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          首页 第 6 章 组合逻辑电路(完整)

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          第 6 章 组合逻辑电路(完整)

          简介:本文档为《第 6 章 组合逻辑电路(完整)ppt》,可适用于财会税务领域

          EXIT组合逻辑电路EXIT第章 组合逻辑电路概 述组合逻辑电路中的竞争冒险加法器和数值比较器数据选择器与数据分配器译码器编码器组合逻辑电路的分析和设?#21697;?#27861;本章小结EXIT组合逻辑电路EXIT 概 述主要要求:掌握组合逻辑电路和时序逻辑电路的概念。了解组合逻辑电路的特点与描述方法。EXIT组合逻辑电路EXIT一、组合逻辑电路的概念  指任?#38382;?#21051;的输出仅取决于该时刻输入信号的组合而与电路原有的状态无关的电路。数字电路根据逻辑功能特点的不同分为  指任?#38382;?#21051;的输出不仅取决于该时刻输入信号的组合而且与电路原有的状态有关的电路。EXIT组合逻辑电路EXIT二、组合逻辑电路的特点与描述方法组合电路的描述方法主要有逻辑表达?#20581;?#30495;值表、卡诺图和逻辑图?#21462;XIT组合逻辑电路EXIT 组合逻辑电路的分析方法和设?#21697;?#27861;主要要求:理解组合逻辑电路分析与设计的基本方法。熟练掌?#31456;?#36753;功能的逻辑表达?#20581;?#30495;值表、卡诺图和逻辑图表示法及其相互转换。EXIT组合逻辑电路EXIT一、组合逻辑电路的基本分析方法分析思路:基本步骤:  根据给定逻辑电路找出输出输入间的逻辑关系从而确定电路的逻辑功能。EXIT组合逻辑电路EXIT例分析下图所示逻辑电路的功能。解:()写出输出逻辑函数式YY()分析逻辑功能  根据异或功能可列出真值表如右表也?#19978;?#27714;标?#21152;?#25110;式然后得真值表。后者是分析电路的常用方法下面介绍之。  通过分析真值表特点?#27492;得?#21151;能。  A、B、C三个输入变量中有奇数个时输出为否则输出为。因?#36865;?#31034;电路为三位判奇电路又称奇校验电路。EXIT组合逻辑电路EXIT初学者一般从输入向输出逐级写出各个门的输出逻辑?#20581;?#29087;练后可从输出向输入直接推出整个电路的输出逻辑?#20581;! ?#30001;Si表达式可知当输入有奇数个时Si=否则Si=。例分析下图电路的逻辑功能。解:()列真值表()写出输出逻辑函数式由Ci表达式可画出其卡诺图为:可列出真值表为()分析逻辑功能  将两个一位二进制数Ai、Bi与低位来的进位Ci相加Si为本位和Ci为向高位产生的进位。这种功能的电路称为全加器。EXIT组合逻辑电路EXIT二、组合逻辑电路的基本设?#21697;?#27861;设计思路:基本步骤:分析给定逻辑要求设计出能实现该功能的组合逻辑电路。分析设计要求并列出真值表→求最简输出逻辑?#20581;?#30011;逻辑图。  首先分析给定问题弄清楚输入变量和输出变量是哪些并规定它们的符号与逻辑取值(即规定它们?#38382;比?#20540;?#38382;比?#20540;)。然后分析输出变量和输入变量间的逻辑关?#30423;?#20986;真值表。  根据真值表用代数法或卡诺图法求最简与或式然后根据题中对门电路类型的要求将最简与或式变换为与门类型对应的最简?#20581;XIT组合逻辑电路EXIT下面通过例题学习如何设计组合逻辑电路(一)单输出组合逻辑电路设计举例例设计一个A、B、C三人表决电路。