四组合逻辑电路的设计
《数字电子技术基础》第五版：第四章 组合逻辑电路
74HC42
二－十进制译码器74LS42的真值表
序号 输入
输出
A3 A2 A2 A0 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y8 Y9
0 0 000 0 111111111
1 0 001 1 011111111
2 0 010 1 101111111
3 0 011 1 110111111
4 0 100 1 111011111
A6 A4 A2
A0
A15 A13 A11 A9
A7 A5 A3
A1
I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I00
S
74LS 148(1)
YS
YEE Y2 Y1
Y0
XX
I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I0
S
74LS 148(2)
YS
YE Y2 Y1
Y0
X
&
G3
&
G2
&
G3
Z3
Z2
Z1
&
G3
0时1部分电路工作在d0a1a0d7d6d5d4d3d2d1d074ls153d22d20d12d10d23d21s2d13d11s1y2y1a1a0在d4a0a1a2集成电路数据选择器集成电路数据选择器74ls15174ls151路数据输入端个地址输入端输入端2个互补输出端74ls151的逻辑图a2a1a02274ls15174ls151的功能表的功能表a2a1a0a将函数变换成最小项表达式b将使能端s接低电平c地址a2a1a0作为函数的输入变量d数据输入d作为控制信号?实现逻辑函数的一般步骤cpcp000001010011100101110111八选一数据选择器三位二进制计数器33数据选择器数据选择器74ls15174ls151的应用的应用加法器是cpu中算术运算部件的基本单元
第四章组合逻辑电路的分析与设计
=1
S
C = AB 画出逻辑电路图。 画出逻辑电路图。
S = AB + AB = A ⊕ B
&
C
2．全加器——能同时进行本位数和相邻低位的进位信号的加法运算。 全加器 能同时进行本位数和相邻低位的进位信号的加法运算。
由真值表直接写出逻辑表达式，再经代数法化简和转换得： 由真值表直接写出逻辑表达式，再经代数法化简和转换得：
每一个输出变量是全部或部分 输入变量的函数： 输入变量的函数： L1=f1（A1、A2、…、Ai） 、 L2=f2（A1、A2、…、Ai） 、 …… Lj=fj（A1、A2、…、Ai） 、
4.1 组合逻辑电路的分析方法
分析过程一般包含4个步骤： 分析过程一般包含4个步骤：
例4.1.1：组合电路如图所示，分析该电路的逻辑功能。 组合电路如图所示，分析该电路的逻辑功能。
第四章 组合逻辑电路的分析与设计
组合逻辑电路的概念： 组合逻辑电路的概念： 电路任一时刻的输出状态只决定于该时刻 各输入状态的组合，而与电路的原状态无关。 各输入状态的组合，而与电路的原状态无关。
组合电路就是由门电路组合而成， 组合电路就是由门电路组合而成 ， 电路中没有记 忆单元，没有反馈通路。 忆单元，没有反馈通路。
= Ai Bi + ( Ai ⊕ Bi )C i- 1
S i = Ai ⊕ Bi ⊕ C i 1
C i = Ai Bi + ( Ai ⊕ Bi )C i- 1
根据逻辑表达式画出全加器的逻辑电路图： 根据逻辑表达式画出全加器的逻辑电路图：
& Ai Bi Ci-1 =1 Si ≥1 =1 Ci
Ai Bi Ci-1 CI ∑ CO Si Ci
4.3.3 译码器
组合逻辑电路的设计和逻辑功能验证
组合逻辑电路的设计和逻辑功能验证一、实验目的1．控制组合逻辑电路的设计主意。
2．学会使用集成电路的逻辑功能表。
二、实验仪器及材料1．数字电路实验箱、双踪示波器、数字万用表。
