第20章 门电路与组合逻辑电路
2022年实验7-门电路和组合逻辑电路
• 实验任务5：半加器逻辑功能。
• 根据半加器的逻辑功能列出y和z的逻辑表达式，分析“半加”功能。
12
A
1
2
&
1
11
13
1
&
1
3
4
B
10
9
&
1
C
13
2022/4/15
A
1
B
1
4
&
2
6
=1
3
y
2
6
5
12
Y1
2
&
1
8
&
2
3
&
3
1
&
3
Y2
2
甚至更多的输入端口，参与相同
的逻辑运算。
2022/4/15
74LS20
实验七《门电路和组合逻辑电路》
& =1
74LS54
2
单个门电路实验：
• 实验内容1：4输入与非门74LS20功能测试。
• 实验内容2：2输入异或门74LS86功能测试。
• 实验内容3：2输入与非门74LS00的“门控功能”测试。
5
请开始实验……
• 注意事项：
• 注意连接电源和地，电源Vcc为+5V。
• TTL器件不使用的输入引脚，悬空表示逻辑
1，但建议连接确定电位：
• “与”逻辑：不使用的引脚需要接高电平：
• “或”逻辑：不使用的引脚需要接低电平：
2022/4/15
实验七《门电路和组合逻辑电路》
6
逻辑门电路与组合逻辑电路功能测试
实验(shíyàn)一逻辑(luó jí)门电路与组合(zǔhé)逻辑电路功能测试一、实验(shíyàn)目的1．熟悉电子(diànzǐ)实验箱的功能及使用方法。
2．学习集成电路型号及引脚排列识别，使用电子实验箱完成逻辑门电路逻辑功能测试。
3．复习利用摩根定律实现五种逻辑函数表达式的转换。
4．学习如何写简单逻辑电路图的逻辑关系表达式及最简式。
二、实验用元器件1．四2输入“与非”门7400×22．二4输入“与非”门7420×13．四“异或”门7486×1实验中使用7400四2输入“与非”门和7420二4输入“与非”门。
引脚图如图1—1和图1—2，7400内部有四个独立的2输入“与非”门，7420内有二个4输入“与非”门。
图1—1 7400集成电路图1—2 7420集成电路实验中提供(tígōng)的集成电路(diànlù)有74LS系列(xìliè)的低功耗肖特基TTL电路和74HC系列的高速CMOS电路。
它们在逻辑上兼容，但具体物理(wùlǐ)参数不同。
CMOS电路(diànlù)输出高电平≈Vcc，输出低电平≈0V（规定输入高电平电压≥0.7Vcc，输入低电平电压≤0.3 Vcc），在我们的实验中Vcc＝＋5V。
TTL电路的输出高电平为2.4～3.6V，输入开门电平1.4～1.8V。
输出低电平为0～0.5V，输入关门电平0.8～1V。
在实验中采用同一电源，经实际测定可以直接联接，但有些条件下须要通过接口转接，用74LS门电路驱动74HC门电路时，输出高电平电压应大于3.5V。
而74HC门电路驱动74LS门电路时要加下拉电阻，扇出系数应小于10。
三、实验前准备工作及注意事项1.检查实验用具是否齐全：电源一个、电子实验箱一个、万用表一个（表笔两只）、实验线若干。
组合逻辑电路
⒊ 8-3线优先编码器74LS148
7.2.2 译码器
将给定的二值代码转换为相应的输出信号或另一种形式 二值代码的过程，称为译码。 能实现译码功能的电路称为译码器（Decoder）。译码 是编码的逆过程。 ⒈ 工作原理 为便于分析理解，以2-4线译码器为例。
⒉ 3-8线译码器74LS138
⒊ 译码器应用举例 【例7-6】 试利用74LS138和门电路实现例7-3中要求的 3人多数表决逻辑电路。 解：3人表决逻辑最小项表达式为：
⑵ 现象Ⅱ