当表决某个提案时多数人同意则提案通过但A具有否决权。用与非门实现。解:()分析设计要求列出真值表  设A、B、C同意提案?#27604;?#20540;为不同意?#27604;?#20540;为Y表示表决结果提案通过则取值为否则取值为。可得真值表如右。()化简输出函数Y=ACAB用与非门实现并求最简与非式EXIT组合逻辑电路EXIT()根据输出逻辑式画逻辑图(二)多输出组合逻辑电路设计举例EXIT组合逻辑电路EXIT解:()求最简输出函数式Ci=AiBi()画逻辑图例试设计半加器电路。  将两个位二进制数相加而不考虑低位进位的运算电路称为半加器。()分析设计要求列真值表。EXIT组合逻辑电路EXIT  半加器电路能用与非门实现吗?用与非门实现的半加器电路为EXIT组合逻辑电路EXIT 编码器主要要求:理解编码的概念。理解常用编码器的类型、逻辑功能和使用方法。EXIT组合逻辑电路EXIT一、编码器的概念与类型编码  将具有特定含义的信息编?#19978;?#24212;二进制代码的过程。实现编码功能的电路EXIT组合逻辑电路EXIT二、二进制编码器  用n位二进制数码对n个输入信号进行编码的电路。由图可写出编码器的输出逻辑函数为由上式可列出真值表为原码输出被编信号高电平?#34892;А?#32447;–线编码器EXIT组合逻辑电路EXIT三、二-十进制编码器  将~十个十进制数转换为二进制代码的电路。又称十进制编码器。原码输出线–线编码器被编信号高电平?#34892;XIT组合逻辑电路EXIT四、优先编码器(即PriorityEncoder) 为?#25105;?#20351;用优先编码器?  ?#24066;?#21516;时输入数个编码信号并只对其中优先权最高的信号进行编码输出的电路。  普通编码器在任?#38382;?#21051;只?#24066;?#19968;个输入端请求编码否则输出发生混乱。EXIT组合逻辑电路EXIT二十进制优先编码器CTLS反码输出依次类推EXIT组合逻辑电路EXIT 译码器主要要求:理解译码的概念。掌握二进制译码器CTLS的逻辑功能和使用方法。理解其他常用译码器的逻辑功能和使用方法。掌握用二进制译码器实现组合逻辑电路的方法。EXIT组合逻辑电路EXIT一、译码的概念与类型译码是编码的逆过程。  将表示特定意义信息的二进制代码翻译出来。实现译码功能的电路EXIT组合逻辑电路EXIT二、二进制译码器  将输入二进制代码译?#19978;?#24212;输出信号的电路。译码输出高电平?#34892;?#35793;码输出低电平?#34892;?#32447;译码器电路与工作原理演示EXIT组合逻辑电路EXIT(一)线-线译码器CTLS简介(一)线-线译码器CTLS简介位二进制码输入端个译码输出?#35828;?#30005;平?#34892;А?#23454;物?#35745;珽XIT组合逻辑电路EXIT?#24066;?#35793;码器工作禁止译码输出逻辑函数?#20581; ?#20108;进制译码器能译出输入变量的全部取值组合?#35270;?#31216;变量译码器也称全译码器。其输出端能提供输入变量的全部最小项。EXIT组合逻辑电路EXIT(二)用二进制译码器实现组合逻辑函数EXIT组合逻辑电路EXIT由于有A、B、C三个变量故选用线线译码器。解:()根据逻辑函数选择译码器选用线线译码器CTLS并令A=AA=BA=C。()将函数式变换为标?#21152;?#25110;式()根据译码器的输出?#34892;?#30005;平确定需用的门电路EXIT组合逻辑电路EXIT()画连线图EXIT组合逻辑电路EXIT例试用译码器实现全加器。解:()分析设计要求列出真值表设被加数为Ai加数为Bi低位进位数为Ci。输出本位和为Si向高位的进位数为Ci。