第5讲 常用组合逻辑电路(1)
常见的组合逻辑电路
常见的组合逻辑电路一、引言组合逻辑电路是由多个逻辑门组成的电路，它们根据输入信号的不同组合，产生不同的输出信号。
在现代电子技术中，组合逻辑电路被广泛应用于数字电路、计算机系统、通信系统等领域。
本文将介绍几种常见的组合逻辑电路及其工作原理。
二、多路选择器（MUX）多路选择器是一种常见的组合逻辑电路，它具有多个输入端和一个输出端。
根据控制信号的不同，选择器将其中一个输入信号传递到输出端。
例如，一个4选1多路选择器有4个输入端和1个输出端，根据2个控制信号可以选择其中一个输入信号输出。
多路选择器常用于数据选择、多输入运算等场合。
三、译码器（Decoder）译码器是一种将输入信号转换为对应输出信号的组合逻辑电路。
常见的译码器有2-4译码器、3-8译码器等。
以2-4译码器为例，它有2个输入信号和4个输出信号。
根据输入信号的不同组合，译码器将其中一个输出信号置为高电平，其他输出信号置为低电平。
译码器常用于地址译码、显示控制等应用。
四、加法器（Adder）加法器是一种用于实现数字加法运算的组合逻辑电路。
常见的加法器有半加器、全加器等。
半加器用于两个1位二进制数的相加，而全加器用于多位二进制数的相加。
加法器通过多个逻辑门的组合，将两个二进制数进行相加，并输出相应的和与进位。
加法器广泛应用于数字电路、计算机算术单元等领域。
五、比较器（Comparator）比较器是一种用于比较两个数字大小关系的组合逻辑电路。
常见的比较器有2位比较器、4位比较器等。
以2位比较器为例，它有两组输入信号和一个输出信号。
当两组输入信号相等时，输出信号为高电平；当第一组输入信号大于第二组输入信号时，输出信号为低电平。
比较器常用于数字大小判断、优先级编码等应用。
六、编码器（Encoder）编码器是一种将多个输入信号转换为对应输出信号的组合逻辑电路。
常见的编码器有2-4编码器、8-3编码器等。
以2-4编码器为例，它有2个输入信号和4个输出信号。
组合逻辑电路
组合逻辑电路
组合逻辑电路，数字电路根据逻辑功能的不同特点，可以分成两大类，一类叫组合逻辑电路（简称组合电路），另一类叫做时序逻辑电路（简称时序电路）。
组合逻辑电路在逻辑功能上的特点是任意时刻的输出仅仅取决于该时刻的输入，与电路原来的状态无关。
所谓逻辑问题的描述，就是将文字描述的设计要求抽象为一个逻辑表达式。
通常的方法是：先建立输入输出逻辑变量的真值表，再由真值表写出逻辑表达式。
有些情况下，可由设计要求直接建立逻辑表达式。
数字电路分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两类，组合逻辑电路的特点是输出信号只是该时的输入信号的函数，与别时刻的输入状态无关，它是无记忆功能的。
组合逻辑电路
输出Y.～Y.为低电平0有效。代码1010～1111
没有使用，称为伪码。由上表可知，当输入伪
码1010～1111时，输出Y9～Y0都为高电平1， 不会出现低电平0。因此译码器不会产生错误译
码。
图13.7 二-十进制译码器逻辑图
1.3 译 码 器
10
1.3 译 码 器
11
1.3.3 BCD-7段显示译码器
二进制码器是用于把二进制 代码转换成相应输出信号的译码 器。常见的有2线-4线译码器、 3线-8线译码器和4线-16线译码 器等。如图13.5所示为集成3线 -8线译码器74LS138的逻辑图 。
图13.5 3线-8线译码器逻辑图
1.3 译 码 器
9
1.3.2 二-十进制译码器
将4位BCD码的10组代码翻译成0～9这10个
图1.11 数据选择器
1. 4选1数据选择器
图1.12所示为4选1数据选择器的逻辑图 ，A1、A0是地址端。D0～D3是4个数据端 ，ST是低电平有效的使能端，具有两个互 补输出端Y和Y。对于不同的二进制地址输 入，可按地址选择D0～D3中一个数据输出 。其功能如表13.8所示。
图1.12 4选1数据选择器逻辑图
1
1.1 组合逻辑电路的分析与设计
2
1.1.1 组合逻辑电路的分析方法
组合逻辑电路的分析是根据给定的逻辑电路图，弄清楚它的逻辑功 能，求出描述电路输出与输入之间的逻辑关系的表达式，列出真值表 。一般方法如下所述。
1）根据给定的逻辑电路的逻辑图，从输入端向输出端逐级写出各 个门对其输入的逻辑表达式，从而写出整个逻辑电路的输出对输入的 逻辑函数表达式。
2）利用逻辑代数运算法则化简逻辑函数表达式。 3）根据化简后的逻辑函数表达式，列出真值表，使逻辑功能更加 清晰。 4）根据化简后的逻辑函数表达式或真值表，分析逻辑功能。 下面通过一个例子说明组合逻辑电路的分析方法。
