组合逻辑电路
实验报告组合逻辑电(3篇)

第1篇一、实验目的1. 理解组合逻辑电路的基本概念和组成原理;2. 掌握组合逻辑电路的设计方法;3. 学会使用逻辑门电路实现组合逻辑电路;4. 培养动手能力和分析问题、解决问题的能力。
二、实验原理组合逻辑电路是一种在任意时刻,其输出仅与该时刻的输入有关的逻辑电路。
其基本组成单元是逻辑门,包括与门、或门、非门、异或门等。
通过这些逻辑门可以实现各种组合逻辑功能。
三、实验器材1. 74LS00芯片(四路2输入与非门);2. 74LS20芯片(四路2输入或门);3. 74LS86芯片(四路2输入异或门);4. 74LS32芯片(四路2输入或非门);5. 逻辑电平转换器;6. 电源;7. 连接线;8. 实验板。
四、实验步骤1. 设计组合逻辑电路根据实验要求,设计一个组合逻辑电路,例如:设计一个3位奇偶校验电路。
2. 画出逻辑电路图根据设计要求,画出组合逻辑电路的逻辑图,并标注各个逻辑门的输入输出端口。
3. 搭建实验电路根据逻辑电路图,搭建实验电路。
将各个逻辑门按照电路图连接,并确保连接正确。
4. 测试电路功能使用逻辑电平转换器产生不同的输入信号,观察输出信号是否符合预期。
五、实验数据及分析1. 设计的3位奇偶校验电路逻辑图如下:```+--------+ +--------+ +--------+| | | | | || A1 |---| A2 |---| A3 || | | | | |+--------+ +--------+ +--------+| | || | || | |+-------+-------+||v+--------+| || F || |+--------+```2. 实验电路搭建及测试根据逻辑电路图,搭建实验电路,并使用逻辑电平转换器产生不同的输入信号(A1、A2、A3),观察输出信号F是否符合预期。
(1)当A1=0,A2=0,A3=0时,F=0,符合预期;(2)当A1=0,A2=0,A3=1时,F=1,符合预期;(3)当A1=0,A2=1,A3=0时,F=1,符合预期;(4)当A1=0,A2=1,A3=1时,F=0,符合预期;(5)当A1=1,A2=0,A3=0时,F=1,符合预期;(6)当A1=1,A2=0,A3=1时,F=0,符合预期;(7)当A1=1,A2=1,A3=0时,F=0,符合预期;(8)当A1=1,A2=1,A3=1时,F=1,符合预期。
第4章 组合逻辑电路

25
4.3 编码器
主要内容:
编码器的概念 由门电路构成的三位二进制编码器 由门电路构成的二-十进制编码器 优先编码器的概念 典型的编码器集成电路74LS148及74LS147
26
4.3.1 编码器的概念
在数字电路中,通常将具有特定含义的信息( 数字或符号)编成相应的若干位二进制代码的过程 ,称为编码。实现编码功能的电路称为编码器。 编码器功能框图如下图所示。
A B C D 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
F 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1
30
根据上述各表达式可直接画出3位二进制编码 器的逻辑电路图如图所示。
31
2.优先编码器
优先编码器事先对输入端进行优先级别排序,在任何时 刻仅对优先级别高的输入端信号响应,优先级别低的输入端 信号则不响应。如图所示是8-3线优先编码器74LS148的逻辑 符号和引脚图。功能表见表4-10(P86)。
13
4.2.2组合逻辑电路的设计举例
1.用与非门设计组合逻辑电路 例4-4 用与非门设计一个三变量“多数表决电路”。 解:(1)进行逻辑抽象,建立真值表: 用A、B、C表示参加表决的输入变量,“1”代表 赞成,“0”代表反对,用F表示表决结果,“1”代表 多数赞成,“0”代表多数反对。根据题意,列真值表。
15
16
2.用或非门设计组合逻辑电路
例4-6 用或非门设计例4-5(见课本)的逻辑电路。 F(A,B,C,D)=∑m(3,7,11,13,15)
组合逻辑电路分析

组合逻辑电路分析