列出全加器的真值表如下:()选择译码器选用线–线译码器CTLS。并令A=AiA=BiA=Ci。()根据真值表写函数式EXIT组合逻辑电路EXIT()根据译码器的输出?#34892;?#30005;平确定需用的门电路()画连线图EXIT组合逻辑电路EXIT(三)译码器的扩展低位片高位片(三)译码器的扩展例如两片CTLS组成的线–线译码器。个译码输出端位二进制码输入端  低位码从各译码器的码输入端输入。STA不用应接?#34892;?#30005;?#20581;! ?#20316;线–线译码器使能?#35828;?#30005;平?#34892;АXIT组合逻辑电路EXITCTLS组成的线–线译码器工作原理EXIT组合逻辑电路EXIT三、二-十进制译码器  将BCD码的十组代码译成~十个对应输出信号的电路又称线–线译码器。BCD码输入端从高位到低位依次为A、A、A和A。个译码输出?#35828;?#30005;平?#34892;АXIT组合逻辑电路EXITEXIT组合逻辑电路EXIT四、数码显示译码器  将输入的BCD码译?#19978;?#24212;输出信号以驱动显示器显示出相应数字的电路。(一)数码显示译码器的结构和功能示意EXIT组合逻辑电路EXIT(二)数码显示器简介  数字设备中用得较多的为七?#38382;?#30721;显示器又称数码管。常用的有半导体数码显示器(LED)和液晶显示器(LCD)?#21462;?#23427;们由七段可发光的字段组合而成。七段半导体数码显示器(LED)显示的数?#20013;问紼XIT组合逻辑电路EXITVCCV串接限流电阻a~g和DP为低电平时才能点?#26009;?#24212;发光段。a~g和DP为高电平时才能点?#26009;?#24212;发光段。  共阳接法数码显示器需要配用输出低电平?#34892;?#30340;译码器。  共阴接法数码显示器需要配用输出高电平?#34892;?#30340;译码器。EXIT组合逻辑电路EXIT即液态晶体液晶显示器(LCD)点亮七?#25105;?#26230;数码管的方法与半导体数码管类似。  液晶显示原理:无外加电场作用时液晶分?#20248;?#21015;整齐入射的光线绝大部分被反射回来液晶呈?#35813;?#29366;态不显示数?#20540;?#22312;相应字段的电极上加电压时液晶中的导电正离子作定向运动在运动过程中不断?#19981;?#28082;晶分子破?#30423;?#28082;晶分子的整齐排列液晶对入射光产生散射而变成?#31246;?#28784;色于是显示出相应的数字。当外加电压断开后液晶分子又将?#25351;?#21040;整齐排列状态?#20013;?#38543;之消失。EXIT组合逻辑电路EXIT七段显示译码器消隐控制?#35828;?#30005;平?#34892;А?#30721;输入端译码驱动输出端高电平?#34892;АXIT组合逻辑电路EXIT?#24066;?#25968;码显示伪码  相应端口输出?#34892;?#30005;平使显示相应数字。输入BCD码禁止数码显示数码显示器结构及译码显示原理演示EXIT组合逻辑电路EXIT 数据选择器和数据分配器主要要求:理解数据选择器和数据分配器的作用。理解常用数据选择器的逻辑功能及其使用。掌握用数据选择器实现组合逻辑电路的方法。EXIT组合逻辑电路EXIT一、数据选择器和数据分配器的作用数据选择器:根据地址码的要求从多路输入信号中选择其中一路输出的电路又称多路选择器(Multiplexer简称MUX)或多路开关。多路输入一路输出地址码输入Y=DD  常用选、选、选和选等数据选择器。  数据选择器的输入信号个数N与地址码个数n的关系为N=nEXIT组合逻辑电路EXIT数据分配器:根据地址码的要求将一路数据分配到指定输出通道上去的电路。