组合逻辑电路及其应用
实验三组合逻辑电路应用——译码器、数据选择器
实验三组合逻辑电路应用——译码器、数据选择器
译码器和数据选择器是现代数字电子学中常用的两种组合逻辑电路。
它们可以将输入
的二进制信号转换为对应的输出信号，并且在数字电路中具有广泛的应用。
一、译码器
译码器是一种将输入的二进制信号转换成对应输出信号的数字电路。
译码器的作用是
将输入的地址码转换成溢出电路所能识别的控制信号，通常用来将不同的地址码映射到不
同的设备或功能上。
比如在存储器系统中，根据不同地址码，从RAM或者ROM中取出相应
的数据或指令。
除此之外，译码器还可以用于数据压缩、解码、解密等领域。
在一些数字电路中，译
码器还可以充当多路复用器、选择器等电路的功能。
译码器的分类按照其输入和输出的码制不同，可以分为译码器、BCD译码器、灰码译
码器等。
其中，最常见的是2-4译码器、3-8译码器、4-16译码器等。
二、数据选择器
数据选择器是一种多路选择器，根据控制信号选择输入端中的一个数据输出到输出端。
选择器的控制信号通常由一个二进制码输入到它的控制端，二进制码的大小由选择器的通
道数决定。
数据选择器广泛用于控制、多媒体处理、信号处理等方面。
数据选择器与译码器相比，最主要的区别在于其输出可以不仅限于数字信号。
数据选
择器可以处理模拟信号、复合信号等多种形式的信号，因为它可以作用于信号的幅度、相位、频率等方面。
数据选择器按照输入和输出的端口取数的不同，可以分为单路选择器和多路选择器。
常见的有2-1选择器、4-1选择器、8-1选择器、16-1选择器等。
组合逻辑电路和时序逻辑电路。
组合逻辑电路和时序逻辑电路。
组合逻辑电路是一种基本的数字电路，它采用各种逻辑门和电子元件，将输入信号转换成输出信号。
与之不同的是，时序逻辑电路是一种具有时序和存储能力的数字电路，它可以记忆之前的状态并将其用于决策。
下面我们将从以下几个方面入手，分别探讨组合逻辑电路和时序逻辑电路。
1. 组合逻辑电路组合逻辑电路通常由以下基本门电路构成：与门、或门、非门、异或门等。
这些门电路可以组成各种条理分明的电路逻辑，如加法器、减法器、多路选择器、多输出逻辑功能等。
组合逻辑电路主要应用在组合逻辑相关电路的设计中，如编码器、解码器等。
2. 时序逻辑电路时序逻辑电路是一种带有存储元件的数字电路，可在一定时间间隔足够长的情况下，自行储存当前状态并决策下一状态。
时序逻辑电路通常需要用到触发器、计数器等元件，可以实现循环、计数、分频等功能。
时序逻辑电路常应用于计算机、嵌入式系统、通信系统等领域。
3. 组合逻辑电路和时序逻辑电路的联系组合逻辑电路和时序逻辑电路结合在一起，可以构成高级电路系统，实现各种复杂功能。
例如，组合电路可以用于控制输入信号的条件，并动态的改变输出信号。
时序电路可以用于储存过程中产生的信号，而组合电路则将其用于进一步计算。
4. 组合逻辑电路和时序逻辑电路的应用组合逻辑电路和时序逻辑电路广泛应用于各种数字电路系统，为现代电子技术的发展做出了重要贡献。
它们常应用于计算机领域，如中央处理器（CPU）、存储器和逻辑集成电路等；还常应用于通信系统、嵌入式系统以及各种控制电路等。
总而言之，组合逻辑电路和时序逻辑电路是数字电路的重要组成部分，它们分别代表了两种不同的设计思想和电路方法。
它们的相互配合和应用，可以实现各种复杂电路系统，进一步推动数字电子技术的发展。
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。
常用组合逻辑电路及MSI组合电路模块的应用-2
可以得到如下输出逻辑表达式:
Y0 ? A2 ? A1 ? A0 ? A2 A1A0 ? m0 ? M0
Y1 ? A2 ? A1 ? A0 ? A2 A1A0 ? m1 ? M 2
Y2 ? A2 ? A1 ? A0 ? A2A1 A0 ? m2 ? M3
Y3 ? A2 ? A1 ? A0 ? A2A1A0 ? m3 ? M 3
Y4 ? A2 ? A1 ? A0 ? A2 A1 A0 ? m4 ? M 4
Y5 ? A2 ? A1 ? A0 ? A2 A1A0 ? m5 ? M5
Y6 ? A2 ? A1 ? A0 ? A2A1 A0 ? m6 ? M6 Y7 ? A2 ? A1 ? A0 ? A2A1A0 ? m7 ? M7
根据显示器件的驱动特性 ,可以列出如表3―8所示的 真值表,表中假定1010~1111 共六个输入组合不会出现。