1.1 组合逻辑电路的定义
Fi fi ( X1, X 2 , X n )
输 入
X1 X2
信
号 Xn
组合逻辑 电路
( i=1,2,…,m)
F1 输 F2 出信
号 Fm
图4-1 组合逻辑电路框图
特点
由逻辑门电路组成 输出与输入之间不存在反馈回路
1.1 组合逻辑电路的定义
Y1 A Y3 Y1 Y2 A B
Y2 B Y4 A B
A
B
Y
0
0
1
0
1
0
1Leabharlann 0011
1
Y Y3 Y4
(4)该电路实现的是同或逻辑功能。
2.多输出组合逻辑电路的分析 【例4-2】已知逻辑电路如图4-3所示,分析该电路的逻辑功能。
图4-3 多输出组合逻辑电路图(来自QuartusII)
解:(1)写出所有输出逻辑函数表达式,并对其进行化简。
1.3 组合逻辑电路分析
1.单输出组合逻辑电路的分析
【例4-1】已知逻辑电路如图4-2所示,分析该电路逻辑功能。
A
Y1 Y3
Y
B
Y2
Y4
图4-2 单输出组合逻辑电路图
(2)化简逻辑电路的输出函数表达式:
Y Y3 Y4 A B A B
(3)列出真值表 表4-1 例4-1 真值表
解:(1)写出各输出的逻辑函数表达式:
1
1
0
1
1
L1
L2
L3
0
1
0
0
0
1
1
0
0
0
1
0
(3)逻辑功能说明。 该电路是一位二进制数比较器,
电子技术 数字电路 第3章 组合逻辑电路

是F,多数赞成时是“1”, 否则是“0”。
0111 1000 1011
2. 根据题意列出真值表。
1101 1111
(3-13)
真值表
ABCF 0000 0010 0100 0111 1000 1011 1101 1111
3. 画出卡诺图,并用卡 诺图化简:
BC A 00
00
BC 01 11 10
010
3.4.1 编码器
所谓编码就是赋予选定的一系列二进制代码以 固定的含义。
一、二进制编码器
二进制编码器的作用:将一系列信号状态编制成 二进制代码。
n个二进制代码(n位二进制数)有2n种 不同的组合,可以表示2n个信号。
(3-17)
例:用与非门组成三位二进制编码器。 ---八线-三线编码器 设八个输入端为I1I8,八种状态,
全加器SN74LS183的管脚图
14 Ucc 2an 2bn2cn-1 2cn
2sn
SN74LS183
1 1an 1bn 1cn-11cn 1sn GND
(3-39)
例:用一片SN74LS183构成两位串行进位全加器。
D2
C
D1
串行进位
sn
cn
全加器
an bn cn-1
sn
cn
全加器
an bn cn-1
1 0 1 1 1 AB
AC
F AB BC CA
(3-14)
4. 根据逻辑表达式画出逻辑图。 (1) 若用与或门实现
F AB BC CA
A
&
B
C
&
1 F
&
(3-15)
(2) 若用与非门实现
第9章组合逻辑电路

P1 A
P2 B C
P3 BC P4 P1 P2 A(B C)
P5 A P3 ABC
Y P4 P5 A(B C) ABC
(2)用卡诺图化简输出函数表达式。
Y A(B C) ABC A(B C) ABC AB AC AB AC
0
1
0
0
1
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
1
0
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
表9.2 真值表
9.1.3组合逻辑电路的设计
(3)由真值表写出输出变量函数表达式并化简:
Y ABC ABC ABC ABC AB BC AC (4)画出逻辑电路如图9.2所示。
AB
C 00 01 11 10
A
00 0 1 0
(1)确定输入、输出变量,定义逻辑状态的含义。
设A、B、C代表三个人,作为电路的三个输入变量,当A、 B、C为1时表示同意,为0表示不同意。将Y设定为输出变 量,代表决意是否通过的结果,当Y为1表示该决意通过, 当Y为0表示决意没有通过。
(2)根据题意列出真值表,如表9.2所示。
A
B
C
Y
0
0
0
0
0
• (2)根据真值表写逻辑表达式,并化简成最简“与或” 逻辑表达式。