组合逻辑电路(电子技术课件)
组合逻辑电路•组合逻辑电路的概述•组合逻辑电路的分析•组合逻辑电路的设计•常用的组合逻辑电路在数字电路中，数字电路可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。
组合逻辑电路：输出仅由输入决定，与电路当前状态无关，电路结构中无反馈环路(无记忆)。
组合逻辑电路的概述1.特点(1)输入、输出之间没有反馈延迟通路；(2)电路中不含记忆元件；(3)电路任何时刻的输出仅取决于该时刻的输入，而与电路原来的状态无关。
2.描述组合电路逻辑功能的方法逻辑表达式、真值表、卡诺图、逻辑图、波形图。
组合逻辑电路的分析[例] 试分析下列组合逻辑电路的功能。
[例] 试分析下列组合逻辑电路的功能。
解：（1）根据给定的逻辑电路，写出所有输出逻辑函数表达式并对其进行变换：（2）根据化简后的逻辑函数表达式列出真值表，如表。
（3）逻辑功能评述该电路是一位二进制数比较器：当A>B时，L1=1；当A<B时，L3=1。
注意在确定该电路的逻辑功能时，输出函数L1、L2、L3不能分开考虑。
组合逻辑电路的设计1.组合逻辑电路设计的目的设计组合电路的目的是根据功能要求设计最佳电路。
即根据给出的实际问题，求出能够实现这一逻辑要求的最简的逻辑电路，这就是组合电路的设计，它是分析的逆过程。
2.设计组合电路的步骤：(1)分析设计要求；(2)根据功能要求列出真值表；(3)根据真值表利用卡诺图进行化简，得到最简逻辑表达式；(4)根据最简表达式画逻辑图。
[例]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，列真值表如表。
（2）根据真值表写出逻辑函数的“最小项之和”表达式：（3）将上述表达式化简，并转换成与非形式：（4）根据逻辑函数表达式画出逻辑电路图，如图。
上述逻辑电路可以用74LS00芯片实现，74LS00为4个2输入与非门芯片，74LS00的逻辑符号和引脚图如图所示。
组合逻辑电路1ppt课件PPT课件
4
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示例─给定电路分析功能 (续)
X=A Y AB Z AC
• 列写真值表 • 确定电路逻辑功能
将三位二进制原码转 换为三位二进制反码
真值表
ABCX Y Z 000 000 001 001 010 010 011 011 100 111 101 110 110 101 111 100
Y(A, B, C) m(3,5,6,7)
Y A B A C B C Y (A B)(A C)(B C)
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示例─给定逻辑问题设计电路(续)
A
A
B
YB
Y
C
C
与或式实现
或与式实现
A
A
B
YB
Y
C
C
与非式实现
或非式实现
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逻辑门等效符号
2021/5/22
A•B=A+• B A+B = A • B A=A
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逻辑电路等效变换
• 利用逻辑门的等效符号，对逻辑电路
A
进行变换
B
C D
A B
C D
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A
Y
B
C D
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• 列出真值表
• 由真值表，概括电路的逻辑功能
逻辑功能
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示例─给定电路分析功能
• 写出各输出端的逻辑函数式，
并进行化简
A
1
实用组合逻辑电路
实用组合逻辑电路组合逻辑电路是由逻辑门组成的电路，根据输入的信号进行逻辑运算并输出结果。
它是数字电路中的一种重要类型，广泛应用于计算机、通信、控制系统等领域。
本文将介绍几种常见的实用组合逻辑电路及其应用。
一、多路选择器多路选择器是一种常用的组合逻辑电路，它根据控制信号选择其中一个输入信号作为输出。
多路选择器的输入端有多个，输出端只有一个，控制端决定了哪个输入信号被选择输出。
多路选择器常用于数据选择、信号调制等场景。
二、译码器译码器是一种将编码信号转换为特定输出信号的组合逻辑电路。
