第四章组合逻辑电路
《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(第四版)-第4章-组合逻辑电路解析
1
Y (Y1Y2Y3) ' (( AB) '(BC) '( AC) ') '
2
Y AB BC AC
9
最简与或 表达式
3
真值表
4
电路的逻 辑功能
Y AB BC AC
3
ABC 000 001 010 011 100 101 110 111
Y
当输入A、B、
0
C中有2个或3
第四章 组合逻辑电路
学习要点
了解组合逻辑电路的特点和工作原理。 掌握组合逻辑电路的分析、设计方法。 了解组合逻辑电路中的竞争冒险现象。
1
4.1 概 述
2
数字电路
组合逻辑电路：t时刻输出仅与t时刻 输入有关，与t以前的 状态无关。
时序逻辑电路：t时刻输出不仅与t时刻 输入有关，还与电路过 去的状态有关。
编码器：把指令或状态等转换为与其对应 的二进制信息代码的电路。
普通编码器 优先编码器
22
23
一、二进制编码器
设：编码器有M个输入，在这M个输入中， 只有一个输入为有效电平，其余M-1个输入 均为无效电平。有N个输出。则二者之间满 足M≤2N的关系。
二进制编码器——将一般信号编为二进制代 码的电路。
Y F( A)
5
组合电路的特点： 1. 输出仅由输入决定，与电路之前状态无关； 2. 电路结构中无反馈环路（无记忆）； 3. 能用基本门构成，即任何组合逻辑电路都能
用三种基本门实现。
6
4.2 组合逻辑电路的 分析和设计
7
4.2.1 组合逻辑电路的分析
8
逻辑图 例1：
1
逻辑表 达式
第四章组合逻辑电路的分析与设计
=1
S
C = AB 画出逻辑电路图。 画出逻辑电路图。
S = AB + AB = A ⊕ B
&
C
2．全加器——能同时进行本位数和相邻低位的进位信号的加法运算。 全加器 能同时进行本位数和相邻低位的进位信号的加法运算。
由真值表直接写出逻辑表达式，再经代数法化简和转换得： 由真值表直接写出逻辑表达式，再经代数法化简和转换得：
每一个输出变量是全部或部分 输入变量的函数： 输入变量的函数： L1=f1（A1、A2、…、Ai） 、 L2=f2（A1、A2、…、Ai） 、 …… Lj=fj（A1、A2、…、Ai） 、
4.1 组合逻辑电路的分析方法
分析过程一般包含4个步骤： 分析过程一般包含4个步骤：
例4.1.1：组合电路如图所示，分析该电路的逻辑功能。 组合电路如图所示，分析该电路的逻辑功能。
第四章 组合逻辑电路的分析与设计
组合逻辑电路的概念： 组合逻辑电路的概念： 电路任一时刻的输出状态只决定于该时刻 各输入状态的组合，而与电路的原状态无关。 各输入状态的组合，而与电路的原状态无关。
组合电路就是由门电路组合而成， 组合电路就是由门电路组合而成 ， 电路中没有记 忆单元，没有反馈通路。 忆单元，没有反馈通路。
= Ai Bi + ( Ai ⊕ Bi )C i- 1
S i = Ai ⊕ Bi ⊕ C i 1
C i = Ai Bi + ( Ai ⊕ Bi )C i- 1
根据逻辑表达式画出全加器的逻辑电路图： 根据逻辑表达式画出全加器的逻辑电路图：
& Ai Bi Ci-1 =1 Si ≥1 =1 Ci
Ai Bi Ci-1 CI ∑ CO Si Ci
4.3.3 译码器
脉冲与数字电路第四章 组合电路设计
组合电路的逻辑竞争和冒险
<4>静态险象： 输出本不应变化 产生了毛刺； 动态险象： 输出本应变化 另有毛刺
2、险象的判断：
1〉逻辑险象：当P个（1≤P ≤N）输入变量发生变化， 但函数输出最简与或式中不包含由N-P个不变变量组 成的乘积项，就可能发生逻辑冒险。 2〉功能险象：当P个（P>1）输入变量发生变化时， 若变化前后稳定时，输出在变化前后一致，在卡诺图 中由其余不变的N-P个变量组成的乘积项包含的最小 项既有1又有0，就可能发生功能冒险。