• (3)选择门电路和型号。 • (4)按照门电路类型和型号变换逻辑函数表达式 • (5)根据逻辑函数表达式画逻辑图。
• 例9.2 设计一个三人表决器电路,当两个或两个以上的人 表示同意时,决意才能通过。 解:根据组合逻辑电路的设计方法,可按如下步骤进行。
第3章-组合逻辑电路

例:3位二进制(3线-8线)译码器框图如下所示:
图3.3.5
3线-8线译码器框图
二进制译码器可采用二极管与门阵列或三极管集 成门电路等构成。
(1)二极管与门阵列译码器电路 0(0V) 1(3V)
表3-3-4
74LS42功能表
74LS42逻辑电路图及各输出表达式如下所示:
Y 0 Y 1 Y 2 Y 3 Y 4 Y5 Y 6 Y 7 Y8 Y9 A 3 A 2 A1 A 0 A 3 A 2 A1 A 0 A 3 A 2 A1 A 0 A 3 A 2 A1 A 0 A 3 A 2 A1 A 0 A 3 A 2 A1 A 0 A 3 A 2 A1 A 0 A 3 A 2 A1 A 0 A 3 A 2 A1 A 0 A 3 A 2 A1 A 0
Y3
Y2
Y1
Y0
§3.3 若干常用的组合逻辑电路
目前,一些常用的逻辑电路已经制成了中、小 规模集成化电路产品。
§3.3.1 编码器(Encoder)
“编码”:即为了区分一系列不同的事物,将其 中的每个事物用一个二值代码表示。 编码器的逻辑功能:把输入的每一个高、低电平 信号变成一个对应的二进制代码。
第三章
Chapter 3
组合逻辑电路
Combinational Logic Circuit
本章主要内容
第一节 第二节 第三节 概述 组合逻辑电路的分析和设计方法 若干常用组合逻辑电路
§3.3.1 编码器(Encoder) §3.3.2 译码器(Decoder) §3.3.3 数据分配器(Demultiplexer)
数字逻辑与计算机组成 第3章 组合逻辑电路

硬件资源:7个4输入与门、1个7输入或门
10
1.4 组合逻辑电路设计
利用布尔代数化简, 以减少逻辑门数和输入端数 X·Y+X·Y’=X
F = SN3N2N1N0(1,2,3,5,7,11,13) =N3’N0+N3’ N2’ N1 N0’+N3 N2’ N1 N0+N3 N2 N1’ N0
非法值 • 信号值不能被有效识别为高电平或低电平,处于不确定状态。 例如:下图中的信号X
不管A是0还是1,F结点都会同时 被高电平和低电平驱动,可能导 致在F结点处之间有较大电流流动 ,使电路发热而被损坏
16
1.5 无关项、非法值和高阻态
例:设计一个检测电路,当NBCD(8421)码数值大于5时,输出为1
最简输出表达式
函数转换:独立逻辑门、中间组件、可编程器件
画出逻辑电路图 逻辑器件的标准符号,输入、输出信号、器件标识
评价电路
电路分析:功能、缺陷、电气特性等
9
1.4 组合逻辑电路设计
例1:素数检测器的设计
列出真值表
• 4-bit input, N3N2N1N0
写出最小项表达式 F = SN3N2N1N0(1,2,3,5,7,11,13)
输出变量:故障信号F 正常工作为0,发生故障为1
故障状态 真 值 表 RY G F
0 0 01 0 0 10 0 1 00 0 1 11 1 0 00 1 0 11 1 1 01 1 1 11
13
1.4 组合逻辑电路设计
逻辑抽象结果
真值表
RY G F
000 1 001 0 010 0 011 1 100 0 101 1 110 1 111 1
每个输入端和输出端只有高电平、
《数字电子技术》第3章 组合逻辑电路

Y3 ≥1 I9 I8
Y3
I2I3I6I7
&
Y0 I1 I3 I5 I7 I9
I1I3I5I7I9
I9 I8
逻辑图
Y2
Y1
Y0
≥1
≥1
≥1
I7I6I5I4
I3I2
(a) 由或门构成
Y2
Y1
I1 I0 Y0
&
&
&
I7I6I5I4
I3I2
(b) 由与非门构成
A
消除竞争冒险
B
C
Y AB BC AC
2
& 1
1
3
&
4
&
5
≥1
Y
3.2 编码器
编码
将具有特定含义的信息编 成相应二进制代码的过程。
