数电组合逻辑电路
《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
数电 第3章 组合逻辑电路
0111 0010 0110 0001 0110 1110 0011 0010 0011 0000 0011 0000 0011 0110 0011 0100
3.2 组合逻辑电路的分析与设计
3.2.1 组合逻辑电路的分析 1．组合逻辑电路分析的任务 最终得到组合逻辑电路的逻辑功能
2．SSI组合逻辑电路分析方法
逻辑图
化简
函数式 真值表
（（11））由由逻逻辑辑电电路路图图逐逐级级写写出出逻逻辑辑表表达达式式，，最最终终写写出出各各输输出出 的的逻逻辑辑表表达达式式。。
3.1 概述
数字电路按逻辑功能可分为两大类：
1.组合逻辑电路 2.时序逻辑电路
Y=((AB)' (AC)' (BC)')'
图3-1 组合逻辑电路
在组合逻辑电路(Combinatory logic circuit)中，任意 时刻的输出只取决于该时刻的输入，与电路原来的状态无关。
图3-2 非组合逻辑电路
第3章 组合逻辑电路 0011 0001 0011 0110 0100 1000 0111 0101 0110 0001 0110 1110 0110 0111 0110 0001
0110 1110 0111 0010 0110 0001 0110 1110 0011 0010 0011 0000 0011 0000 0011 0110
函数式、逻辑图或真值表等均能描述，以函数式为例：
图3-3 组合逻辑电路框图
Y1 f1( X1, X2 , , X n ) Y2 f2 ( X1, X2 , , X n ) Ym fm ( X1, X2 , , Xn )
数电实验-组合逻辑电路设计
数字逻辑电路实验实验报告学号：班级：姓名：实验3：组合逻辑电路(3)——组合逻辑电路设计一实验内容利用Quartus II实现0到9的Hamming码编码和解码电路，并在芯片中下载实现。
要求：实现对从0000到1001输入的编码和解码，并可发现并纠正传输中的单错，对双错不做要求。
在芯片中下载电路并在实验板上验证。
二实验原理2.1电路需求分析Hamming码是一套可定位码字传输中单错并纠正单错的编码体系，以4位二进制为例，其编解码和纠错原理如下：将7位二进制数的各位由低到高依次编号为1B、10B、11B、100B、……、111B。
其中为2的整数次幂的位（即1B、10B、100B）位校验位，其他四位作为数据位。
编码时，三个校验位分别与编号特定位为1的位上数字做奇偶校验（即编号位1B、11B、101B、111B的校验结果为1B位的值，10B、10B、100B、110B的校验结果为10B的值，100B、101B、110B和111B的校验结果为100B的值）。
偶校验在电路实现中更直接容易。
译码时，在仅考虑无错或单错的情形下，若三个校验位的校验结果均正确，则结果是四个数据位本身；若某位或某几位校验结果有错，可据此综合定位错误的位置：若仅1位校验结果有错，则错误出于该校验位本身；若2位校验结果有错，则该2位校验位所共同参与校验且不参与另一位校验的数据位结果有错；若三维结果均有错，则必然为111B位有错。
分析可知，编码电路可根据上述原理使用异或门实现，也可根据编码真值表由与门实现；译码电路中可使用3×4次异或运算生成校验结果，再由校验结果定位错误位后对相应位取反实现。
2.2Quartus软件从管脚分配到下载验证的过程Quartus中，在设计好电路的输入输出并选择合适的芯片型号后，可使用Pin Planner工具进行管脚分配：窗口下方有当前设计电路中所有的输入和输出节点，在Location中可选择对应节点对应的管脚。
数电实验组合逻辑电路
实验二组合逻辑电路一、实验目的1.掌握组合逻辑电路的分析方法2.掌握组合逻辑电路的设计方法二、实验仪器数字电路实验台、数字万用表、74ls00,74ls20三、实验原理1.组合逻辑电路的分析方法组合逻辑电路时最常见的逻辑电路，可以用一些常用的门电路组合成具有其他功能的门电路。
其分析方法是根据所给的逻辑电路，写出其输入和输出之间的逻辑函数表达式或真值表，从而确定该电路的逻辑功能。
2.组合逻辑电路的设计方法组合逻辑电路是使用中、小规模集成电路来设计组合电路是最常见的逻辑电路，其分析方法是根据所给的组合逻辑电路，写出其输入与输出之间的逻辑函数表达式或者真值表，从而确定该电路的逻辑功能。