Demultiplexer简称DMUX一路输入多路输出地址码输入Y=DDEXIT组合逻辑电路EXIT二、数据选择器的逻辑功能及其使用 选数据选择器CTLS路数据输入?#35828;?#22336;信号输入端互补输出端使能?#35828;?#30005;平?#34892;?#36873;数据选择器电路与工作原理动画演示实物?#35745;珽XIT组合逻辑电路EXITEXIT组合逻辑电路EXIT因为若AAA=则因为若AAA=则Y=DY=DCTLS输出函数表达式=mDmDmDmDmDmDmDmDEXIT组合逻辑电路EXIT双选数据选择器CC  两个数据选择器的公共地址输入端。数据选择器的输出  数据选择器的数据输入、使能输入。  数据选择器的数据输入、使能输入。数据选择器的输出EXIT组合逻辑电路EXIT使能?#35828;?#30005;平?#34892;?#25968;据选择器的逻辑功能同理。EXIT组合逻辑电路EXITCC数据选择器输出函数式EXIT组合逻辑电路EXIT三、用数据选择器实现组合逻辑函数  由于数据选择器在输入数据全?#35838;?#26102;输出为地址输入变量全体最小项的和。例如选数据选择器的输出Y=mDmDmDmD  当D=D=D=D=时Y=mmmm。  当D~D为、的不同组合时Y可输出不同的最小项表达?#20581;?#32780;任?#25105;?#20010;逻辑函数都可表示成最小项表达?#20581; ?#24403;逻辑函数的变量个数和数据选择器的地址输入变量个数相同时可直接将逻辑函数输入变量?#34892;?#22320;接数据选择器的地址输入端。因此用数据选择器可实现任何组合逻辑函数。EXIT组合逻辑电路EXITCTLS有A、A、A三个地址输入端正好用以输入三变量A、B、C。例试用数据选择器实现函数Y=ABACBC。该题可用代数法或卡诺图法求解。Y为三变量函数故选用选数据选择器现选用CTLS。代数法求解解:()写出逻辑函数的最小项表达式()写出数据选择器的输出表达式()比较Y和Y′两式中最小项的对应关系()选择数据选择器令A=AB=AC=AEXIT组合逻辑电路EXIT()画连线?#25216;?#21487;得输出函数EXIT组合逻辑电路EXIT()选择数据选择器选用CTLS()画出Y和数据选择器输出Y?的卡诺图()比较逻辑函数Y?和Y的卡诺图设Y=Y?、A=A、B=A、C=A对比两张卡诺图后得()画连线图卡诺图法求解解:与代数法所得图相同EXIT组合逻辑电路EXIT加法器和数值比较器主要要求:理解加法器的逻辑功能及应用。了解数值比较器的作用。EXIT组合逻辑电路EXIT一、加法器(一)加法器基本单元EXIT组合逻辑电路EXITEXIT组合逻辑电路EXIT(二)多位加法器实现多位加法运算的电路  其低位进位输出端依次连?#26009;?#37051;高位的进位输入端最低位进位输入端接地。因此高位数的相加必须等到低位运算完成后才能进行这种进位方式称为串行进位。运算速度?#19979;! ?#20854;进位数直接由加数、被加数和最低位进位数形成。各位运算并行进?#23567;?#36816;算速度快。EXIT组合逻辑电路EXIT串行进位加法器举例EXIT组合逻辑电路EXIT超前进位加法器举例:CTLS相加结果读数为CSSSS位二进制加数B输入端位二进制加数A输入?#35828;?#20301;片进位输入端本位和输出端向高位片的进位输出EXIT组合逻辑电路EXIT二、数值比较器DigitalComparator又称数字比较器。用于比较两个数的大小。(一)位数值比较器输入输 出ABY(A>B)Y(A<B)Y(A=B)EXIT组合逻辑电路EXIT(二)多位数值比较器可利用位数值比较器构成比较原理:?#24188;?