4数字电子基础-组合逻辑电路
《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
数字电子技术基础 第4章
在将两个多位二进制数相加时，除了最低位以外，每一 位都应该考虑来自低位的进位，即将两个对应位的加数 和来自低位的进位3个数相加。这种运算称为全加，所用 的电路称为全加器。
图4.3.26
全加器的卡诺图
图4.3.27 双全加器74LS183 （a）1/2逻辑图 （b）图形符号
二、多位加法器
1、串行进位加法器（速度慢）
数字电子技术基础 第四章 组合逻辑电路
Pan Hongbing VLSI Design Institute of Nanjing University
4.1 概述
数字电路分两类：一类为组合逻辑电路，另一类 为时序逻辑电路。 一、组合逻辑电路的特点
任何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。 电路中不能包含存储单元。
例4.2.1 P162
图4.2.1
例3.2.1的电路
4.2.2 组合逻辑电路的设计方法
最简单逻辑电路：器件数最少，器件种类最少， 器件之间的连线最少。 步骤：
1、进行逻辑抽象 2、写出逻辑函数式 3、选定器件的类型 4、将逻辑函数化简或变换成适当的形式 5、根据化简或变换后的逻辑函数式，画出逻辑电路 的连接图 6、工艺设计
通常仅在大规模集成电 路内部采用这种结构。 图4.3.7 用二极管与门阵列组成的3线－8线译码器
最小项译码器。
图4.3.8
用与非门组成的3线－8线译码器74LS138
例4.3.2 P177
图4.3.10
用两片74LS138接成的4线－16线译码器
二、二-十进制译码器
拒绝伪码功能。
图4.3.11
4.2.2 组合逻辑电路的设计方法
数字电子技术基础教材第四章答案
习题44－1 分析图P4－1所示得各组合电路,写出输出函数表达式,列出真值表,说明电路得逻辑功能。
解:图(a):;;真值表如下表所示:其功能为一位比较器。
A>B时,;A=B时,;A<B时,图(b):真值表如下表所示:功能:一位半加器,为本位与,为进位。
图(c):真值表如下表所示:功能:一位全加器,为本位与,为本位向高位得进位。
图(d):;;功能:为一位比较器,A<B时,＝1;A=B时,＝1;A>B时,＝14－2 分析图P4－2所示得组合电路,写出输出函数表达式,列出真值表,指出该电路完成得逻辑功能。
解:该电路得输出逻辑函数表达式为:因此该电路就是一个四选一数据选择器,其真值表如下表所示:,当M＝1时,完成4为二进制码至格雷码得转换;当M＝0时,完成4为格雷码至二进制得转换。
试分别写出,,,得逻辑函数得表达式,并列出真值表,说明该电路得工作原理。
解:该电路得输入为,输出为。
真值表如下:由此可得:完成二进制至格雷码得转换。
完成格雷码至二进制得转换。
4－4 图P4－4就是一个多功能逻辑运算电路,图中,,,为控制输入端。
试列表说明电路在,,,得各种取值组合下F与A,B得逻辑关系。
解:,功能如下表所示,两个变量有四个最小项,最多可构造种不同得组合,因此该电路就是一个能产生十六种函数得多功能逻辑运算器电路。
4－5 已知某组合电路得输出波形如图P4－5所示,试用最少得或非门实现之。
解:电路图如下:4－6 用逻辑门设计一个受光,声与触摸控制得电灯开关逻辑电路,分别用A,B,C表示光,声与触摸信号,用F表示电灯。
灯亮得条件就是:无论有无光,声信号,只要有人触摸开关,灯就亮;当无人触摸开关时,只有当无关,有声音时灯才亮。
试列出真值表,写出输出函数表达式,并画出最简逻辑电路图。
解:根据题意,列出真值表如下:由真值表可以作出卡诺图,如下图:C AB 00 10 11 100 1由卡诺图得到它得逻辑表达式为: 由此得到逻辑电路为:4－7 用逻辑门设计一个多输出逻辑电路,输入为8421BCD 码,输出为3个检测信号。
数字电路与逻辑设计习题_4第四章组合逻辑电路剖析
数字电路与逻辑设计习题_4第四章组合逻辑电路剖析第四章组合逻辑电路一、选择题1．下列表达式中不存在竞争冒险的有。
A.Y=B +A BB.Y=A B+B CC.Y =A B C +ABD.Y =(A+B )A D 2．若在编码器中有50个编码对象，则要求输出二进制代码位数为位。