第3章 常用组合逻辑电路及 MSI 组合电路模块的应 用
a
Ya
A0
显
Yb
f
b
A1
示
Yc
译Hale Waihona Puke YdgA2 A3
码 器
Ye
e
Yf
c
Yg
d
图3―15 BCD-七段显示译码器
第3章 常用组合逻辑电路及 MSI 组合电路模块的应 用
Ye =A2 A1+A0
Yf =A1A0 +A 2A1+A 3 A2A0
Yg =A 3 A2 A1+A2A1A0
图3―16为BCD-七段显示译码器的逻辑图。
第3章 常用组合逻辑电路及 MSI 组合电路模块的应 用
数电组合逻辑电路应用举例竞争冒险
3.7.1 奇偶发生器/校验器在数据传播中旳应用 奇偶校验：
对于一种任意旳多位数码组，一种奇偶校验位附加到多位数码组中，使得这组数 码中1旳个数总保持偶数或者奇数。
一种偶校验位使得1旳总数保持偶数，而奇校验位使得1旳总数为奇数
数据位
01001011 11001011
校验位 1 0
奇校验位
数据位
01001011 11001011
（a）电路接法 （b）电压波形
P118 3.24 3.25 3.26
0型冒险 1型冒险
只要输出 端 旳逻辑函数在一定条件下能简化
为： Y A A ；Y A A 则可判断存在
竞争— 冒险
例：判断下列函数是否存在冒险现象。 1） F AC AB AC
BC F 0 0 A+A 01 A 10 A 11 A
AB F 0型冒险 0 0 0
01 0 10 1 11 C
处理旳措施：
1.利用计算机辅助分析旳手段。
2.试验旳措施。
三.消除竞争冒险旳措施 1.引入封锁脉冲 目旳：在输入信号发生竞争时间内，把可能产生干 扰旳门封住。
A
A• &
A
& FP P
F “1”
缺陷：封锁脉冲旳宽度和作用时间要求严格
2.修改设计，增长多出项
目旳：使F再也不能化为 A+A 或 A•A旳形式，故不存 在冒险。
1
Y0
A2
Y1
A1
Y2
A0
Y3
74138 Y4
S1
Y5
S2
Y6
S3
Y7
& Si
& Ci
4.采用数据选择器实现
3
组合逻辑电路(半加器全加器及逻辑运算)
组合逻辑电路是数字电路中的一种重要类型，主要用于实现逻辑运算和计算功能。
其中，半加器和全加器是组合逻辑电路的两种基本结构，通过它们可以实现数字加法运算。
本文将详细介绍组合逻辑电路的相关知识，包括半加器、全加器以及逻辑运算的原理和应用。
一、半加器半加器是一种简单的数字电路，用于对两个输入进行加法运算，并输出其和及进位。
其结构由两个输入端(A、B)、两个输出端(S、C)组成，其中S表示和，C表示进位。
半加器的真值表如下：A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1从真值表可以看出，半加器只能实现单位加法运算，并不能处理进位的问题。
当需要进行多位数的加法运算时，就需要使用全加器来实现。
二、全加器全加器是用于多位数加法运算的重要逻辑电路，它能够处理两个输入以及上一位的进位，并输出本位的和以及进位。
全加器由三个输入端(A、B、Cin)和两个输出端(S、Cout)组成，其中Cin表示上一位的进位，S表示和，Cout表示进位。
全加器的真值表如下：A B Cin S Cout0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1通过全加器的应用，可以实现多位数的加法运算，并能够处理进位的问题，是数字电路中的重要组成部分。
三、逻辑运算除了实现加法运算外，组合逻辑电路还可用于实现逻辑运算，包括与、或、非、异或等运算。
这些逻辑运算能够帮助数字电路实现复杂的逻辑功能，例如比较、判断、选择等。
逻辑运算的应用十分广泛，不仅在计算机系统中大量使用，而且在通信、控制、测量等领域也有着重要的作用。
四、组合逻辑电路的应用组合逻辑电路在数字电路中有着广泛的应用，其不仅可以实现加法运算和逻辑运算，还可以用于构建各种数字系统，包括计数器、时序逻辑电路、状态机、多媒体处理器等。
组合逻辑电路还在通信、控制、仪器仪表等领域得到了广泛的应用，为现代科技的发展提供了重要支持。
组合逻辑电路技术的发展与应用
组合逻辑电路技术的发展与应用在现代电子科技领域中，组合逻辑电路技术被广泛应用于许多领域，如计算机、通讯、工控等。
组合逻辑电路技术的发展可以追溯到20世纪初期。
从最初的差分电路到现在的芯片集成电路，组合逻辑电路技术已经成为一个成熟的科技领域，为电子产品的完善和稳定性提供了强有力的支持。