它通常用于将输入信号转换为对应的输出信号，例如将二进制编码转换为BCD码或者将BCD码转换为七段数码管的控制信号。
译码器在数字电路中起到了非常重要的作用。
三、加法器加法器是一种实现数字加法运算的组合逻辑电路。
它可以将两个二进制数相加，并输出相应的结果。
加法器通常由半加器和全加器组成，其中半加器用于处理两个二进制位的加法操作，而全加器可以处理进位的情况。
加法器在计算机算术运算中扮演着重要的角色。
四、减法器减法器是一种实现数字减法运算的组合逻辑电路。
它可以将两个二进制数相减，并输出相应的结果。
减法器通常由加法器和补码运算组成，其中补码运算可以将减法转换为加法。
减法器在计算机中广泛应用于算术运算和逻辑运算。
五、比较器比较器是一种用于比较两个数字的大小关系的组合逻辑电路。
它可以比较两个二进制数的大小，并根据比较结果输出相应的信号。
比较器通常由减法器和逻辑门组成，其中减法器用于进行减法运算，逻辑门用于判断大小关系。
比较器在计算机中广泛应用于逻辑判断和条件执行。
六、编码器编码器是一种将多个输入信号转换为少量输出信号的组合逻辑电路。
它通常用于将多个输入信号编码为相应的二进制编码。
编码器广泛应用于数据传输和信号处理等领域，例如将多个开关信号编码为二进制编码进行传输。
七、解码器解码器是一种将二进制编码信号转换为相应输出信号的组合逻辑电路。
数字电子技术教案设计范例
数字电子技术教案设计范例一、教学内容本节课选自《数字电子技术基础》第五章“组合逻辑电路”，具体内容包括5.1节“组合逻辑电路概述”，5.2节“逻辑门电路”，5.3节“逻辑函数及其化简”，以及5.4节“组合逻辑电路的设计与应用”。
二、教学目标1. 理解组合逻辑电路的概念，掌握组合逻辑电路的特点；2. 学会使用逻辑门电路进行逻辑函数的表示与计算；3. 能够运用逻辑函数化简方法，简化给定的逻辑函数。
三、教学难点与重点重点：组合逻辑电路的概念、逻辑门电路的运用、逻辑函数化简方法。
难点：组合逻辑电路的设计与应用、逻辑函数的化简过程。
四、教具与学具准备1. 教具：多媒体教学设备、PPT课件、逻辑门电路实物模型；2. 学具：笔记本电脑、逻辑门电路实验箱、逻辑函数计算器。
五、教学过程1. 实践情景引入（5分钟）通过展示一个简单的组合逻辑电路实物模型，引导学生思考：什么是组合逻辑电路？它有什么作用？2. 知识讲解（15分钟）（1）讲解组合逻辑电路的概念、特点；（2）介绍逻辑门电路的种类及功能；（3）阐述逻辑函数及其化简方法。
3. 例题讲解（15分钟）选取一道具有代表性的例题，讲解如何运用逻辑门电路表示逻辑函数，以及如何化简逻辑函数。
4. 随堂练习（10分钟）布置一道与例题相似的练习题，让学生当堂完成，巩固所学知识。
5. 课堂讨论与解答（15分钟）对学生的练习进行点评，解答学生在练习过程中遇到的问题。
六、板书设计1. 组合逻辑电路2. 内容：（1）组合逻辑电路概念、特点；（2）逻辑门电路种类、功能；（3）逻辑函数化简方法；（4）例题及解答过程。
七、作业设计1. 作业题目：2. 答案：（1）用与门、或门表示；（2）化简结果：F(A,B,C)=A'B+C。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本节课学生对组合逻辑电路的理解程度，以及对逻辑函数化简方法的掌握情况；2. 拓展延伸：引导学生了解数字电路在实际应用中的重要性，激发学生学习数字电子技术的兴趣。
组合逻辑电路举例
组合逻辑电路举例组合逻辑电路是由逻辑门和逻辑门之间的连接组成的电路，用于实现特定的逻辑功能。
下面列举了十个常见的组合逻辑电路。
1. 与门（AND Gate）：与门有两个或多个输入信号和一个输出信号。
当所有输入信号都为高电平时，输出信号为高电平；否则输出信号为低电平。
2. 或门（OR Gate）：或门有两个或多个输入信号和一个输出信号。
当任意一个输入信号为高电平时，输出信号为高电平；只有当所有输入信号都为低电平时，输出信号才为低电平。
3. 非门（NOT Gate）：非门只有一个输入信号和一个输出信号。
当输入信号为高电平时，输出信号为低电平；当输入信号为低电平时，输出信号为高电平。
4. 与非门（NAND Gate）：与非门是与门的输出信号经过非门得到的结果。
当所有输入信号都为高电平时，输出信号为低电平；否则输出信号为高电平。
5. 或非门（NOR Gate）：或非门是或门的输出信号经过非门得到的结果。
当任意一个输入信号为高电平时，输出信号为低电平；只有当所有输入信号都为低电平时，输出信号才为高电平。
6. 异或门（XOR Gate）：异或门有两个输入信号和一个输出信号。
当两个输入信号相同时，输出信号为低电平；当两个输入信号不同时，输出信号为高电平。