（将3位二进制数译8路输出。）
3、译码器
*〉3-8译码器扩展：（将2片3-8扩展为4-16译码器。）
3、译码器
3〉4-16译码器（74LS154）：
（将4位二进制数译10路输出。）
3、译码器
3〉BCD-10译码器（74LS154）：
（将4位二进制数译10路输出。）
3、译码器
4〉其他码变换电路： <1> BCD/7SEG译码器：
F=A+BC
F=A(B+C)F=A⊕B ⊕C第四章 组合逻辑电路
例2：多重关联的组合电路
F=AC+B
F1=(AB+C) ⊕D
F2=AB +C
X: 表示受影响的 两端短接 A=1, B和C短接 A=0, B和C短接
更多的例子：P123
2、编码器
功能：将十进制输入变成二进制或BCD码输出。
1〉4-2线编码器：（将0-3编码为2位二进制数）
<1> 逻辑险象：由于不同门
电路传输延迟不同，使得同一 信号的变化到达输出时间不一 致而引起的输出尖峰。 功能险象：多个输入信 号变化快慢不一致，引起的输 出尖峰。
(完整版)组合逻辑电路
3. 选用小规模SSI器件 4. 化简 Z R' A'G'RA RG AG
5. 画出逻辑图
Z RAG.RA.RG.AG
用与或门实现
用与非门实现
（第4章-16）
多输出组合逻辑电路的设计
多输出组合逻辑电路是指具有两个或两个以上的输出逻 辑变量的组合逻辑电路。
例2： 设计一个故障指示电路，具体要求为： （1）两台电动机同时工作时，绿灯亮； （2）一台电动机发生故障时，黄灯亮； （3）两台电动机同时发生故障时，红灯亮。
（第4章-17）
解：1. 设定A、B分别表示两台电动机这两个逻辑变量，F绿、 F黄、F红分别表示绿灯、黄灯、红灯；且用0表示电动机正常
工作，1表示电动机发生故障；1表灯亮，0表示灯灭 2.建立真值表: 按设计要求可得下表所列的真值表
A
B
F绿
F黄
F红
0
0
1
0
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
0
1
1
0
0
1
F绿 A B
第四章 组合逻辑电路
§ 4.1 概述 § 4.2 组合逻辑电路的分析方法和设计方法 § 4.3 若干常用的组合逻辑电路 § 4.4 组合逻辑电路中的竞争-冒险现象
（第4章-1）
第四章 组合逻辑电路
本章要求： 1.熟练掌握组合逻辑电路的分析方法和设计方法； 2.掌握标准化的中规模集成器件的逻辑功能、使
F黄 AB AB A B
逻辑电路图
F绿 A B
F红 AB
（第4章-20）
4.3 若干常用组合逻辑电路 4.3.1 编码器 • 编码：将输入的每个高/低电平信号变成一
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
数字电路与逻辑设计欧阳星明第四章组合逻辑电路习题
第四章 | 本章练习本章练习1．组合逻辑电路是由什么器件构成的？其结构有何特点？重置2．图4。
14所示电路是否为组合电路？说明理由.图4.14重置3．分析图4。
15所示电路，说明电路功能。
重置4．分析图4.16所示电路,试画出用异或门实现该电路功能的最简电路.图4.16重置5．分析图4.17所示电路，试列出真值表,说明电路功能.重置A B C D W X Y Z A B C D W X Y Z0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 10 0 0 00 0 0 10 0 1 10 0 1 00 1 1 00 1 1 10 1 0 10 1 0 01 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 11 1 1 01 0 1 01 0 1 11 0 0 11 0 0 06．分析图4。