组合电路设计的一般步骤如图所示：根据设计任务的要求建立输入、输出变量，并列出真值表。
然后用逻辑代数或卡诺图化简法求出简化的逻辑表达式。
并按实际选用逻辑门的类型修改逻辑表达式。
根据简化后的逻辑表达式，画出逻辑图，用标准器件构成逻辑电路。
最后，用实验来验证设计的正确性。
2、组合逻辑电路设计举例用“与非”门设计一个表决电路。
当四个输入端中有三个或四个为“1”时，输出端才为“1”。
(1)设计步骤：根据题意列出真值表如表所示，再填入卡诺图表中。
(2)根据真值表，画卡诺图(3)由卡诺图得出逻辑表达式，并演化成“与非”的形式Z ＝ABC ＋BCD ＋ACD ＋ABD ＝ABC ACD BCD ABC ⋅⋅⋅根据逻辑表达式画出用“与非门”构成的逻辑电路如图所示。
多数表决电路 74LS20引脚图3.用实验验证逻辑功能在实验装置适当位置选定三个14P 插座，按照集成块定位标记插好集成块。
按图接线，输入端A 、B 、C 、D 接至逻辑开关输出插口，输出端Z 接逻辑电平显示输入插口，按真值表（自拟）要求，逐次改变输入变量，测量相应的输出值，验证逻辑功能，与其进行比较，验证所设计的逻辑电路是否符合要求。
三、实验内容1.设计两个2位二进制码比较器，试用最少的与非门实现改功能，要求A=B 时输出为1。
数电入门组合逻辑电路
加法器（Adder）*
• 上次我们自己搭了一个“半加器”，而实 际应用的都是全加器，但多位连接方式不 同：
• “串行加法器”：结构简单，延时严重；
• “超前进位加法器”：结构复杂，运算速 度快，常用的有一款74LS283。
• 组合逻辑电路概述 • 数据选择器和数据分配器* • 加法器* • 编码器和译码器 • 结识七段数码管 • 小实验：编码-译码-显示
结识七段数码管
• 数码管大家应该不陌生，它的原理也很简 单，仅仅是由七段长条形的发光二极管拼 成“8”字形，外加上小数点，可以显示数字 和个别字母。
• 二极管公共端为负极：“共阴”数码管， 输入为正逻辑；反之为“共阳”数码管， 负逻辑。
g f GNDa b a
a
b
c
f
Hale Waihona Puke bgde
c
e
d ·dp
f g
编码器（Encoder）
• 普通编码器：任何时刻只允许输入一个编 码信号，否则输出将发生混乱。
• 优先编码器：允许同时输入两个以上的编 码信号，在设计的优先编码器的时候已经 将所有的输入信号按优先顺序排了队，当 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。例：74LS148。
74LS14 8
• 验证74LS48的功能：D--A接到8个逻辑电平 开关上，输出与共阴极数码管的a--g相连。 观察不同输入时数码管的显示。另外，验证 各附加控制端的功能。
• 也可以自己想办法让数码管显示其他字符！
• 将74LS148和74LS48通过非门相连，构成编 码—译码—显示电路。其中，非门可选用 74LS00。
小实验：编码-译码-显示
• 每人拿到74148、7448、7400、数码管各 一……一会自己有好点子可以多要几 片……
数电知识点总结
数电知识点总结数电（数位电子）是一门研究数字电子技术的学科，涉及到数字电路、数字信号处理、数字系统等多个方面的知识。
数字电子技术已经成为现代电子工程技术的基础，并且在通信、计算机、控制、显示、测量等领域都有广泛的应用。
本文将从数字电路、数字信号处理和数字系统三个方面对数电的知识点进行总结。
1. 数字电路数字电路是将数字信号作为输入、输出，通过逻辑门、存储器等数字元器件完成逻辑运算和信息处理的电路。
数字电路是实现数字逻辑功能的基本组成单元，包括组合逻辑电路和时序逻辑电路两种类型。
1.1 组合逻辑电路组合逻辑电路是由若干逻辑门进行组合而成的电路，其输出仅取决于当前输入的组合，不受到电路内过去的状态的影响。
组合逻辑电路主要包括门电路（与门、或门、非门等）、编码器、译码器、多路选择器、加法器、减法器等。
常用的集成逻辑门有 TTL、CMOS、ECL、IIL 四种族类。
常见的集成逻辑门有 TTL、 CMOS、 ECL、 IIL 四种。
1.2 时序逻辑电路时序逻辑电路是组合电路与触发器相结合，结构复杂。
时序逻辑电路主要包括触发器、寄存器、计数器、移位寄存器等。