一、组合逻辑电路的基础组合逻辑电路是利用若干个逻辑门（如与非门、或门等）经过逻辑电路的连接和组合来实现功能的。
组合逻辑电路不仅仅是电路的一种基本构成单元，也是现代电子技术中不可缺少的重要工具。
组合逻辑电路的基础可以追溯到20世纪初期，当时的计算机就是通过逻辑电路的组合来实现计算的。
二、发展历程随着科技的进步和需求的不断增加，组合逻辑电路的发展也在不断地演进。
20世纪40年代末，金属氧化物半导体场效应管（简称MOSFET）的当场发明使得电子产品的积累越来越小，并且更加可靠。
在20世纪50年代到60年代，大型集成电路的制造过程被发明，允许许多逻辑门同时安排在同一块芯片上。
因为它们比离散型电路更加可靠，所以它们更受欢迎。
这一阶段组合逻辑电路的应用范围也越来越广泛20世纪70年代，芯片技术的发展逐渐进入高密度集成电路时代，这为卡片上的微型电路和大型计算机的嵌入式系统开启了很多可能。
随着现代电子产品的快速发展和需求的不断增加，2000年以后，芯片集成电路技术被大力发展，成为组合逻辑电路技术应用的重要支柱。
三、组合逻辑电路的应用组合逻辑电路技术在现代电子产品的制造和应用中发挥了重要的作用。
通信领域的数字信号处理器（DSP），计算机的控制器、CPU，以及各种工控产品，都是依靠组合逻辑电路实现的。
在现代家电领域，洗衣机、冰箱等家电都应用了组合逻辑电路，实现了自动化操作，提高了生产效率和人类生活的舒适程度。
在数字电视中，组合逻辑电路通过解码器将数字信号转化成图像及声音，实现了高清晰度和多通道声音。
四、未来前景目前，在智能家居、智能交通、智能医疗等多个领域，组合逻辑电路技术的应用正不断扩大。
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。
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4. 2 组合逻辑电路的分析和设计
• 1. 单输出组合逻辑电路设计举例 • 例4-4 用与非门设计一个举重裁判表决电路。设举重比赛有三个裁
判, 一个主裁判和两个副裁判。杠铃完全举上的裁决由每一个裁判按 一下自己面前的按钮来确定。只有当两个或两个以上裁判判明成功, 并且其中有一个为主裁判时, 表明成功的灯才亮。 • 解: 设主裁判为变量A, 副裁判分别为B 和C; 表示成功与否的灯为Y。 • (1) 根据逻辑要求列出真值表4-4。 • (2) 根据真值表, 写出输出逻辑表达式。
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4. 2 组合逻辑电路的分析和设计
• 其设计步骤如下: • (1) 根据给定的逻辑问题, 做出输入、输出变量规定, 建立真值表。逻
辑要求的文字描述一般很难做到全面而确切, 往往需要对题意反复分 析, 进行逻辑抽象, 这是一个很重要的过程, 是建立逻辑问题真值表的 基础。根据设计问题的因果关系, 确定输入变量和输出变量, 同时规定 变量状态的逻辑赋值, 真值表是描述逻辑部件的一种重要工具。任何 逻辑问题, 只要能列出真值表, 正确与否将决定整个设计的成败。 • (2) 根据真值表写出逻辑表达式。
• (1) 根据逻辑电路图, 写出输出变量对应于输入变量的逻辑函数表达式。 具体方法是:由输入端级向后递推, 写出每个门输出对应于输入的逻辑 关系, 最后得出输出信号对应于输入的逻辑关系式。
• (2) 根据输出函数表达式列出真值表。
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4. 2 组合逻辑电路的分析和设计
• (3) 根据真值表或输出函数表达式, 确定逻辑功能, 评价电路。 • 上述分析步骤可用图4-2 流程表示。根据以上的分析步骤, 下面结合
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4. 1 概 述
• 若组合电路只有一个输出量, 则此电路称为单输出组合逻辑电路; 若 组合电路有多个输出量, 则称为多输出组合逻辑电路。
• 任何组合逻辑电路, 不管是简单的还是复杂的, 其电路结构均有如下特 点: 由各种类型逻辑门电路组成; 电路的输入和输出之间没有反馈途 径; 电路中不含记忆单元。
第4 章 组合逻辑电路及其应用
• 4. 1 • 4. 2 • 4. 3 • 4. 4 • 4. 5 • 4. 6