2．元器件：双输入与门CD4081 1片四异或门CD4070 2片四位数值比较器CD4063 1片三、注重事项及说明1．CMOS门电路的电源电压为+3V—+15V，有些可达18V，实验前应先验证或调节准确，才可给门电路通电，本实验可选+5V供电。
2．门电路的输出端不可直接并联，也不可直接联连电源+5V和电源地，否则将造成门电路永远性损坏。
3．CMOS集成电路的多余输入端不可悬空。
4．实验时应仔细检查，仅当各条联线所有准确无误时，方可通电。
四、实验内容、原理及步骤（1）设计一个一位比较器（大、同、小）的组合电路并验证其逻辑功能。
（2）验证四位数值比较器的逻辑功能。
（3）设计一个八位二进制奇偶检测器的组合电路并验证其逻辑功能。
（4）设计一个两位二进制数比较器（大、同、小）的组合电路（选做）。
CD4081为四双输入与门；CD4070为四异或门，CD4063为四位数值比较器，它们均为CMOS集成电路。
图4-1为上述三种集成电路的引脚功能描述。
第1 页/共5 页图 6-11．一位（大、同、小）比较器的设计及其逻辑功能的验证 ① 按照命题要求列真值表设A 、B 为两个二进制数的某一位，即比较器的输入，M 、 G 、L 为比较器的输出，分离表示两个二进制数比较后的大、同、小结果，其逻辑功能真值表见表4.1。
② 写表达式按照表4.1的真值表，并为了减少门电路的种类，我们做如下的运算： 同 B A B A B A AB B A G ⊕=+=+= 大 )()(B A A B A B A A B A M ⊕=+== 小 )()(B A B B A B A B B A L ⊕=+== X X =⊕1 ③ 画逻辑图按照上述表达式，读者可用两个异或门和两个与门实现上述的大、同、小比较器，并将逻辑图画在表4.1右边的空白处。
组合逻辑电路的设计
0 1 1 0 ×××××
010
0 1 1 1 0 ××××
011
0 1 1 1 1 0 ×××
100
0 1 1 1 1 1 0 ××
101
0 1 1 1 1 1 1 0×
110
0 1 1 1 1 1 1 10
111
出
YEX YS
11 10 01 01 01 01 01 01 01 01
第4章 组合逻辑电路
第4章 组合逻辑电路
Dn An BnCn An BnCn An Bn C n An BnCn An Bn Cn
Cn1 An Bn C n An Bn C n BnCn An (Bn Cn ) BnCn An (Bn Cn ) BnCn
E3 A BC BD A BC BD
E2 BC D BC BD B(C D) B(C D) B (C D)
E1 C D CD C D C D
E0 D
第4章 组合逻辑电路
③ 画逻辑电路。
该电路采用了三种门电路，速度较快，逻辑图如图4.2.4所示。
的输入、输出均为低电平有效，因此给每个输出端加一个
反相器，即可将反码输出的BCD码转换为正常的BCD码。
第4章 组合逻辑电路
图4.3.3 74LS147的逻辑符号
第4章 组合逻辑电路
表4.3.2 74LS147的功能表
I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9
111 11 11 11 ××× ×× ×× × 0 ××× ×× ×× 0 1 ××× ×× × 0 1 1 ××× ×× 0 1 1 1 ××× × 0 1 1 1 1 ××× 0 1 1 1 1 1 ×× 0 1 1 1 1 1 1 ×0 1 1 1 1 1 1 1
组合逻辑电路 4组合逻辑电路的分析
2021/7/28
14
4.2 组合逻辑电路的设计
一、组合逻辑电路的设计：根据实际逻辑问题，求出所 要求逻辑功能的最简单逻辑电路。 二、组合逻辑电路的设计步骤
1、逻辑抽象：根据实际逻辑问题的因果关系确定输入、 输出变量，并定义逻辑状态的含义； 2、根据逻辑描述列出真值表； 3、由真值表写出逻辑表达式; 4、根据器件的类型,简化和变换逻辑表达式; 5、画出逻辑图。
1
C 1
& & Z
&