在传统的 TTL 集成电路中，触发器主要有 RS 触发器、 JK触发器、 D 触发器和 T 触发器四种。
在 CMOS 集成电路中一般用 T 触发器，D 触发器和 JK 触发器等。
2. 数字信号处理数字信号处理（DSP）是利用数字计算机或数字信号处理器对连续时间的信号进行数字化处理，包括信号的采样、量化和编码、数字滤波、谱分析、数字频率合成等基本处理方法。
数字信号处理已广泛应用于通信、音频、视频、雷达、医学影像等领域。
2.1 信号采样和量化信号采样是将连续时间信号转换为离散时间信号的过程，采样频率必须高于信号频率的两倍才能保证信号的完全重构。
信号量化是将采样得到的连续幅度信号转换为一个有限数目的离散的幅度值的过程，量化误差会引入信号失真。
2.2 数字滤波数字滤波是利用数字计算机对数字信号进行特定频率成分的增益或者衰减的处理过程。
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
数电PPT课件专题培训
【解】（1）列真值表：
设楼上开关为A 、
AB
Y
楼下开关为B，断
00
0
开时为0，闭合时
01
1
为1；设路灯为Y，
10
1
灯灭时为0，灯亮
11
0
时为1。
组合逻辑电路旳设计
【例】试设计一种在楼上、楼下均能开关路灯旳 控制逻辑电路，要求全用与非门实现。 【解】（2）写体现式：
AB 00 01 10 11
Y
Y AB AB
4 组合逻辑电路
4.1 组合逻辑电路旳分析
教学要求
1、了解逻辑电路旳分类及基本特点； 2、了解组合电路分析旳目旳； 3、掌握组合电路分析旳基本环节。
逻辑电路旳分类
组合 电路
特点：输出只取决于目前旳输入 构成：门电路（无记忆元件）
逻辑电路
时序 电路
目前旳输入 特点：输出取决于
原来旳状态 构成：组合电路 + 记忆元件
000
000 000
G BC AC
ABC00 01 11 10
01 0 0 1
11 0 0 0
BC
AC
课堂练习
2、由真值表填卡诺图,并化为最简与或式:
输入
ABC 000 100 010 001 011 101
110 111
输出
R GY 111 110 011 1 01 000
000
000 000
1 +1 10
本位 加数
C :进位
S:本位和
注意：二进制加法不同于逻辑加！
全加器
两个一位二进制数相加，除了本位旳两个 加数，还要考虑低位送来旳进位。
高位 进位
101 + 1、1、1 1 1 00
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4.1组合逻辑电路的分析 4.2组合逻辑电路的设计 4.3组合逻辑电路中的竞争和冒险 4.4常用组合逻辑集成电路 4.5组合可编程电路 4.6用Verilog HDL描述组合逻辑电路
教学基本要求
1.熟练掌握组合逻辑电路的分析方法和设计方法 2.掌握编码器、译码器、数据选择器、数值比较器和加 法器的逻辑功能及其应用； 3.学会阅读MSI器件的功能表，并能根据设计要求完成 电路的正确连接。 4.掌握可编程逻辑器件的表示方法,会用PLD实现 组合逻辑电路
这符合两个1位二进制数相加的原则，即A、B为加 数，S是它们的和，C是向高位的进位。——半加器。
4.2 组合逻辑电路的设计
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、据简化和变换逻辑表达式 5、 画出逻辑图。
B 例1 分析如图所示逻辑电路的功能。
C 解：1.根据逻辑图写出输出的逻辑表达式
=1 L
LZC
A B C ZAB L(ABC)
(AB)C
000
0
0
ABC
001
0
1
2. 列写真值表。
010
1
1
011
1
0
3. 确定逻辑功能：
100
1
1
输入变量的取值中有奇数 1 0 1
1
0
个1时，L为1，否则L为0, 1 1 0
L2 I0I1 I2
4、 根据输出逻辑表达式画出逻辑图。
L0 I0
L1 I0 I1
I0
1
I1
1 I2
&1 &1
L2 I0I1 I2
L
0
L1
&1 L
2
例2 试设计一个码转换电路，将4位格雷码转换为自然二进 制码。可以采用任何逻辑门电路来实现。
解：(1) 明确逻辑功能，列出真值表。 设输入变量为G3、G2、G1、G0为格雷码， 输出变量B3、B2、B1和B0为自然二进制码。 当输入格雷码按照从0到15递增排序时， 可列出逻辑电路真值表