概述 组合逻辑电路的分析和设计 编码器和译码器 数据选择器与数据分配器 加法器和数值比较器 组合逻辑电路中的竞争-冒险现象
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4. 1 概 述
• 数字逻辑电路, 按逻辑功能分成两大类, 一类叫组合逻辑电路, 另一类 叫时序逻辑电路。
• 组合逻辑电路的特点: 在任一时刻, 输出信号只取决于该时刻各输入 信号的组合, 而与该时刻前的电路输入信号无关, 这种电路称为组合逻 辑电路。
• 组合逻辑电路的组成: 组合逻辑电路的示意图如图4-1 所示。它有n 个输入端, 用X1,X2, …, Xn 表示; m 个输出端, 用Y1, Y2, …, Ym 表示。 该逻辑电路输出端的状态, 仅取决于此刻n 个输入端的状态, 输出与输 入之间的关系可以用m 个逻辑函数式来描述:
• 输出Y 的逻辑函数表达式:
• (2) 列出真值表。 • 将A1、A2、A3、A4 各组取值代入函数式, 可得相应和中间输出, 然后
由Y1、Y2 推得最终Y 输出, 列出如表4-1 所示真值表。
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4. 2 组合逻辑电路的分析和设计
• (3) 说明电路的逻辑功能。 • 仔细分析电路真值表, 可发现A1、A2、A3、A4 四个输入中有偶数个1
(包括全0)时, 电路输出Y 为1, 而有奇数个1 时, Y 为0。因此, 这是一 个四输入的偶校验器。如果将图4-3 中异或非门改为异或门, 我们可 用同样的方法分析出该电路是一个奇校验器。
• 4. 2. 2 组合逻辑电路的设计方法
• 组合逻辑电路设计是组合逻辑电路分析的逆过程, 其目的是根据给出 的实际逻辑问题,经过逻辑抽象, 找出用最少的逻辑门实现给定逻辑功 能的方案, 并画出逻辑电路图。
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4. 2 组合逻辑电路的分析和设计
• (3) 将逻辑函数化简或变换成适当形式。可以用代数法或卡诺图法将 所得的函数化为最简与或表达式, 对于一个逻辑电路, 在设计时尽可能 使用最少数量的逻辑门, 逻辑门变量数也应尽可能少(即在逻辑表达式 中乘积项最少, 乘积项中的变量个数最少), 还应根据题意变换成适当 形式的表达式。
• 可以看出, 前几章所介绍的逻辑电路均属组合逻辑电路。在数字系统 中, 很多逻辑电路部件, 如编码器、译码器、加法器、比较器、奇偶校 验器等都属于组合逻辑电路。
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4. 2 组合逻辑电路的分析和设计
• 4. 2. 1 组合逻辑电路的分析方法
• 所谓组合逻辑电路的分析, 就是对给定的组合逻辑电路, 找出其输出与 输入之间的逻辑关系, 或者描述其逻辑功能, 评价其电路。描述逻辑功 能的方法, 则可以写出输出、输入的逻辑表达式, 或者列出真值表或者 用简洁明了的语言说明等。其分析步骤如下:
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4. 2 组合逻辑电路的分析和设计
• 2. 多输出组合逻辑电路设计举例 • 例4-7 用门电路设计一个将8421BCD 码转换为余3BCD 码的变换电
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4. 2 组合逻辑电路的分析和设计
• (3) 化简逻辑表达式并转换成适当形式。 • 画出函数卡诺图如图4-8 所示, 化简得到最简与或表达式, 并将原最简
与或表达式两次求反, 利用反演律变换为与非-与非表达式, 即 • (4) 根据表达式, 画出逻辑电路图, 如图4-9 所示。
例子说明组合逻辑电路的分析方法。
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4. 2 组合逻辑电路的分析和设计
• 例4-1 试分析图4-3 所示电路的逻辑功能。 • 解: 图4-3 所示为单输出组合逻辑电路, 由三个异或非门构成。分析步
骤: • (1) 写出输出Y 逻辑表达式。
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4. 2 组合逻辑电路的分析和设计