Z AC AC
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6
4.1 组合逻辑电路分析
A 1
B 1
C 1
X
&
&
&
Y
& & Z
&
3、列写真值表 真值表
AB CXY Z
2、表达式变换
0 0 0 00 0
0 0 1 00 1
X=A
0 1 0 01 0
0 1 1 01 1
Y AB AB AB AB 1 0 0 1 1 1
解：1. 写出输出逻辑表达式
A
B
S Z2 Z3 Z2 Z3
A AB B AB
A(A B) B(A B)
AB AB A B
C Z1 AB
2. 列写真值表。
3. 确定逻辑功能：半加器
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& Z2
A AB
&
Z1
AB
& S
& Z3
B AB
1
C
输入 AB 00 01 10 11
0000
0000 1 1 1 1 G2 G3 1 1 1 1
实验4 组合逻辑电路设计
实验四组合逻辑电路研究（设计性实验）一、实验目的1．掌握用SSI器件实现组合逻辑电路的方法。
2．熟悉各种MSI组合逻辑器件的工作原理和引脚功能。
3．掌握用MSI组合逻辑器件实现组合逻辑电路的方法。
4．进一步熟悉测试环境的构建和组合逻辑电路的测试方法。
二、实验所用仪器设备1．Multisim10中的虚拟仪器2．Quartus II中的功能仿真工具3．GW48-EDA实验开发系统三、实验说明1. 组合逻辑电路的设计一般可按以下步骤进行（1）逻辑抽象：将文字描述的逻辑命题转换成真值表。
（2）选择器件类型：根据命题的要求和器件的功能决定采用哪种器件。
（3）根据真值表和所选用的逻辑器件写出相应的逻辑表达式：当采用SSI集成门电路设计时，为了使电路最简，应将逻辑表达式化简，并变换成与门电路相对应的最简式；当采用MSI组合逻辑器件设计时，则不用化简，只需将由最小项构成的函数式变换成MSI器件所需要的函数形式。
（4）根据化简或变换后的逻辑表达式及选用的逻辑器件画出逻辑电路图。
2. 常见的SSI和MSI的型号（1）常见的SSI：四2输入异或门74LS86，四2输入与非门74LS00，六非门74LS04，二4输入与非门74LS20，四2输入或非门74LS02，四2输入与门74LS08等。
（2）常见的MSI：二2-4译码器74LS139，3-8译码74LS138，4-16译码器74LS154，8-3线优先编码器74LS148，七段字符译码器74LS248，四位全加器74LS283，四2选1数据选择器74LS157，双4选1数据选择器74LS153，8选1数据选择器74LS151，16选1数据选择器74LS150等。
四、实验内容（一）基本命题1．设计一个多输出的逻辑网络，它的输入是8421BCD码，它的输出定义为：（1）F1：检测到输入数字能被3整除。
（2）F2：检测到输入数字大于或等于4。
（3）F3：检测到输入数字小于7。
组合逻辑电路的设计实验报告
实验一组合逻辑电路的设计
1.实验目的
1，掌握组合逻辑电路的功能分析与测试
2，学会设计以及实现一位全/减加器电路，以及舍入与检测电路设计。
2.实验器材
74LS00 二输入四与非门
74LS04 六门反向器
74LS10 三输入三与非门
74LS86 二输入四异或门
74LS73 负沿触发JK触发器
74LS74 双D触发器
3.实验内容
1>.设计舍入与检测的逻辑电路：
1. 输入：4位8421码,从0000-1001
输入信号接4个开关，从开关输入。
2. 输出：
当8421码>=0101（5）时，有输出F1=1
当8421码中1的个数是奇数时，有输出F2=1,
2>，设计一位全加/全减器
如图所视：
电路框图
当s=1，时做减法运算，s=0时做加法运算。
A,B,C分别表示减数，被减数，借位（加数，被加数，进位）
4.实验步骤
1>.设计一个舍入与检测逻辑电路：
做出真值表：