A.5B.6C.10D.503.一个16选一的数据选择器，其地址输入（选择控制输入）端有个。
A.1B.2C.4D.16 4.下列各函数等式中无冒险现象的函数式有。
A.B A AC C B F ++= B.B A BC C A F ++=C.B A B A BC C A F +++=D.C A B A BC B A AC C B F +++++=E.B A B A AC C B F +++= 5．函数C B AB C A F ++=，当变量的取值为时，将出现冒险现象。
A.B=C=1B.B =C=0C.A =1，C=0D.A =0，B=0 6．四选一数据选择器的数据输出Y 与数据输入X i 和地址码A i 之间的逻辑表达式为Y = 。
A.3X A A X A A X A A X A A 01201101001+++B.001X A AC.101X A AD.3X A A 017.一个8选一数据选择器的数据输入端有个。
A.1 B.2 C.3 D.4 E.8 8．在下列逻辑电路中，不是组合逻辑电路的有。
A.译码器B.编码器C.全加器 D.寄存器9．八路数据分配器，其地址输入端有个。
A.1B.2C.3D.4E.8 10．组合逻辑电路消除竞争冒险的方法有。
A. 修改逻辑设计B.在输出端接入滤波电容C.后级加缓冲电路D.屏蔽输入信号的尖峰干扰 11．101键盘的编码器输出位二进制代码。
A.2B.6C.7D.812．用三线-八线译码器74LS 138实现原码输出的8路数据分配器，应。
A.A ST =1，B ST =D ，C ST =0 B. A ST =1，B ST =D ，C ST =D C.A ST =1，BST =0，CST =D D.A ST =D ，BST =0，CST =013．以下电路中，加以适当辅助门电路，适于实现单输出组合逻辑电路。
数字电子基础部分答案（康华光）第04章_组合逻辑习题解答
第四章组合逻辑习题解答4．1．2 组合逻辑电路及输入波形（A.B）如图题4.1.2所示，试写出输出端的逻辑表达式并画出输出波形。
解：由逻辑电路写出逻辑表达式=+=L AB AB A B首先将输入波形分段，然后逐段画出输出波形。
当A.B信号相同时，输出为1，不同时，输出为0，得到输出波形。
如图所示4．2．1 试用2输入与非门设计一个3输入的组合逻辑电路。
当输入的二进制码小于3时，输出为0；输入大于等于3时，输出为1。
解：根据组合逻辑的设计过程，首先要确定输入输出变量，列出真值表。
由卡诺图化简得到最简与或式，然后根据要求对表达式进行变换，画出逻辑图1）设入变量为A.B.C输出变量为L，根据题意列真值表2）由卡诺图化简，经过变换得到逻辑表达式L A BC A BC=+=*3）用2输入与非门实现上述逻辑表达式4．2．7 某足球评委会由一位教练和三位球迷组成，对裁判员的判罚进行表决。
当满足以下条件时表示同意；有三人或三人以上同意，或者有两人同意，但其中一人是叫教练。
试用2输入与非门设计该表决电路。
解： 1）设一位教练和三位球迷分别用A和B.C.D表示，并且这些输入变量为1时表示同意，为0时表示不同意，输出L表示表决结果。
L为1时表示同意判罚，为0时表示不同意。
由此列出真值表输入输出A B C D L2）由真值表画卡诺图由卡诺图化简得L=AB+AC+AD+BCD由于规定只能用2输入与非门，将上式变换为两变量的与非——与非运算式 *******L AB AC AD BCD AB AC AD B CD ==3）根据L 的逻辑表达式画出由2输入与非门组成的逻辑电路4．3．3 判断图所示电路在什么条件下产生竞争冒险，怎样修改电路能消除竞争冒险?解： 根据电路图写出逻辑表达式并化简得*L A B BC =+当A=0，C=1时，L B B =+ 有可能产生竞争冒险，为消除可能产生的竞争冒险，增加乘积项使AC ，使 *L A B BC A C =++ ，修改后的电路如图4.4.4 试用74HC147设计键盘编码电路，十个按键分别对应十进制数0～9，编码器的输出为8421BCD码。
《数字电子技术基础》复习指导（第四章）