⒉ 竞争与冒险的含义 ⑴ 竞争：门电路输入端的两个互补输入信号同时向相反 的逻辑电平跳变的现象称为竞争。 ⑵ 冒险：门电路由于竞争而产生错误输出（尖峰脉冲） 的现象称为竞争-冒险。 对大多数组合逻辑电路来说，竞争现象是不可避免的。 但竞争不一定会产生冒险，而产生冒险必定存在竞争。
⒊ 判断产生竞争-冒险的方法 ⑴ 或（或非）门，在某种条件下形成 时， 会产生竞争现象；与（与非）门，在某种条件下形成 时，会产生竞争现象。 ⑵ 卡诺图中有相邻的卡诺圈相切。
8选1数据选择器74LS151／251
数据选择器应用 【例7-10】 试利用74LS151实现例7-3中要求的3人多 数表决逻辑电路。 解：3人表决逻辑最小项表达式为： Y＝
7.2.5 加法器
⒈ 半加器（Half Adder） ⑴ 定义：能够完成两个一位二进制数A和B相加的组 合逻辑电路称为半加器。 ⑵ 真值表：半加器真值表如表7-13，其中S为和， CO为进位。 ⑶ 逻辑表达式：S＝ ＝AB；CO＝AB ⑷ 逻辑符号：半加器逻辑符号如图7-20所示。
⒉ 全加器（Full Adder）
⑴ 定义：两个一位二进制数A、B与来自低位的进位 CI三者相加的组合逻辑电路称为全加器。
组合逻辑电路的基本组成单元是门电路
组合逻辑电路的基本组成单元是门电路
门电路是组合逻辑电路的基本组成单元，是组合式电路的体系结构的重要组成部分，也是最基本的逻辑电路元件。
它的功能是根据变量的不同状态来控制元件的输出状态。
门电路的功能多种多样，可以分为逻辑门和存储门两大类。
逻辑门是一种可以根据逻辑表达式中不同状态来控制门电路输出状态的门电路。
主要有AND门（乘法门）、OR门（加法门）、NOT门（反转门）、NAND门（非乘法门）、NOR门（非加法门）等。
它是组合逻辑电路中最重要的构件，可以实现对多个输入信号的处理，使组合逻辑电路可以实现各种复杂的逻辑功能。
存储门又叫延时门，是能够用来产生时间上的逻辑功能而构成的一类门电路。
它具有与输入信号无关的延时时间，并能够根据当前的输入信号和时间的配合，确定最终的输出信号的电路元件。
主要有RS门（重设门）、JK门（加减门）、D门（数据门）、T门（时间存储门）等，这些存储门是实现复杂逻辑功能的重要元件，而且是用来实现定期和定时时钟循环、空间序列逻辑、模拟计算等功能所构成的重要组件。
门电路的功能是非常重要的，它把复杂的逻辑功能简单的表达出来，为组合逻辑电路提供实用的基础。
通过控制门电路的输入和输出是可以完成各种复杂逻辑功能，为控制电路的连接搭建框架，因此它在电子系统中有着非常重要的地位。
门电路和组合逻辑电路
第９章门电路和组合逻辑电路数字电路一般可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。
组合逻辑电路的特点是输出逻辑状态完全由当前输入状态决定。
门电路是组合逻辑电路的基本逻辑本章除介绍门电路外，将对组合逻辑电路的分析和设计方法，译码器、编码器、多路选择器等常用集成电路予以介绍。
９．１分立元件门电路在数字电路中，所谓“门”就是指实现基本逻辑关系的电路。
最基本的逻辑门是与门、或门和非门。
用基本的门电路可以构成复杂的逻辑电路，完成任何逻辑运算功能，这些逻辑电路是构成计算机及其他数字系统的重要基础。
逻辑门可以用电阻、电容、二极管、三极管等分立元件构成，这种门称为分立元件门。
９．１．１基本逻辑门电路１．与门实现与逻辑运算的电路称为与门，如图９－１（ａ）所示。
图９－１（ｂ）所示为与门的逻辑符号。
与门的状态真值表见表９－１。
表９－１与门的真值表２．或门实现或逻辑运算的电路称为或门，如图９－２（ａ）所示。
图９－２（ｂ）所示为或门的逻辑符号。
或门的状态真值表见表９－２。
表９－２或门的真值表３．非门实现非逻辑运算的电路称为非门，如图９－３（ａ）所示。
图９－３（ｂ）所示为非门的逻辑符号。