编码器(即Encoder)
实现编码功能的电路
被编 信号
编 码 器
编码器
二进制编码器 二-十进制编码器
二进制 代码 一般编码器
优先编码器 一般编码器 优先编码器
(1) 二进制编码器
A B F AB AB B
&
&
00
1
01
0
C
&
F &
10 11
0F AABA BC1 AB &
1
AAB BC AB
(4)分析得出逻辑功A能 A B B C AB
A =1
同或逻辑 AB AB B
F
F AB AB A☉B
3.1.3 组合逻辑电路的设计
组合逻辑电路的设计就是根据给出的实际逻 辑问题求出实现这一关系的逻辑电路。
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Y2 A2 A1 A0 m2 Y3 A2 A1A0 m3
Y6 A2 A1A0 m6 Y7 A2 A1A0 m7
3. 5. 2二进制译码器的应用
一、用译码器实现组合逻辑电路
因为n个输入变量的二进制泽码器的输出为其对应的2n个最小 项(或最小项的反),而任一逻辑函数均可表示为最小项表达 式(即标准与或式)的形式,故利用二进制泽码器和门电路可 实现单输出或多输出组合逻辑电路的设计。使用方法为:当泽 码器的输出为低电平有效时,选用与非门;当泽码器的输出为 高电平有效时,选用或门。
(4) 分析电路的逻辑功能。由真值表可以看出:当A, B输入状 态相同时,Y=0;当A同时,Y=1。故此电路具有异或门的逻 辑功能,所以该电路是由4B输入状态不个与非门构成的异或 逻辑电路。
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3.2 组合逻辑电路的分析
「例3.2.2]已知组合逻辑电路如图3.2.2所示,试分析该电路 的逻辑功能。
当输入A3=1时,低位片CT74LS138(1)因A3 =1而禁止泽码, 输出 Y0 ~ Y7 均为高电平1,高位片CT74LS138(2)工作,这时 输入A3A2A1A0 ,在1000~1111之间变化时, Y8 ~ Y15 对应的输 出端输出有效的低电平0。
中,I 7的优先级别最高,I6 次之,其余依此类推,I 0 的级别最 低。
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3. 4 编码器
也就是说,当 I7 =0时,其余输入信号不沦是0还是1都不起作 用,电路只对 I 7 进行编码,输出 Y2Y1Y0 = 000,此码为反码,其 原码为111,其余类推。可见,这8个输入信号优先级别的高 低次序依次为 I 7、I 6、I 5、I 4、I 3、I 2、I1、I 0
3. 5. 1二进制译码器 将输入二进制代码按其原意转换成对应特定信号输出的逻辑
电路称为二进制泽码器。图3. 5. 1表示二进制泽码器的方框图, 它有n个输入变量(即n位的二进制代码输入),2n个输出变量, 每一组输入代码唯一对应一个输出代码。
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3. 5 译码器
下面以3位二进制泽码器为例,分析泽码器的电路结构和工作 原理。
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3. 5 译码器
例3.5.1 试用CT74LS138实现逻辑函数 Y AC AB 解:(1)写出函数的最小项表达式
Y ABC ABC ABC ABC m1 m3 m4 m5 m1 m3 m4 m5
(2)令A=A2 、 B=A1、C=A0,则上式可以写为
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3.2 组合逻辑电路的分析
(2) 将得到的输出表达式整理成一般与或式。
Y Y2 gY3 AgABgBgAB A( A B) B( A B)
AB AB
(3) 根据逻辑函数式列出真值表。将2个输入变量的各种取值 组合一一列出,并填写对应的输出变量的值,如表3. 2. 1所 示。