《数字电⼦技术基础》复习指导（第四章）第四章组合逻辑电路⼀、本章知识点(⼀)概念1.组合电路：电路在任⼀时刻输出仅取决于该时刻的输⼊，⽽与电路原来的状态⽆关。
电路结构特点：只有门电路，不含存储（记忆）单元。
2.编码器的逻辑功能：把输⼊的每⼀个⾼、低电平信号编成⼀个对应的⼆进制代码。
优先编码器：⼏个输⼊信号同时出现时，只对其中优先权最⾼的⼀个进⾏编码。
3.译码器的逻辑功能：输⼊⼆进制代码，输出⾼、低电平信号。
显⽰译码器：半导体数码管(LED数码管)、液晶显⽰器(LCD)4.数据选择器：从⼀组输⼊数据中选出某⼀个输出的电路，也称为多路开关。
5.加法器半加器：不考虑来⾃低位的进位的两个1位⼆进制数相加的电路。
全加器：带低位进位的两个 1 位⼆进制数相加的电路。
超前进位加法器与串⾏进位加法器相⽐虽然电路⽐较复杂，但其速度快。
6.数值⽐较器：⽐较两个数字⼤⼩的各种逻辑电路。
7.组合逻辑电路中的竞争⼀冒险现象竞争：门电路两个输⼊信号同时向相反跳变(⼀个从1变0，另⼀个从0变1)的现象。
竞争-冒险：由于竞争⽽在电路输出端可能产⽣尖峰脉冲的现象。
消除竞争⼀冒险现象的⽅法：接⼊滤波电容、引⼊选通脉冲、修改逻辑设计(⼆)组合逻辑电路的分析⽅法分析步骤：1.由图写出逻辑函数式，并作适当化简；注意：写逻辑函数式时从输⼊到输出逐级写出。
2.由函数式列出真值表；3.根据真值表说明电路功能。
(三)组合逻辑电路的设计⽅法设计步骤：1.逻辑抽象：设计要求----⽂字描述的具有⼀定因果关系的事件。
逻辑要求---真值表(1) 设定变量--根据因果关系确定输⼊、输出变量；(2)状态赋值：定义逻辑状态的含意输⼊、输出变量的两种不同状态分别⽤0、1代表。
(3)列出真值表2.由真值表写出逻辑函数式真值表→函数式，有时可省略。
3.选定器件的类型可选⽤⼩规模门电路，中规模常⽤组合逻辑器件或可编程逻辑器件。
4.函数化简或变换式(1)⽤门电路进⾏设计：从真值表----卡诺图/公式法化简。
数字电子技术基础4
0 1 0 1
0 1 1 0
每输入一个脉 冲，输出状态 改变一次
T＝1时， 翻转。
Q n1 Q n
如果将T恒接高电平，就构成了一种特殊的触发器T’，它 Q n1 Q n 只是脉冲翻转电路 。
4-2-4. 边沿触发器
为了提高触发器的抗干扰能力，希望触发器的次态仅仅 取决于 CP 作用沿到达时刻输入信号的状态。这样的触发器 称为边沿触发器。 这里，重点介绍利用 CMOS 传输门构成的 边沿 D 触发器
CP=1 时 打 开 CP=0 时 封 锁
Q = Q’
注意：在CP的一个变化周期中，触发器输出状态只改变一次。
3. 特性表 4. 几点说明 1)图示主从RS 触发器 1 触发有效； 2)表中*表示：若 R、S 端同时触发， 则在CP回到0后,输出状态不定； 3)输入端的约束条件为 RS = 0。 CP 0 R X 0 0 1 S X 0 1 0 Qn+1 Qn Qn 1 0
4-2-2. 同步 RS触发器
在数字系统中，如果要求某些触发器在同一时刻动作，就 必须给这些触发器引入时间控制信号,使这些触发器只有在 同步信号到达时才按输入信号改变状态。 时间控制信号也称同步信号，或时钟信号， 或时钟脉冲，简称时钟，用 CP 表示 Q Q 受CP控制的触发器称为时钟触发器。
一、电路结构与工作原理
S CP R
Q
&
Q
触发器在CP控制下正常工作时应使 SD、RD 处于高电平。
&
G4
G2
注意：用SD、RD 将触发器置位或复位应当在CP=0的状态 下进行，否则在SD、RD 返回高电平以后，无法保存预置 的状态。
二. 动作特点
数字电路第四章组合逻辑电路
(3)逻辑表达式：
Y A B C A B C A B C ABC A B CB C A B CB C ABC R AB BC AC AB BC AC
（4）画出电路（见仿真）
2、下图所示是具有两个输入X、Y和三个输出Z1、Z2、 Z3的组合电路。写出当X>Y时Z1 ＝1；X=Y时 Z2 ＝1；当X<Y时Z3 ＝1，写出电路的真值表， 求出输出方程。 解：A、列真值表： B、写出函数表达式：
可在K图中直接圈1化简得最简与或式。再对最简与或式 两次求反进行变换。 A C A B C B C
n 1 n n n n n n
B n Cn A n Cn A n B n B n C n A n Cn A n B n