图９－３三极管非门电路和逻辑符号９．１．２复合逻辑门将与、或、非三种基本逻辑门适当组合可形成几种基本的复合逻辑门，实现这些逻辑关系的集成电路是最基本的逻辑元件。
常见的复合门有：１．与非门与非门电路相当于一个与门和一个非门的组合，可完成以下逻辑表达式的运算其特点是：仅当所有的输入端是高电平时，输出端才是低电平；只要输入端有低电平，输出必为高电平。
或以“有０出１，全１出０”助记。
与非门用图９－４（ａ）所示的逻辑符号表示。
２．或非门或非门电路相当于一个或门和一个非门的组合，可完成以下逻辑表达式的运算其特点是：仅当所有的输入端是低电平时，输出端才是高电平。
只要输入端有高电平，输出必为低电平。
或以“有１出０，全０出１”助记。
或非门用图９－４（ｂ）所示的逻辑符号表示。
组合逻辑电路
电工学
（四）、逻辑函数的化简
20
在对逻辑函数进行化简时，一般是首先把逻辑函数 化为最简与或式，然后再将其转化为其它形式的最简式， 这是由于从最简与或表达式可以方便地转化为其它形式 的最简式。 在对逻辑函数进行化简时，一般是首先把逻辑函数 化为最简与或式，然后再将其转化为其它形式的最简 式，这是由于从最简与或表达式可以方便地转化为其 它形式的最简式。 在对逻辑函数化简时，主要应用前面讨论的逻辑代 数的基本公式和运算规则。
电工学
15
A B
C
F
信息与控制工程学院 电工电子教学与实验中心电工学课程组
电工学
[例8-2] 已知输出逻辑函数F与输入逻辑变量A、B、C 的波形图如下图所示，试列出该函数的真值表，写出函 数表达式，画出逻辑图。
A B
C
16
F
信息与控制工程学院 电工电子教学与实验中心电工学课程组
电工学
解：①根据波形图求真值表
电工学
1
组合逻辑电路
第八章
本章开始我们将介绍数字电路，数字电路与模拟电路是不 同的，它的特点是，输入与输出信号在时间上和大小上都是不 连续的，电子器件工作在非线性状态，数字电路主要研究输出 与输入信号之间的逻辑关系，因此也将其称为逻辑电路。
第一节 逻辑运算与逻辑门
数字逻辑电路中的输入变量和输出变量之间是逻辑关系，因此 在分析与设计数字逻辑电路时，要用到逻辑运算。本节将讨论逻 辑运算的基本规则和定律以及常用的逻辑门。
（2）由真值表可以确定输入信号 在不同状态下输出函数的状态， 如果输入变量和输出函数的1状态 用高电平表示，0状态用低电平表 示，则可以画出输出与输入之间 的波形图（也叫时序图）。
0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1
门电路和组合逻辑电路
门电路和组合逻辑电路一、填空题：1、逻辑代数中的变量称为（），其取值只有（）和（）。
2、逻辑代数中的0和1代表（）。
3、逻辑加和逻辑乘的交换律可分别用公式表示为（）和（）。
4、一个两输入端的与非门，其输出信号Z 与输入信号A 、B 之间的逻辑关系表示为（）。
5、真值表是把输入逻辑变量的（）和相应的输出函数值排列在一起而组成的表格。
6、一个两输入端的异或门，其输出信号Z 与输入信号A 、B 之间的逻辑关系表示为（）。
7、用代数法可把Z = ABC + ABC+ABC化简为（）。
8、若将逻辑函数Z = A + B + C?D+ E?D + F?G用与非门来实现，应写成（）。
9、要把逻辑函数Z = A?B?C?D?E用与或非门来实现，应写成（）。
10、用代数法可把逻辑函数Z = AB + ABD + AC + BCD化简为（）。
