电子技术基础与实训 教学课件 作者 黎兆林 第5章 组合逻辑电路.ppt

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1、第5章组合逻辑电路按照电路结构和逻辑功能的特点，通常将数字电路分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。组合逻辑电路（简称组合电路）的稳定输出仅取决于同一时刻电路的输入状态，而与电路以前的状态无关。电路具有以下特点：（1）数字信号是单向传输的，即只有从输入到输出的传递，没有从输出到输入的反馈。（2）电路完全由逻辑门构成，没有记忆单元。本章介绍组合电路的分析和设计方法，以及典型组合电路的基本功能与应用。5.1组合逻辑电路的分析与设计知识点：组合逻辑电路的分析和设计方法。技能点：初步掌握组合逻辑电路的分析和设计方法。5.1.1组合逻

2、辑电路的分析分析一个已知的逻辑电路，是为了确定电路输出与输入之间的逻辑关系（电路的逻辑功能），并对电路的性能进行评价。基本步骤如下：根据已知逻辑图→写出逻辑表达式→化简逻辑式→列出真值表→分析逻辑功能。例5.1分析图5.1所示电路的逻辑功能。解：（1）写出逻辑表达式，显然有：图5-1例5.1逻辑电路E=H=G=Y==（2）化简逻辑表达式Y===AB＋BC＋AC（3）根据逻辑表达式，列出真值表，如表5-1所示。（4）逻辑功能描述。从表5-1可知，当3个输入变量A、B、C中有2个或3个为1时，输出状态Y为1，否则输出为0。显然，

3、这个电路实际上是一种3人表决用的组合电路：即只要有2票或3票同意，表决就通过。输入输出ABCY00001111001100110101010100010111表5-1例5.1的真值表5.1.2组合逻辑电路的设计根据所给定的逻辑功能，画出能实现该功能的逻辑电路图，是逻辑电路设计的任务。基本步骤为：1）根据设计要求，确定输入变量（条件）、输出变量（结果），分析它们之间的逻辑关系。2）根据所确定的逻辑关系，列出输入变量与输出变量之间的真值表。3）根据真值表写出逻辑表达式并化简。4）根据化简后的逻辑表达式画出逻辑电路图。例5.2交通

4、信号灯有红、绿、黄3种，3种灯分别单独工作或黄、绿灯同时工作时均属正常情况，其它状态则为故障，要求出现故障时输出报警信号。试用与非门设计一个交通灯故障报警控制电路。解:（1）以输入变量A、B、C分别表示红、绿、黄3种灯，灯亮时其值为1、灯灭时为0；输出报警信号用Y表示，交通灯出现故障时Y为1、否则为0。（2）根据逻辑功能要求，列出真值表，如表5-2所示。（3）写出逻辑表达式并化简，然后将最简与或表达式转换为与非表达式。Y=ABC+ABC+ABC+ABC=ABC+AB+AC=（4）根据逻辑表达式，画出逻辑图，如图5.2所示。输

5、入输出ABCY00001111001100110101010110000111表5-2例5.2的真值表思考题：（1）组合逻辑电路有哪些特点？（2）什么叫组合逻辑电路的分析？（3）组合逻辑电路的设计一般分为哪几步完成？图5-2例5.2逻辑电路图5.2常用的组合逻辑电路知识点：（1）常用组合逻辑电路的基本功能、逻辑符号、真值表。（2）典型组合逻辑电路的引脚功能以及使用方法。技能点：掌握典型组合逻辑电路的使用方法。5.2.1加法器和数值比较器1、加法器实现二进制加法运算的逻辑电路称为加法器。（1）半加器只能将两个1位二进制数A、B

6、进行求和的运算，称为半加；实现半加运算的电路称为半加器。半加运算的结果有本位和S以及进位C。半加器的逻辑符号如图5-3所示，真值表如表5-3所示。（2）全加器两个1位二进制数相加，若同时考虑来自低位的进位，称为全加，实现全加功能的电路称为全加器。其逻辑符号如图5-4所示，其中Ci-1为低位来的进位。真值表如表5-4所示。输入输出ABSC0000011010101101输入输出AiBiCi-1SiCi0000000110010100110110010101011100111111图5-4全加器逻辑符号图5-3半加器逻辑符号表5

7、-3半加器的真值表表5-4全加器的真值表（3）集成加法器把多个全加器适当连接构成多位全加器，可以实现多位二进制的求和运算，实际应用中多采取集成加法器。常见的CMOS中规模集成4位超前进位加法器CD4008引脚排序图如图5-5所示。其可以实现两个4位二进制数A3A2A1A0与B3B2B1B0的并行相加，其中的CIN输入来自低位的进位、COUT输出向高位的进位，用以级连多片电路实现多位二进制数的求和。利用集成全加器可将4位二进制代码变换为8421BCD码。若二进制数Q3Q2Q1Q0小于或等于9时，正好是8421BCD码，电路结果

8、无需修正；若累计的二进制数大于9（如二进制数为1010～1111）时，则为非8421BCD码，此时该数加上0110即可变成8421BCD码。二进制数1010～1111转换为8421BCD码的修正条件为：Q3Q2＋Q3Q1，如果要用与非门来实现代码转换，可将修正条件变换为：Q3Q2＋Q3Q1