L0ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ= I0
L1 I0I1 L2 I0I1I2
2、 根据真值表写出各输出逻辑表达式。
L0 = I0 L1 I0I1 L2 I0I1I2
3、 根据要求将上式变换为与非形式
真值表 输入
输出
I0 I1 I2 L0 L1 L2
L0 I0
L1 I0 I1
000000 1 ×× 1 0 0 0 1×0 1 0 001001
输入 G3 G2 G1 G0
0000 0001 0011 0010 0110 0111 0101 0100
逻辑电路真值表
输出 B3 B2 B1 B0
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111
输入 G3 G2 G1 G0 1100 1101 1111 1110 1010 1011 1001 1000
例1 某火车站有特快、直快和慢车三种类型的客运列车进出， 试用两输入与非门和反相器设计一个指示列车等待进站的逻 辑电路，3个指示灯一、二、三号分别对应特快、直快和慢车。 列车的优先级别依次为特快、直快和慢车，要求当特快列车 请求进站时，无论其它两种列车是否请求进站，一号灯亮。 当特快没有请求，直快请求进站时，无论慢车是否请求，二 号灯亮。当特快和直快均没有请求，而慢车有请求时，三号 灯亮。
&
&
Z1
&&
Z 2
&&
SS
&&
Z 3
C
1
S Z 2 Z 3 Z 2 Z 3 A A B B A A B (A B ) B (A B ) A B A B A B
CZ1 AB
2.列真值表： SAB CAB
AB
00 01 10 11
CS
00 01 01 10
3.分析功能：
A、B都为0时，S为0，C也为0；当A、B有一个为1时， S为1，C为0；A、B都为1时，S为0，C为1。
解：1、 逻辑抽象。
输入信号: I0、I1、I2分别为特快、直快和慢车的进站请求信号 且有进站请求时为1，没有请求时为0。
输出信号: L0、L1、L2分别为3个指示灯的状态，
且灯亮为1，灯灭为0。
根据题意列出真值表
(2) 写出各输出逻辑表达式。
输入
输出
I0 I1 I2 L0 L1 L2
000000 1 ×× 1 0 0 0 1×0 1 0 001001
0 0 0 00 0
0 0 1 00 1
YAB AB ABAB 0 1 0 0 1 0
ZACAC ACAC
0 1 1 01 1 1 0 0 11 1
1 0 1 11 0
1 1 0 10 1
1 1 1 10 0
3、确定电路逻辑功能 这个电路逻辑功能是对输入 的二进制码求反码。最高位为 符号位，0表示正数，1表示负 数，正数的反码与原码相同； 负数的数值部分是在原码的基 础上逐位求反。
序 关于组合逻辑电路
组合逻辑电路的一般框图
A1 A2
L1 L2
组合逻辑电
An
路
Lm
结构特征:
Li = f (A1, A2 , …, An ) (i=1, 2, …, m)
1、输出、输入之间没有反馈延迟通路，
2、不含记忆单元
组合逻辑电路工作特点:
在任何时刻，电路的输出状态只取决于同一时刻的输入状
真值表
AB C XY Z
0 0 0 00 0 0 0 1 00 1 0 1 0 01 0 0 1 1 01 1 1 0 0 11 1 1 0 1 11 0 1 1 0 10 1 1 1 1 10 0
例2. 分析如图所示逻辑电路的功能
解：1.写输出表达式
并化简： A
Z1 AB
B
Z2 A AB
Z3 B AB
0
0
电路具有为奇校验功能。 1 1 1
0
1
如要实现偶校验，电路应做何改变？
例2 试分析下图所示组合逻辑电路的逻辑功能。
解：1、根据逻辑电路写出各输出端的逻辑表达式，并进行化
简和变换。
X=A
A
X
1
&
B 1
& Y
&
YAB AB
C 1
& & Z
&
Z AC AC
2、列写真值表
真值表
AB C XY Z
X=A
态而与电路原来的状态无关。
4.1 组合逻辑电路分析
一. 组合逻辑电路分析 已知逻辑电路，确定电路的逻辑功能。 二. 组合逻辑电路的分析步骤：
1、 由逻辑图写出输出端的逻辑表达式； 2、 化简逻辑表达式； 3、 列出真值表； 4、 根据真值表或逻辑表达式，确定其功能。
三、组合逻辑电路的分析举例
A =1 Z