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3. 5 译码器
可看出,3线--8线泽码器的8个输出逻辑函数为8个不同的最 小项,即为3个输入二进制代码变量的全部最小项,所以把这 种泽码器称为全泽码器,又称最小项泽码器。
根据表达式画出逻辑电路图,如图3. 5. 2所示。 CT74LS138是由TTL与非门组成的3线--8线泽码器,它的逻
在数字系统中,要表示的信息量越多,二进制代码的位数就 越多。n位二进制代码有2n个状态,可以表示2n个信息。对N 个输入信号进行编码时,可根据公式2n≧N来确定二进制代 码的位数。
常用的编码器有二进制编码器、二一十进制编码器、优先编 码器等。
3. 4. 1二进制编码器 二进制编码器是将2n个输入信号转换成n位二进制代码输出的
当输入A3=0时,低位片CT74LS138 (1)工作,当输入 A3A2A1A0在0000~0111之间变化时, Y0 ~ Y7对应的输出端输 出有效的低电平0,而此时高位片CT74LS138(2)因A3=0,被 禁止泽码,输出 Y8 ~ Y15 为高电平1。
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3. 5 译码器
第3章 组合逻辑电路
3.1 概述 3.2 组合逻辑电路的分析 3.3 组合逻辑电路的设讨 3.4 编码器 3.5 译码器 3.6 数据选择器 3.7 数据分配器 3.8 加法器 3.9 数值比较器 3.10 组合逻辑电路中的竞争与冒险
3.1 概述
组合逻辑电路的功能特点是:电路在任意时刻的输出状态只取 决于该时刻的输入状态,而与电路的原有状态没有关系。
解:(1)根据逻辑电路写出输出函数的表达式。
Y1 A B Y Y1gC
(2)将表达式整理成一般与或式。
Y ABC (AB AB) e C ABC ABC ABC ABC
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3.2 组合逻辑电路的分析
(3)根据逻辑函数式列出真值表,如表3.2.2所示。 (4)根据真值表分析电路的功能。 由真值表可以看出:当A, B, C输入端中有偶数个1时,输出
Y=1;当A,B, C输入端中有奇数个1时,输出Y=0。故该电路是 3位的判偶电路,又称为偶校验电路。
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3. 3 组合逻辑电路的设计
3. 3.1 组合逻辑电路的设计步骤 1.分析设计要求,确定逻辑变量 2.根据设计要求列出真值表 3.简化和变换逻辑表达式 4.画出逻辑电路图
3. 3. 2 组合逻辑电路的设计举例 例3. 3.1 我们设计一个三人表决电路,最少二人同意结果才可
Y Y1 Y3 Y4 Y5
(3)画出对应的逻辑函数的电路图,如图3. 5. 4所示。
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3. 5 译码器
如果本题采用高电平输出有效的泽码器设计时,则表达式可 写为
Y=Y1+Y3+Y4+Y5
则其对应的逻辑函数的电路图如图3. 5. 5所示。
二、二进制译码器的扩展
图3. 5. 7所示为两片CT74 LS138构成4线--16线泽码器, CT74LS138(1)为低位片,CT74LS138(2)为高位片。
题意要求用与非门实现,故将最简与或表达式变换为与非一 与非式,得 Y BC AC AB AB BC AC
(4)画出对应的逻辑电路图,如图3.3.2所示。
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3. 4 编码器
数字系统中存储或处理的信息常常是用二进制码表示的。将 具有特定意义的信息编成相应的二进制代码的过程称为编码。 实现编码功能的逻辑电路称为编码器。
组合逻辑电路的结构特点是:由门电路构成,电路中没有记忆 单元,只存在从输入到输出的通路,没有反馈回路。组合逻 辑电路可以有一个或多个输入端,也可以有一个或多个输出 端.
