大連理工大學(xué)電氣工程系B·AB0

0011011A·ABAB異或門F=A·ABB·AB=AB＋AB=A(A＋B)＋B(A＋B)=A·AB＋B·AB=Ａ

Ｂ例12.1分析圖示邏輯電路的功能。

0110A

BF真值表ABF&&&&A·AB·B·AB解：19大連理工大學(xué)電氣工程系F=AB+AB=AB+AB=A

B

異或門=1ABF1=1ABF

1F=1ABF

同或門=20大連理工大學(xué)電氣工程系名稱邏輯符號(hào)邏輯表達(dá)式或門與門非門或非門與非門表12.3.3常用門電路的邏輯符號(hào)和邏輯表達(dá)式≥1ABF&ABFF&ABF≥1AB1AFF=A＋BF=A·BF=A

F=

A·

B

F=

A＋B

21大連理工大學(xué)電氣工程系例12.3.1

分析圖示密碼鎖電路的密碼。S+5VABCDEF1F211

1

ABCDEF1=1·ABCDE=1——開鎖信號(hào)。10101=

1——報(bào)警信號(hào)。11111密碼為：10101。ABCDEF2=1·ABCDE解：

22大連理工大學(xué)電氣工程系12.4組合邏輯電路的設(shè)計(jì)一、半加器(1)根據(jù)邏輯功能列出真值表00101001ABFC00011011兩個(gè)一位二進(jìn)制數(shù)本位和進(jìn)位位

23大連理工大學(xué)電氣工程系(3)根據(jù)邏輯表達(dá)式畫出邏輯電路&CABF=1ABFCCO∑半加器(2)根據(jù)真值表寫出邏輯表達(dá)式本位和

進(jìn)位位

C=A

BF=AB+AB=

A

B24大連理工大學(xué)電氣工程系二、

全加器(1)根據(jù)邏輯功能列出真值表Ai

Bi

Ci-1Fi

Ci0001101101010101兩個(gè)n

位二進(jìn)制數(shù)中的一位本位和進(jìn)位位

0

0

10

10

0

110

0

10

111Fi

=Ai

BiCi－1＋AiBiCi－1＋AiBiCi－1＋AiBiCi－1Ci

=AiBiCi－1＋AiBiCi－1＋AiBiCi－1＋AiBiCi－1(2)根據(jù)真值表寫出邏輯表達(dá)式25大連理工大學(xué)電氣工程系(3)化簡或變換邏輯式

=(AiBi＋AiBi

)Ci－1=(Ai

Bi

)Ci－1=（Ai

Bi）

Ci－1=(Ai

Bi

)Ci－1+

AiBi

=

Ai

Bi

Ci－1

＋(AiBi＋AiBi

)Ci－1

＋(Ai

Bi

)Ci－1=(Ai

Bi

＋AiBi

)Ci－1＋AiBi

(Ci－1＋Ci－1)Fi

=AiBiCi－1＋AiBiCi－1＋AiBiCi－1＋AiBiCi－1Ci=AiBiCi－1＋AiBiCi－1＋AiBiCi－1＋AiBiCi－126大連理工大學(xué)電氣工程系(4)根據(jù)邏輯表達(dá)式畫出邏輯電路AiBiAi

Bi

Fi

Ci

COAiBi∑1(Ai

Bi

)

Ci－１(Ai

Bi

)

Ci－1CO∑Ci－1Fi

=

Ai

Bi

Ci－1Ci=（Ai

Bi）Ci－1+

AiBi

Ai

Bi

Ci－1Fi

Ci

∑CICO全加器全加器27大連理工大學(xué)電氣工程系

4位全加器邏輯圖：ΣΣΣΣCICOCICOCICOCICOF4F3F2F1C4C3C2C1C0A4B4A3B3A2B2A1B1

4位全加器邏輯圖28大連理工大學(xué)電氣工程系12.5編碼器控制信息編碼器二進(jìn)制代碼編碼器的分類可實(shí)現(xiàn)編碼功能的組合邏輯電路。普通編碼器優(yōu)先編碼器二進(jìn)制編碼器