C、 画出逻辑电路：
4、设计一组合电路，当接收的4位二进制数能被4整除 时，使输出为1。 A 、列真值表：数N＝8A+4B+2C+D 注：0可被任何数整除 B、写逻辑函数式：画出F的K图
3、优先编码器
优先编码器常用于优先中断系统和键盘编码。与普 通编码器不同，优先编码器允许多个输入信号同时有效， 但它只按其中优先级别最高的有效输入信号编码，对级 别较低的输入信号不予理睬。
常用的MSI优先编码器有10线—4线(如74LS147)、
8线—3线(如74LS148)。
Cn 1 Cn 1 Bn Cn A n Cn A n Bn
2)、用异或门实现Dn：
An Bn C n An Bn C n An Bn C n
3)、用与非门实现 Cn+1：
Dn An Bn C n An Bn C n An BnC n An BnC n
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Y4
A
Y5
B
Y6
C
Y7
3-to-8 译码器 74LS138
译码器
74x138
表示低电平有效
6 G1
4
G2 A
5
G2B
1
A
2
B
3
C
Y0
15
Y1 Y2 Y3
14 13 12
Y4 Y5
11 10
Y6
9
Y7
7
Y0 G1 (G2 A G2B ) A B C Y1 G1 (G2 A G2B ) A B C
D0
D1
Y
Y1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
数值比较器
B
L1A B
+
L3 A B
A
L2 A B
1位数值比较器
L1A B AB L3 A B AB AB AB AB L2 A B AB
如何比较
A3 A2 A1 A0 & B3 B2 B1B0
A3 & B3 A2 & B2 A1 & B1 A0 & B0
0
1
0
1
0
0
1
0
0
1
0
0
1
0
0
1
0
0
组合逻辑电路设计
BC
A
00 01
11
10
0
1
1
11
1
F ABC ABC ABC ABC ABC • ABC • ABC • ABC
组合逻辑电路设计
A
&
&
B
&
&
&
C
&
&
&
F
组合逻辑电路设计
RAG
000
001 010 011 100 101 110 111
F X Y Z WZ WY W X Y YZ WX Z
组合逻辑电路设计
设计一个组合逻辑电路，实现两个一位二进制数的加法和减法 运算。
(1)用门电路实现； (2)用3-to-8译码器实现
组合逻辑电路设计
M A B CI
0
000
0
001
0
010
0
011
0
100
0
101
0
110
0
111
CO S
0
0
Y A B A3 B3 A2 B2 A1 B1 A0 B0 • IAB
Y( AB) Y( AB) Y( AB) I( AB)
半加器
X Y Cout S 0 000 0 101 1 001 1 110
SY X
0
1
0
1
Cout
Y
X
0
1
0
11
1
1
S XY XY X Y
Cout XY
Cout X
Input
EI I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 1 X XX X X X X X 0 X XX X X X X 0 0 X XX X X X 0 1 0 X X XX X 0 1 1 0XXXX0 1 1 1 0XXX0 1 1 1 1 0 XX 0 1 1 1 1 1 0 X0 1 1 1 1 1 1 0 011 11 1 1 1
0 1 111 1 1 1 1
Output
A2 A1 A0 GS EO 1 11 11 0 00 01 0 01 01 0 1 0 01 01 1 01 1 0 0 01 1 0 1 01 1 1 0 01
1 1 1 01
1 1 1 10
EI----Enable GS---表示编码器工作，并且有编码信号输入(Got Someting)
L2 A B A3B3 A3 B3 A2 B2 A3 B3 A2 B2 A1B1 A3 B3 A2 B2 A1 B1 A0 B0 A3 B3 A2 B2 A1 B1 A0 B0 I AB