#39640;位开始逐?#36739;?#20302;位进行比较。例如比较A=AAAA和B=BBBB的大小:若A>B则A>B若A<B则A<B若A=B则需比较次高位。若次高位A>B则A>B若A<B则A<B若A=B则再去比较更低位。  依次类推直至最低位比较结束。EXIT组合逻辑电路EXIT组合逻辑电路中的竞争冒险主要要求:了解竞争冒险现象及其产生的原因和消除措施。EXIT组合逻辑电路EXIT一、竞争冒险现象及其危害  当信号通过导线和门电路时将产生时间延迟。因?#36865;?#19968;个门的一组输入信号由于它们在此前通过不同数目的门经过不同长度导线的传输到达门输入端的时间会有先有后这种现象称为竞争。  逻辑门因输入端的竞争而导致输出产生不应有的尖峰干扰脉冲的现象称为冒险。可能导致错误动作EXIT组合逻辑电路EXIT二、竞争冒险的产生原因及消除方法负尖峰脉冲冒险举例  可见在组合逻辑电路中当一个门电路(如G)输入两个向相反?#36739;?#21464;化的互补信号时则在输出端可能会产生尖峰干扰脉冲。正尖峰脉冲冒险举例理想考虑门延时理想考虑门延时EXIT组合逻辑电路EXIT  由于尖峰干扰脉冲的宽度很窄在可能产生尖峰干扰脉冲的门电路输出端与地之间接入一个容量为几十皮法的电容就可吸收掉尖峰干扰脉冲。消除冒险的方法:EXIT组合逻辑电路EXIT本章小结组合逻辑电路指?#25105;?#26102;刻的输出仅取决于该时刻输入信号的取值组合而与电路原有状态无关的电路。它在逻辑功能上的特点是:没有存储和?#19988;?#20316;用在电路结构上的特点是:由各?#32622;?#30005;路组成不含?#19988;?#21333;元只存在从输入到输出的通路没有反馈回路。EXIT组合逻辑电路EXIT组合逻辑电路的描述方法主要有逻辑表达?#20581;?#30495;值表、卡诺图和逻辑图?#21462;?组合逻辑电路的基本分析方法是:根据给定电路逐级写出输出函数式并进行必要的化简和变换然后列出真值表确定电路的逻辑功能。组合逻辑电路的基本设?#21697;?#27861;是:根据给定设计任务进行逻辑抽象列出真值表然后写出输出函数式并进行?#23454;?#21270;简和变换求出最简表达式从而画出最简(或称最佳)逻辑电路。EXIT组合逻辑电路EXIT以MSI组件为基本单元的电路设计其最简含义是:MSI组件个数最少?#20998;?#26368;少组件之间的连线最少。以逻辑门为基本单元的电路设计其最简含义是:逻辑门数目最少且各个逻辑门输入端的数目和电路的级数也最少没有竟争冒险。??用于实现组合逻辑电路的MSI组件主要有译码器和数据选择器。EXIT组合逻辑电路EXIT编码器、译码器、数据选择器、数据分配器、数值比较器和加法器等是常用的MSI组合逻辑部件学习时应重点掌握其逻辑功能及应用。数据选择器的作用是根据地址码的要求从多路输入信号中选择其中一路输出。数据分配器的作用是根据地址码的要求将一路数据分配到指定输出通道上去。EXIT组合逻辑电路EXIT译码器的作用是将表示特定意义信息的二进制代码翻译出来常用的有二进制译码器、二十进制译码器和数码显示译码器。编码器的作用是将具有特定含义的信息编?#19978;?#24212;二进制代码输出常用的有二进制编码器、二十进制编码器和优先编码器。数值比较器用于比较两个二进制数的大小。EXIT组合逻辑电路EXIT加法器用于实现多位加法运算其单元电路有半加器和全加器其集成电路主要有串行进位加法器和超前进位加法器。同一个门的一组输入信号到达的时间有先有后这种现象称为竞争。竞争而导致输出产生尖峰干扰脉冲的现象称为冒险。竞争冒险可能导致负载电路误动作应用中需加以注意。

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