二-十進(jìn)制編碼器

29大連理工大學(xué)電氣工程系一、普通編碼器每次只允許輸入一個(gè)控制信息的編碼器。

1.二進(jìn)制編碼器

將輸入信號(hào)編成二進(jìn)制代碼的電路。2n個(gè)n位編碼器高低電平信號(hào)二進(jìn)制代碼30大連理工大學(xué)電氣工程系當(dāng)n=2時(shí)，即為4線－2線編碼器：

四個(gè)需要編碼的信號(hào)

兩位二進(jìn)制代碼F1F2A0A1A2A3二進(jìn)制編碼器0001101

1輸入F1

F2A0A3A1A2

4線-2線編碼器31大連理工大學(xué)電氣工程系

2.二－十進(jìn)制編碼器（BCD碼）

十進(jìn)制數(shù)0~9：0000~1001

（8421BCD碼）例如十進(jìn)制數(shù)357用二進(jìn)制數(shù)表示為：

001101010111鍵控二－十進(jìn)制編碼器:輸入端：十個(gè)按鍵A0~A9輸出端：F1~F435732大連理工大學(xué)電氣工程系表12.5.2編碼器真值表A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9F4F3F2F10111111111

0000

10111111110001

110111111100101110111111

0011111101111101001111101111

010111111101110110

1111111011

0111

1111111101

10001111111110

1001編碼器表達(dá)式F1

=A1

A3

A5

A7

A9F2

=A2

A3

A6

A7

F3

=A4

A5

A6

A7

F4

=A8

A933大連理工大學(xué)電氣工程系編碼器電路A0&

≥1&G4&G1&G3&G21kΩ×10F4F3F1F2+5VSELA4A5A6A7A8A9A3A2A1G5G634大連理工大學(xué)電氣工程系當(dāng)有鍵按下時(shí)，S=1

燈亮當(dāng)所有鍵未按下時(shí)，S=0

燈不亮區(qū)分：當(dāng)所有鍵都未按下時(shí)，輸出

0000當(dāng)A0鍵按下時(shí)，輸出0000S=A0

·F1+F2+F3+F4

=A0

+F1+F2+F3+F435大連理工大學(xué)電氣工程系表12.5.2優(yōu)先權(quán)編碼器真值表如果同時(shí)有多個(gè)信號(hào)輸入，輸出的是數(shù)碼大的輸入信號(hào)對應(yīng)的代碼。二、優(yōu)先權(quán)編碼器A1A2A3A4A5A6A7A8A9F4F3F2F1111111111

11110111111111110?011111111101?

?

0111111

1100??

?

0111111011??

?

?01111

1010?

?

?

?

?

01111001?

?

?

?

?

?

011

1000?

?

?

?

?

?

?01

0111?

?

?

?

?

?

?

?

0

011036大連理工大學(xué)電氣工程系12.6譯碼器將具有特定含義的二進(jìn)制代碼變換成一定n位二進(jìn)制代碼輸入2n種狀態(tài)2n種輸出譯碼器二進(jìn)制數(shù)代碼按其編碼時(shí)的原意翻譯成對應(yīng)的信號(hào)輸出一、

二進(jìn)制譯碼器的輸出信號(hào)，以表示二進(jìn)制代碼的原意，這一實(shí)現(xiàn)譯碼功能的組合電路為譯碼器。過程稱為譯碼。37大連理工大學(xué)電氣工程系n=2時(shí)即為2

線－4線譯碼器：

F1＝E

A2Ａ1A2A1F1F2F3F4E

111F3＝E

A2Ａ1F2＝E

A2Ａ1

F4＝E

A2Ａ1?

?

00011011低電平譯碼

EA1

A2

F1

F2F3

F410功能表11110111101111011110=E+A1+A2=E+A1+A2譯碼器電路=E+A1+A2=E+A1+A238大連理工大學(xué)電氣工程系二、

顯示譯碼器1.數(shù)碼顯示器共陽極共陰極abcdefg＋UCCabcde

fg

LED顯示器的兩種接法abdefgcfgabedch39大連理工大學(xué)電氣工程系二、顯示譯碼器輸入輸出A4A3A2A1

abcdefg顯示0000

000100100011010001010110011110001001表12.6.2顯示譯碼器功能表1111110011000011011011111001011001110110