作出卡诺图，并求出F1,F2
根据F1F2的表达式做出电路图：
按照电路图连接号电路，并且验证结果是否与设计相符。
2,>设计一位全加/全减器
做出真值表：
F1的卡诺图
F1卡诺图：
F2的卡诺图
按照电路图连接号电路，并且验证结果是否与设计相符。
5.实验体会
通过这次试验，我了解了用仪器拼接电路的基本情况。
懂得了从电路图到真实电路的基本过程。
在连接的时候，很容易因为线或者门出现问题。
4 组合逻辑电路
特点： 特点：任何时刻只允许 输入一个编码信号。 输入一个编码信号。 例：3位二进制普通编 位 码器
输 I0 I1 I2 I3 I4 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
电工理论与应用电子系
Digital Electronics Technology
2010-10-6
4.2 组合逻辑电路的分析与设计方法
一火灾报警系统，设有烟感、 例：一火灾报警系统，设有烟感、温感和紫外光感三种 类型的火灾探测器。为了防止误报警， 类型的火灾探测器。为了防止误报警，只有当其中有两种 或两种以上类型的探测器发出火灾检测信号时， 或两种以上类型的探测器发出火灾检测信号时，报警系统 产生报警控制信号。设计一个产生报警控制信号的电路。 产生报警控制信号。设计一个产生报警控制信号的电路。 分析设计要求， 解：(1)分析设计要求，设输入输出变量并逻辑赋值； 分析设计要求 设输入输出变量并逻辑赋值； 输入变量：烟感 温感B，紫外线光感C； 输入变量：烟感A 、温感 ，紫外线光感 ； 输出变量：报警控制信号 。 输出变量：报警控制信号Y。 逻辑赋值： 表示肯定， 表示否定。 逻辑赋值：用1表示肯定，用0表示否定。 表示肯定 表示否定
A+ A'B = A+ B
0 '0 '
0 ' 0' ' 0
Y2 = I 7 + I 6 + I 5 + I 4
电工理论与应用电子系 Digital Electronics Technology
实例： 实例： 74HC148
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实验四 组合逻辑电路的设计（二）
一、实验目的
1． 熟悉各种常用MSI 组合逻辑电路的功能与使用方法； 2． 掌握多片MSI 组合逻辑电路的级联、功能扩展； 3． 学会使用MSI 逻辑器件设计组合电路；
4． 进一步培养查找和排除数字电路常见故障的能力。
二、实验器件
1． 74LS151 八选一数据选择器 2． 74LS283 四位二进制全加器 三、实验原理
见实验三。
四、设计举例
例：使用全加器实现四位二进制相减。
原理：减去某个二进制数就是加上该数的补码（即反码加“1”），所以二进制数A 和B 相加，先将B 变为反码，然后与数A 相加，并令C1=1，即可。
电路如图4—1示：
A 0A 2A 3
A 1
被减数
减数
B 0 B 1B 2B 3
V CC
C 4
C 1
C 0∑
∑1
∑2∑3
∑0图 4-1
例：设计一四变量输入组合逻辑电路。
当四个输入中有奇数个高电平“1”时
输出高电平“1”，否则输出低电平“0”。
原理：设输入四变量为DCBA ，输出为Y ，其真值表入图4—2（a ）所示，输出函数Y 为：
Y
B C
D
A B
C
D 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7
D 0∙∙∙
∙
∙∙
A
(b)
用八选一数据选择器实现四变量逻辑函数时，以其中3个变量做地址，另外一个变量做数据。
选DCB三变量作为地址，A为数据，画出电路图如图4—2（b）：五、实验内容
1．用八选一数据选择器74LS151设计一个8421BCD非法码检测电路，当输入为非法码组时，输出为1，否则为零。
2．用全加器实现2位二进制数相乘。
六、实验报告要求
1．画出各实验步骤的实验电路逻辑图，并分析实验结果。
2．总结MSI器件的功能及使用方法。