7. 三态门（Tri-state Gate）：三态门有一个控制信号和一个数据信号，以及一个输出信号。
当控制信号为高电平时，输出信号等于数据信号；当控制信号为低电平时，输出信号为高阻态。
8. 选择器（Multiplexer）：选择器有多个输入信号和一个控制信号，以及一个输出信号。
根据控制信号的不同，将特定的输入信号输出到输出端。
9. 解码器（Decoder）：解码器有多个输入信号和多个输出信号。
根据输入信号的不同，将特定的输出信号置为高电平，其余输出信号为低电平。
10. 加法器（Adder）：加法器用于实现二进制数字的加法运算。
它有两个输入信号和一个进位输入信号，以及一个输出信号和一个进位输出信号。
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A3
A2 A1 A0
Ya Yb Yc Yd Ye Yf Yg
a b c d e f g
CC
R
74LS48
共阴数码管
BCD—七段显示译码器(74LS48)逻辑符号
Ya Yb Yc Yd Ye Yf Yg
灭零输出端： 灭零输入端：为“0”时且 灭零输入端为“0”时且 试灯端：为“0”时， A3A2A1A0=0000， 灭灯输入端： A3A2A1A0=0000， BCD—七段显示译码器 显示器全亮，显示 “8” 显示器全灭，不显示 “0” 输出为“0” 为“0”时显示器全灭
a
f
e
g
b c
Hale Waihona Puke d74LS48七段字形显示译码器的真值表
A3 A2 A1 A0
0 0 0 0
Ya Yb Yc Yd Ye Yf Yg
显示 字形
1 1
0 1
1 1
1 0 …..
1
0
1
0
0
0
0 0 0 1
1 0 0 0
1 1 1 1
1 1
1 0
1 1
1 1
1 1
1 0 0 1
74LS48与数码管的连接
第5讲 常用组合集成电路（1）
5.1 编码器
5.2 译码器
5.3 数据选择器
常用数字集成组合逻辑电路：
编码器、译码器、数据选择器、数值比较器、
加法器、函数发生器、奇偶校验器
5.1
编 码 器
编码：用数字或符号来表示某一对象或信号的过程 编码器：将不同的事物用二进制代码表示的电路
n位二进制代码可以表示2n个信号
当同时输入一个 以上按键信息时， 将输出错误代码！
2. 优先编码器
8线—3线优先编码器基本功能表
输 入 输 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 出 0 1 0 1 0 1 0 1
I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7
1 0 0 0 0 0 0 0 ×1 0 0 0 0 0 0 ×× 1 0 0 0 0 0 ×× × 1 0 0 0 0 ××× × 1 0 0 0 ××× × × 1 0 0 ××× × × × 1 0 ××× × × × × 1
解：
Z1 ABC ABC ABC ABC
m3 m4 m5 m6
m3m4 m5 m6
Z 2 AB ABC m2 m3m5
例：利用74LS138设计多输出的组合逻辑函数
Z1 & Z2 &
Y7
Y6
Y5
Y4
Y3
Y2
Y1
Y0
A2
3线—8线译码器 A0 A1 S1 S 2 S 3
（2）由真值表写出各输出的逻辑表达式为：
A S8 S 9 S8 S 9
B S 4 S5 S 6 S 7 S 4 S5 S 6 S 7
C S 2 S3 S 6 S 7 S 2 S3 S 6 S 7
D S1 S3 S5 S 7 S9 S1S3 S5 S 7 S9
Y2=I4+I5+I6+I7
I0 I1 I2 I3 I4 I 5 I6 I7
Y2 Y1 Y0 Y1=I2+I3+I6+I7
Y0=I1+I3+I5+I7
特点:
输入高电平有效;
原码输出; 只允许一个输入有效;
0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1
8线—3线编码器逻辑图
Y2=I4+I5+I6+I7 ≥1 I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I0 Y1=I2+I3+I6+I7 ≥1 Y0=I1+I3+I5+I7 ≥1
Y1 = A2A1A0
…… Y7 = A2A1A0
（2） 74LS138 内部结构图
Y0 = A2A1A0
Y1= A2A1A0
Y7 = A2A1A0 &
G
&
A2 A2 A1 A1 A0 A0
1
&
…...