答案：一、 1 、逻辑变量，0， 1 ；2、两种不同的逻辑状态；3、A+B=B+A , A?B = B?A;4、Z=AB ；5、各种可能取值；6、Z=AB+AB ；7、Z=AB+BC ；8、Z=ABCDEDFG ；9、Z=A+BC+DE ；10、Z=B+AC ；二、计算题：1 、将下列各数转换为等值的十进制数和十六进制数：（1）（10000001）2 ；（2）（01000100）2 ；（3）（1101101）2；（4）（11.001）22、写出下列函数的最小项表达式(1) F X =AB^-CA+BC (2) F 2 -ACD^AB^BC⑶ F 3 =AB + BC + AD (4)F 4=(^ + 5C)CD(^)F^ = AD+AC+BaD+C (6)F e = AB^-BD-^DC^DA答案：二、1、(1) 129io 、8116 ; (2) 6810、44i6 ; (3) 109io 、6D 16 ; (4) 3.125io 、 3.2i6 ；(l)5：w (3A6t 7)f (2) (0,1,2,3,6,7,9,13,14,15)；(3)(2,3^3OJ1J2J3,14,15) r£4)2,(9,13)； (5)(0,1,2,3,4,5,6,7,8,!0t l U2,14J 5)H 6)5^(13,5,7,8,9,10,11,13,15)；1、有A 、B 、C 三个输入信号，当三个输入信号出现偶数个 1时，输出为1。
常见的组合逻辑电路
常见的组合逻辑电路组合逻辑电路指的是由多个逻辑门组成的电路，其输出只与输入信号的组合有关，而与输入信号的时间顺序无关。
在现代电子设备中，组合逻辑电路被广泛应用于数字电子系统的设计中。
下面将介绍几种常见的组合逻辑电路及其应用。
一、与门（AND Gate）与门是最基本的逻辑门之一，它只有当所有输入信号都为高电平时，输出才为高电平。
与门在数字电路中扮演着非常重要的角色，可以用于实现多个输入信号的复合判断。
在计算机的算术逻辑单元（ALU）中，与门经常用于进行逻辑运算。
二、或门（OR Gate）或门也是一种常见的逻辑门，它只要任意一个输入信号为高电平，输出就为高电平。
与门和或门可以相互组合使用，实现更复杂的逻辑运算。
或门常用于电子开关和电路选择器等应用中。
三、非门（NOT Gate）非门是最简单的逻辑门，它只有一个输入信号，输出信号是输入信号的反向。
非门常用于信号反转的场合，例如数字信号进行取反操作。
四、与非门（NAND Gate）与非门是由与门和非门组合而成的逻辑门，其输出是与门输出信号取反。
与非门的应用非常广泛，可以用于各种数字电路的设计中，例如计算机内存、固态硬盘等。
五、或非门（NOR Gate）或非门由或门和非门组合而成，其输出是或门输出信号取反。
与与非门类似，或非门也可以用于各种数字电路的设计中，例如译码器、比较器等。
六、异或门（XOR Gate）异或门是一种特殊的逻辑门，只有当输入信号中的奇数个为高电平时，输出为高电平；偶数个为高电平时，输出为低电平。
异或门在编码器、加法器以及数据传输方面有着重要的应用。
七、多路选择器（Multiplexer）多路选择器是一种可以根据选择信号选择不同输入信号的逻辑电路。
它可以将多个输入信号中的一个或多个输出至一个输出线上。
多路选择器可以在数字信号的选择和转换中起到关键作用。
八、译码器（Decoder）译码器是一种将多位输入信号转换为多位输出信号的逻辑电路。
它可以将某个特定的输入编码成高电平，从而实现对多个输入信号的解码和处理。
电工学第六版(秦曾煌)dz20