组合逻辑电路功能的描述方法主要有:逻辑表达式、真值表、 卡诺图和逻辑电路图等。
研究组合逻辑电路的主要任务是: (1) 分析已给定组合电路的逻辑功能。 (2) 根据命题要求,设计组合逻辑电路。 (3) 掌握常用中规模集成电路的逻辑功能,选择和应用到工程 实际中去。
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3. 4 编码器
图3. 4. 3所示为8线一3线优先编码器CT74LS148的逻辑功能 示意图。其真值表如表3. 4. 3所示。
为了便于级联扩展,CT74LS148优先编码器增加了使能端 S
(低电平有效)和优先扩展端 YEX 和 YS 。当 S 1时,电路处
于禁止状态,即禁止编码,输出均为高电平;当 S 0 时,电
Y3 I8 I9 I8 I9 Y2 I4 I5 I6 I7 I4 I5 I6 I7 Y1 I2 I3 I6 I7 I2 I3 I6 I7 Y1 I1 I3 I5 I7 I9 I1 I3 I5 I7 I9
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3. 4 编码器
逻辑电路。
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3. 4 编码器
3.4.2二一十进制编码器 二一十进制编码器是将十进制的10个数码n~9编成二进制代
码的逻辑电路。这种二进制代码又称为二一十进制代码,简 称BCD码。该编码器有10个输入端,4个输出端,是10线--4 线编码器,真值表如表3.4.2所示。 根据真值表得10线--4线编码器对应的输出逻辑函数表达式如 下:
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3. 5 译码器
泽码是编码的逆过程,它的功能是将具有特定含义的二进制 代码转换成对应的输出信号。具有泽码功能的逻辑电路称为 泽码器。泽码器可分为两种类型。一种是将输入代码转换成 与之唯一对应的特定信号,如二进制泽码器、二一十进制泽 码器。另一种是将一种输入代码转换成另一种代码的输出, 如显示泽码器。
路处于编码状态,即允许编码。只有当 I7 ~ I0 全为1时,YS 才 为0,其余情况 YS 均1,故 YS 0 表示“电路工作,但无
编码输入”;当I7 ~ I0
至少有1个为有效电平时YE,X 0
,
表示“电路工作,且有编码输入”。
当 S 0 时,根据不同的优先级别输出对应的编码。在 I7 ~ I0
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3.2 组合逻辑电路的分析
3.2.2 组合逻辑电路的分析举例 已知组合逻辑电路如图3.2.1所示,试分析该电路的逻辑功能。 解: (1)根据逻辑电路逐级写出各逻辑门的表达式,最后写出输出
函数的表达式。
Y1 AB Y2 AgY1 AgAB Y3 BgY1 BgAB Y Y gY AgABgBgAB
辑功能示意图如图3. 5. 3所示。 CT74LS138功能如表3. 5. 2所示。 由真值表可知,当电路工作时,输出低电平有效,其表达式
如下所示。
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3. 5 译码器
Y0 A2 A1A0 m0 Y4 A2 A1A0 m4
Y1 A2 A1A0 m1 Y5 A2 A1A0 m5
3位二进制泽码器有3个输入端A2、A1、A0,23 = 8个输出端 Y0~Y7,故称3线--8线泽码器。其真值表如表3. 5. 1所示。
根据真值表写出各输出表达式为: