常见组合逻辑电路
组合逻辑 电路
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12. 2 中规模集成组合逻辑电路的功 能与应用
一个输出信号与输入信号的一个取值组合相对应。常用的有 3线-8线、4线-16线译码器，如74LS138,74LS154等。 如图12-8所示是三位二进制(3线-8线)译码器74LS138的 引脚排列图和逻辑符号。表12-5是74LS138的功能表。
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12. 2 中规模集成组合逻辑电路的功 能与应用
当
.表示允许编码(
).但无有效编码请求(所
有编码输入端都无效为1).如功能表第2行所不。当 =0.
表示允许编码(
).且正在(对编码输入端中提出编码请
求且优先权最高的)进行编码.如功能表第3~10行所示。
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12. 2 中规模集成组合逻辑电路的功 能与应用
3.二-十进制(10线-4线)优先编码器
无效的高电平。使能端又叫做片选端CS(Chip Select).利
用片选端可以方便地扩展译码器的功能。
如图12-9所示电路实现用两片3线-8线译码器74LS138扩 展成4线-16线译码器。
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12. 2 中规模集成组合逻辑电路的功 能与应用
*2.二-十进制译码器 二-十进制译码器能将输入的4位BCD码译成10个译码输出
表如表12-8所示。
是控制输入端(又称使能端).当
时.禁止工作.输
入数据被封锁.Y=0;当
第4章 组合逻辑电路
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4.3 编码器
主要内容：
编码器的概念 由门电路构成的三位二进制编码器 由门电路构成的二-十进制编码器 优先编码器的概念 典型的编码器集成电路74LS148及74LS147
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4.3.1 编码器的概念
在数字电路中，通常将具有特定含义的信息（ 数字或符号）编成相应的若干位二进制代码的过程 ，称为编码。实现编码功能的电路称为编码器。 编码器功能框图如下图所示。
A B C D 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
F 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1
30
根据上述各表达式可直接画出3位二进制编码 器的逻辑电路图如图所示。
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2．优先编码器
优先编码器事先对输入端进行优先级别排序，在任何时 刻仅对优先级别高的输入端信号响应，优先级别低的输入端 信号则不响应。如图所示是8-3线优先编码器74LS148的逻辑 符号和引脚图。功能表见表4－10（P86）。
13
4.2.2组合逻辑电路的设计举例
1．用与非门设计组合逻辑电路 例4-4 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。
15
16
2．用或非门设计组合逻辑电路
例4-6 用或非门设计例4-5(见课本)的逻辑电路。 F(A,B,C,D)=∑m(3,7,11,13,15)
12 组合逻辑
【例12-2】某厂有三台水泵，要求最少有两台正常运转，满足此要求则发 出“正常”信号。试用与非门去组成发“正常”信号的逻辑电路。 解(1)分析设计要求。用传感器件(如光电器件)从运转着的水泵取得信号， 此信号就是该逻辑电路的输入信号，用逻辑电路的输出信号驱动“正常” 显示器的输入端钮。 设三台水泵分别为A、B、C，水泵运转时为1，停止时为0；电路输出为Y， 输出正常为1，不正常为0。 （2）根据设计要求，列出真值表
由真值表可见，对于B、A端2位二进制代码00、01、10、11，输出Y3、 Y2、Y1、Y0都有唯一的输出信号与其对应。这样，就将输入的00～11四个 代码，翻译成了相应的信号(T3139输出为低电平有效)去控制执行机构。 译码器的常见类型： 译码器的输入、输出端的个数，常被用来作为其名称。 2—4线译码器，3—8线译码器、4—16线译码器。 常用的TTL集成二进制译码器有T1155、T4139、T4138、T330、T1154、 T4042等。
液晶显示器笔划段及管脚排列
三、BCD七段译码器
为使数码管能显示所代表数码(BCD码)的数字，必须先将BCD码由二—十 进制译码器译出，然后输出给数码管去点亮相应的发光段。
二—十进制译码器 输入的是二—十进制代码(BCD码)， 输出的是与十进制数字0～9相对应的逻辑信号。
二—十进制七段译码器(即BCD七段译码器)的应用 七段译码器的真值表:
同或、异或关系：
半加器实例：
能够完成两个1位二进制数的加法运算
【例12-1】试分析图12-3所示电路的逻辑功能。 （3）列出真值表
解（1）写出输出逻辑表达式：
（4）确定逻辑功能。 （2）将表达式化简为最简式：
该电路能够完成两个1位二进制 数的加法运算，称为半加器。
《组合逻辑电路》教案
《组合逻辑电路》教案一、教学目标1. 让学生了解组合逻辑电路的基本概念和特点。
2. 使学生掌握组合逻辑电路的分析和设计方法。
3. 培养学生运用组合逻辑电路解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 组合逻辑电路的基本概念介绍组合逻辑电路的定义、特点和应用。
2. 组合逻辑电路的分析和设计方法讲解组合逻辑电路的分析方法和设计步骤。
3. 常见组合逻辑电路介绍编码器、译码器、多路选择器和算术逻辑单元等常见组合逻辑电路的原理和应用。
4. 组合逻辑电路实例分析分析实际应用中的组合逻辑电路，如数字电压表、数字频率计等。
5. 组合逻辑电路的设计实践引导学生运用组合逻辑电路设计解决实际问题的电路。
三、教学重点与难点1. 重点：组合逻辑电路的基本概念、分析和设计方法，常见组合逻辑电路的原理和应用。
2. 难点：组合逻辑电路的设计实践，灵活运用组合逻辑电路解决实际问题。
四、教学方法1. 采用讲授法，讲解组合逻辑电路的基本概念、分析和设计方法。
2. 利用实物模型、图示和仿真软件，直观展示组合逻辑电路的工作原理。
3. 案例分析，引导学生运用组合逻辑电路解决实际问题。
4. 小组讨论，培养学生团队合作精神和发现问题、解决问题的能力。
五、教学准备1. 教材或教学资源：《组合逻辑电路》相关章节。
2. 实物模型：组合逻辑电路的实物模型。
3. 教学课件：组合逻辑电路的相关图示和动画。
4. 仿真软件：如Multisim，用于模拟组合逻辑电路的工作过程。
5. 练习题：组合逻辑电路的相关习题和案例分析题。
六、教学过程1. 引入新课：通过复习上节课的内容，引入组合逻辑电路的学习。
2. 讲解基本概念：讲解组合逻辑电路的定义、特点和应用，引导学生理解组合逻辑电路的基本概念。
3. 分析和设计方法：讲解组合逻辑电路的分析方法和设计步骤，让学生掌握如何分析和设计组合逻辑电路。
4. 常见组合逻辑电路：介绍编码器、译码器、多路选择器和算术逻辑单元等常见组合逻辑电路的原理和应用，让学生了解各种组合逻辑电路的功能和结构。
组合逻辑电路全加器
全加器可以用于控制执行机构，例如通过比较设 定值与实际值的差异，控制执行机构的输出。
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Part
05
全加器的性能优化
运算速度的提升
01
02
03
减少信号传输延迟
通过优化电路布局和布线， 减小信号在电路中的传输 延迟，从而提高全加器的 运算速度。
采用高速逻辑门
使用高速逻辑门，如 CMOS门，可以减少门电 路的传输延迟，从而提高 全加器的运算速度。
并行处理
采用并行处理技术，将多 个全加器并行连接，可以 同时处理多个输入信号， 从而提高运算速度。
功耗的降低
降低门电路功耗
选择低功耗的逻辑门，如CMOS门，可以降低 全加器的功耗。
减少信号翻转次数
优化电路设计，减少信号翻转次数，从而降低 功耗。
动态功耗管理
采用动态功耗管理技术，根据实际需求动态调整全加器的功耗，从而达到节能 的目的。
面积的优化
STEP 02
STEP 01
优化电路结构
采用标准单元
结果分析对测试结果进行Fra bibliotek析，判断全加器 是否符合设计要求，并针对问题进 行调试和优化。
Part
04
全加器的实现方式
硬件实现方式
集成电路实现
使用集成电路（IC）实现全加器是一种常见的方法。集成电路是将多个电子元件集成在一块 芯片上，从而实现特定的功能。通过将多个门电路集成在一起，可以构建全加器。
晶体管实现
通过优化全加器的电路结 构，减小其面积，从而减 小芯片的制造成本。
STEP 03
减少元件数量
优化电路设计，减少元件 数量，从而减小全加器的 面积。
verilog 组合逻辑例子
verilog 组合逻辑例子Verilog组合逻辑例子Verilog是一种硬件描述语言，常用于数字逻辑综合和编写硬件模块。
组合逻辑是Verilog中的一种基本类型，用于描述没有存储功能，只有输入和输出之间逻辑关系的电路。
以下是一些Verilog组合逻辑例子及其详细讲解。
1. 逻辑门AND门module and_gate(input a,input b,output y);assign y = a && b;endmodule在这个例子中，我们定义了一个AND门的模块。
它有两个输入a 和b，一个输出y。
通过assign语句，我们将输出y赋值为输入a和b 的逻辑与结果。
OR门module or_gate(input a,input b,output y);assign y = a || b;endmodule这是一个OR门的例子。
和AND门类似，我们通过assign语句将输出y赋值为输入a和b的逻辑或结果。
2. 多路选择器module mux(input a,input b,input c,input d,input [1:0] sel,output y);assign y = (sel == 2'b00) ? a :(sel == 2'b01) ? b :(sel == 2'b10) ? c :d;endmodule这个例子演示了一个4路多路选择器。
它有4个输入a、b、c和d，一个2位选择信号sel，一个输出y。
根据选择信号的不同值，输出y将根据如下规则选择不同的输入信号：00选择a，01选择b，10选择c，11选择d。
3. 比较器module comparator(input [3:0] a,input [3:0] b,output eq,output gt,output lt);assign eq = (a == b);assign gt = (a > b);assign lt = (a < b);endmodule上面的例子展示了一个比较器。
实验二 组合逻辑电路设计
实验五组合逻辑电路设计（此项实验为设计性实验）设计性综合实验要求：1．根据设计任务要求，从单元电路的设计开始选择设计方案。
根据设计要求和已知条件，计算出元件参数，并选择合适的元件，最后画出总电路图。
2．通过安装调试，实现设计中要求的全部功能。
3．写出完整的设计性综合实验报告，包括调试中出现异常现象的分析和讨论。
一、实验目的1. 掌握组合逻辑电路的设计方法。
2. 能够熟练的、合理的选用集成电路器件。
3．提高电路布局、布线及检查和排除故障的能力。
4．培养书写设计性综合实验报告的能力。
二、设计任务与要求1．设计一个一位半加器和全加器。
2．设计一个对两个两位无符号的二进制数M、N比较大小的电路（只要求设计出M>N的电路）。
3．对所设计电路进行连接、验证，并写出结果。
三、实验原理及参考电路组合逻辑电路是最常见的逻辑电路，其特点是在任何时刻电路的输出信号仅取决于该时刻的输入信号，而与信号作用前电路原来所处的状态无关。
组合逻辑电路设计的一般步骤如图5-1所示。
图5－1 组合逻辑电路设计流程图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。
- 19 -1.组合逻辑电路的设计过程用“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”。
设计步骤：a.根据题意列出真值表如表5-1所示，再填入卡诺图表5-2中。
b.由卡诺图得出逻辑表达式，并简化成“与非”的形式Y＝ABC＋BCD＋ACD＋ABD＝)′)′()′()′()′((ABCACDBCDABCc.根据逻辑表达式画出用“与非门”构成的逻辑电路如图5-2所示。
表5－1表5－2d.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所选集成块。
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
第五章组合逻辑电路(4课时)
一位比较器逻辑图
12
用与非门实现，并且低电平比较器）
比较原则： 1. 先从高位比起，高位大的数值一定大。 2. 若高位相等，则再比较低位数，最终结果 由低位的比较结果决定。 请根据以上原则设计一下：每位的比 较应包括几个输入、输出？
14
四位数值比较器的比较原则
1、二进制译码器及其集成器件
二进制译码器的作用：将n种输入的组合译成2 n 种电路状态。也叫n线---2 线译码器。 译码器的输入—— 一组二进制代码 译码器的输出—— 一组高低电平信号
常见的二进制译码器有2—4线译码器、3—8线译码器 和4—16线译码器。
29
n
（1）2-4线译码器 2-4线译码器74LS139的功能表
&
必 接 好
A<B
A<B
1
A与C作比较
A3B3 A2B2 A1B1 A0B0
A3B3 A2B2 A1B1 A0B0
C3 C2 C1 C0
A3 A2 A1 A0 B3 B2 B1 B0
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74LS148的功能表
EI GS EO
从功能表可以看出，当EI=1时，表示电路禁止编码，
即无论7~0中有无有效信号，输出C、B、A均为高
左右。 液晶显示器：用于计算器､电子手表､电子词典等。
34
七段数码显示器件的工作原理： a b c d e f g 1 1 1 1 1 1 0
a
0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1
f e
g
b
c
d
35
共阴极数码显示器真值表
输 入 a 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 b 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 输 c 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 d 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 出 e 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 f 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 g 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 显示字形 A3 A2 A1 A0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
实验二 组合逻辑电路
实验二组合逻辑电路一、实验目的1．掌握数据选择器的功能和应用方法；2．掌握显示译码器的功能和使用方法；3．掌握组合数字电路的设计和实现方法。
二、预习要求1．复习译码器和数据选择器的工作原理；2．复习有关组合电路设计方法的知识；3．阅读74LS138和74LS151的引脚排列图及功能表；4. 设计实验内容所要求的数据记录表格。
三、理论准备1．概述组合逻辑电路又称组合电路，组合电路的输出只决定于当时的外部输入情况，与电路过去状态无关。
因此，组合电路的特点是无“记忆性”。
在组成上组合电路的特点是由各种门电路连接而成，而且连接中没有反馈线存在。
所以各种功能的门电路就是简单组合逻辑电路。
组合逻辑电路的输入信号和输出信号往往不止一个，其功能描述方法通常有函数表达式、真值表、卡诺图和逻辑图等几种。
组合逻辑电路的分析与设计方法，是立足于小规模集成电路分析和设计基本方法之一。
2．组合逻辑电路的分析方法分析的任务是：对给定的电路求解其逻辑功能，即求出该电路的输出与输入之间的逻辑关系，通常是用逻辑式或真值表来描述，有时也加上必须的文字说明。
分析的步骤：（1）逐级写出逻辑表达式，最后得到输出逻辑变量与输入逻辑变量之间的逻辑函数式。
（2）化简。
（3）列出真值表。
（4）文字说明上述四个步骤不是一成不变的。
除第一步外，其它三步根据实际情况的要求而采用。
3．组合逻辑电路的设计方法设计的任务是：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，由给定的功能要求，设计出相应的逻辑电路。
设计的一般步骤如图3-1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。
需要注意的是，在使用中规模集成的组合逻辑电路设计时，需要把函数式变换成适当的形式(而不一定是最简式)。