目录(20)第20章门电路和组合逻辑电路4第20.2节基本门电路及其组合 (4)第20.2.3题 (4)第20.3节TTL门电路 (4)第20.3.2题 (4)第20.5节逻辑代数 (5)第20.5.5题 (5)第20.5.6题 (5)第20.5.7题 (5)第20.6节组合逻辑电路的分析和综合 (7)第20.6.1题 (7)第20.6.3题 (8)第20.6.4题 (9)第20.6.5题 (10)第20.6.10题 (11)第20.6.13题 (12)第20.6.14题 (13)第20.7节加法器 (14)第20.7.1题 (14)第20.7.2题 (14)第20.8节编码器 (16)第20.8.1题 (16)第20.9节译码器和数字显示 (17)第20.9.2题 (17)第20.9.4题 (19)第20.9.5题 (20)1逻辑状态表 (7)2逻辑状态表 (8)3逻辑状态表 (9)4逻辑状态表 (11)5逻辑状态表 (12)6逻辑状态表 (13)7逻辑状态表 (15)8逻辑状态表 (16)9编码表 (17)10状态表 (18)11逻辑状态表 (20)1习题20.2.3图 (4)2习题20.3.2图 (4)3习题20.5.7图 (6)4习题20.5.7图 (6)5习题20.6.1图 (8)6习题20.6.3图 (8)7习题20.6.4图 (9)8习题20.6.5图 (10)9习题20.6.10图 (11)10习题20.6.13图 (12)11习题20.6.14图 (14)12习题20.7.2图 (16)13习题20.8.1图 (17)14习题20.9.2图 (18)15习题20.9.4图 (20)20门电路和组合逻辑电路20.2基本门电路及其组合20.2.3在图1所示的门电路中，当控制端C=1和C=0两种情况时，试求输出Y的逻辑式和波形，并说明该电路的功能。
输入A和B的波形如图中所示。
[解]由图得出Y的逻辑式图1:习题20.2.3图Y=AC·BCC=1Y=A·1=A=A传送信号AC=0Y=1·B=B=B传送信号B20.3TTL门电路20.3.2用内阻为50kΩ/V的万用表的直流电压挡(0∼10V)去测量T T L与非门的一个悬空输入端与“地”之间的电压值，在下列情况下，估计该表的读数。
ttl门电路和组合逻辑电路实验原理
ttl门电路和组合逻辑电路实验原理随着科技的不断发展，电子电路在我们的生活中发挥着越来越重要的作用。
在这些电路中，ttl门电路和组合逻辑电路是最为基础的电路之一。
本文将围绕这两种电路，详细介绍它们的实验原理。
首先，我们来了解一下ttl门电路。
TTL（Transistor-Transistor Logic）门电路是一种基础的数字电路，由TTL门电路芯片组成。
这种电路主要由两个三极管、数个二极管和几个电阻器构成。
它们一般被分为四类，包括与门、或门、非门和异或门。
在实验的过程中，通过连接不同的端口和线路，我们可以将它们组合出各种复杂的逻辑电路，比如加法器等。
在进行ttl门电路实验时，我们需要使用基本电路元件，如晶振、电容、电阻、三极管等，同时还需要使用Oscilloscope（示波器）等测试工具，通过搭建电路实验台来实现TTL门电路的实验。
下面，我们再来了解一下组合逻辑电路。
组合逻辑电路是由若干组输入变量经过一定的逻辑运算，产生一个或多个输出变量的电路。
这些电路往往被用于数据处理、实现逻辑功能和控制系统等方面。
在组合逻辑电路中，最为常见的逻辑门有与门、或门和非门等。
对于组合逻辑电路的实验，我们首先需要掌握逻辑门的运算规律以及各自的性质。
为了实现逻辑运算，我们需要使用诸如按键、开关、LED 灯、电源、电容等元器件，同时需要使用多用途面板及万用表等。
通过搭建组合逻辑电路实验台，我们可以将不同的逻辑门进行组合，实现各种不同的逻辑运算。
总结起来，ttl门电路和组合逻辑电路是数字电路中最为基础的两种电路之一，本身包含了许多的数据处理和运算功能。
在实践中，我们可以通过实验台的搭建，灵活组合使用各种逻辑门，来实现复杂的逻辑运算和实用应用。
希望本文对有志于学习数字电路和逻辑设计的同学提供一些启示和帮助。