数值比较器 (74x85)
74x85
2 3 4
I ( AB) I( AB) I( AB)
10
数据选择器
74x151
7 EN
11 A 10 B 9C
4 3
D0 D1
2 D2
1 15
D3 D4
14 D5
13 D6
12 D7
5
Y
6
Y
Y ABC D0 ABC D1 ABCD7 EN
数据选择器的扩展
扩展位数
EN
EN
A
A
B
Байду номын сангаас
B
C
C
D0
D1
Y
Y0
D2
D3
D4
D5
D6
D7
EN A B C
EO---表示编码器工作，但是没有编码信号输入。
74x148
16线-4线
5 EI
编码器
Request 15 4 I7
Request 14 3 Request 13 2
I6 I5
Request 12 1
I4
A2
6 7
&
A1 A0
9
Request 11 13
I3
Request 10 12
I2
Request 9 11
Y7 G1 (G2 A G2B ) A B C
Pin-8 is GND Pin-16 is VCC
译码器
4线-16线译码器
译码器的应用
用译码器来实现逻辑函数。 当译码器在工作状态下
G2 A G2B 0, G1 1 Y0 A B C Y1 A B C
Y7 A B C
译码器的应用
例
FX,Y, Z m0,3,5,6
FX ,Y, Z Y0 Y3 Y5 Y6
74x138
16 04 05
X1 Y2 Z3
G1 G2A G2B
A B C
Y0 Y1 Y2
Y3
15 14 13 12
Y4 Y5
11 10
Y6
9
Y7
7
&
二——十进制译码器
74LS42
七段显示译码器 BS201A
+5V
X0 Y0 X1 Y1 X2 Y2 X3 Y3
I( AB) I ( AB) I( AB)
A0 B0 A1 B1 A2 B2 A3 B3
74x85
L( A B ) L( A B ) L( A B )
I ( AB) I( AB) I( AB)
74x85
L( A B ) L( A B ) L( A B )
G2 P2G1 P2 P1G0 P2 P1P0C0
C4 A3B3 A3 B3 C3 G3 P3C3
G3 P3G2 P3 P2G2 P3 P2 P1G1 P3 P2 P1P0C0
74x283
74x283
如何实现8位二进制数的加法？
S[3:0]
74x283
C0
C0
A0
A0
S0
A4
B0
B0
A1
A1
B1
B1
A2
A2
B2
B2
S1
B4
A5
S2
B5
S3
A6
B6
A3
A3
B3
B3
C4
A7
B7
74x283
C0
A0
S0
B0
S1
A1
B1
S2
A2
S3
B2
A3
C4
B3
S[7:4] C8
组合逻辑电路中的竞争冒险现象
X Z
假设X=Y=1
Z
Y 1
Z YZ
XZ
&
Z
F
+
& YZ
0
XZ F
When X Y 1, F Z Z 1
本章内容
组合逻辑电路的分析与设计 常用中规模集成电路
南京大学金陵学院—肇莹
组合逻辑电路
组合逻辑电路
输入逻辑变量
输出逻辑变量
Output = Function (Input)
组合逻辑电路的分析
Y2 DC • DBA DC DBA Y1 DCB • DC B • DC A DCB DC B DC A Y0 DC • DB DC DB
WX YZ 00 01 11 10
00
11
01 1 1
11 1 1 1
1
10
11
WX YZ 00 01 11 10
00
11
01 1 1
11 1 1 1
1
10
1
1
F X Y Z WZ WY
When YZ 11, F W W When WXY 010 , F Z Z When WXZ 110 , F Y Y 存在0型冒险
组合逻辑电路设计
输入
D CBA 0 000 0 001 0 010 0 011 0 100 0 101 0 110 0 111 1 000 1 001 1 010 1 011 1 100 1 101 1 110 1 111
输出
Y2
Y1
Y0
0
0
1
0
0
1
0
0
1
0
0
1
0
0
1
0
0
1
0
1
0
0
1
0
0
1