>1
1
1
1
A2
A1
A0
SA SB SC SA=1、SB= SC =0
（3） 74LS138 内部结构图
Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 & Y5 & Y6 & Y7 &
&
&
&
&
1
1
1
&
1
1
1
1
S1 S2 S3
A0
A1
A2
（4） 74LS138 输入－输出关系举例
1 11 1 0 11 1 11 1 1 1 1 1 11 11 11 11 11 0
Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0
3线—8线译码器
Y2 Y1 Y0 YEXYS
1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1
（2）二—十进制优先编码器（74LS147）
1 0 1 1 1 1 1 0
A
B
C
1
例：用74LS138构成八路数据分配器。
Y0
1 SA Y1 ….. …..
Y0 Y1 Y2 Y3 Y4
D
74LS138
SB D SC
Y5
此时Y2 =D Y6 Y7
Y6
Y7 A2 A1 A0 A2 A1 A0
当SA=1,SB=0, A2 A1 A0=010时，
如果D=0,即SC=0, 正常译码, Y2=0 如果D=1,即SC=1,不译码, Y2=1
A3 A2 A1 A0
LT
RBI
BI / RBO
74LS48的应用举例
A3 A2 A1 A0
0000 0010 0000 0111 0000 0011
2
a…f
RBI RBO
0
a…f
RBI RBO
7 .
a…f
RBO RBI
0
a…f
RBO RBI
3
a…f
RBO RBI
a…f
RBI RBO
0
1
1
1
灭 零 控 制 示 意 图
（6）用译码器设计组合逻辑函数
推论1：
3线—8线译码器辅以适当门电路可
实现任何三变量的多输出逻辑函数
推论2：
n 线—2n线译码器辅以适当门电路可 实现任何n变量的多输出逻辑函数
例如：试利用3线—8线译码器74LS138
设计多输出的组合逻辑函数
Z1 AC ABC ABC
Z 2 AB ABC
5.3 数据选择器
从一组数据中选择一路信号进行传输的电路，称为数据 选择器。
控制信号 A0 A1
输 D3 入 D 2 信 号 D1 D0 输 出 信 号
W
数据选择 器类似一 个多投开 关。选择 哪一路信 号由相应 的一组控 制信号控 制。
（3-37）
从n个数据中选择一路传输，称为一位数据选择器。 从m组数据中各选择一路传输，称为m位数据选择器。 控制信号
Y3
Y2
74LS147
Y1
Y0
I9
I8 I7
1 1
I6 I5
1 1
I4
I3
I2
1
I1 I 0
0 1 1
0 1
1
1
例：设计一个键控8421BCD码编码器。
8421编码器： 将十进制的十个数0、1、2…9编成二进制的8421代码
例：设计键控8421BCD码编码器。 解：（1）列出真值表：
例：设计键控8421BCD码编码器。
5.1 编码器
1. 普通编码器
Y2 Y1 Y0
8线—3线编码器
I0
I1
I2
I3
I4
I5
I6
I7
8线—3线编码器功能表
输 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 入 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 输 0 0 0 0 出 0 1
3. 中规模集成编码器
（1）8线—3线优先编码器（74LS148）
1 1 0 0 1 0
10 1 1 00 1 11 0
Y2
I0
Y1
I2
I3
Y0
I4
I5
YEX
I6
YS
I7
8线—3线优先编码器 74LS148
I1
S
0 0 1
01 0
1 1 0
10 1
0 0 1
0 1
0 1
1 1 1
0 0 1
74LS148功能表
a b c d e f g
• •
+
共阳极接法
d c
•
e d c •
VIL VIL c VIL Ve f g IL V a b d IL
（2）液晶显示器 （LCD）
（3）BCD—七段显示译码器
BCD A3 七 A2 段 显 A1 示 A0 译 码 器
0 0 0 0
1 0 1
0 1
a b c d e f g