18所示电路，设输入ABCD为8421码，试列出真值表,说明电路功能。
图4.18重置A B C D W X Y Z A B C D W X Y Z0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 07．设计一个组合逻辑电路，该电路输入端接收两个两位无符号二进制数A=A 1A 0和B=B 1B 0，当A=B 时，输出F 为1，否则F 为0。
试用合适的逻辑门构造出最简电路。
8．设计一个代码转换电路，将一位十进制数的8421码转换成余3码.9．用与非门设计一个组合逻辑电路，该电路输入为一位十进制数的2421码，当输入的数为素数时,输出F 为1,否则F 为0。
重置10．设计一个奇偶检测器，当输入的4位代码中1的个数为偶数时，输出为1，否则输出为0。
重置11．组合逻辑电路中产生竞争的原因是什么？竞争可以分为哪两种类型？重置12．什么叫组合逻辑电路中的险象?有哪几种消除险象的常用方法？。
04第四章 组合逻辑电路
教 案 授课内容概要 4.1 概述，4.2 组合逻辑电路的分析和设计方法，4.3.1 编码器，4.3.2 译码器，4.3.3
数据选择器，4.3.4 加法器，4.3.5 数值比较器
目的要求
理解组合逻辑电路在电路结构和逻辑功能上的特点；熟练掌握组合逻辑电路的分析
和设计方法；熟练掌握编码器、译码器和数据选择器的逻辑功能和应用；理解加法器和数字比较器的工作原理和逻辑功能。
重点 组合逻辑电路的分析和设计方法；常用中规模集成的组合电路器件的应用。
难点 TTL和 CMOS门电路的内部结构和工作原理 作业布置 4.1，4.3 ，4.5，4.7，4.10，4.12，4.15，4.16，4.19，4.25，4.26
本章（节）参考书
《数字电子技术基础（第五版）》
教学方法 演讲法、启发式 主要教具 多媒体课件 备注 授 课 过 程 及 内 容 备 注 第四章 组合逻辑电路 ▲4.1 概述 1．逻辑电路的分类 （1）组合逻辑电路（简称组合电路）； （2）时序逻辑电路（简称时序电路）。 2、组合逻辑电路的特点 （1）功能特点：任一时刻的输出状态仅仅取决于同一时刻的输入状态，而与前一时刻的状态无关。 （2）结构特点：不包含记忆单元，即存储单元。 3、组合逻辑电路的描述 如图所示：
用一组逻辑函数表示为：
4.2组合逻辑电路的分析和设计方法 一、 分析方法 分析就是已知电路的逻辑图，分析电路的逻辑功能。 分析步骤如下： （1）根据已知的逻辑图，从输入到输出逐级写出逻辑函数表达式。 （2）利用公式法或卡诺图法化简逻辑函数表达式（最简与或表达式）。 （3）列真值表。 （4）确定其逻辑功能。 例1、分析下图组合逻辑电路的功能。
解 （1）ACBCABY （2）化简：Y=AB+BC+AC
&AB
BCACY&&&
组合逻辑电路……
X1X2XnY1
Y2
Ym
输入信号输出信号
．．．
)XXX(fY)XXX(fY)XXX(fYn21nnn2122n2111、、
第四章组合逻辑电路1PPT课件
23.11.2020
章目录
第四章 组合逻辑电路
2
4.2 中规模集成组合逻辑电路
一、编码器
1. 二进制编码器 (1) 8—3线普通编码器 (2) 8—3线优先编码器74148 (3) 74148的级联 2. 二—十进制优先编码器74147
作业
23.11.2020
章目录
第四章 组合逻辑电路
3
第4章 组合逻辑电路
Si = Ai Bi Ci-1 + Ai Bi Ci-1 + Ai Bi Ci-1 + Ai Bi Ci-1 = Ai (Bi Ci-1 + Bi Ci-1 )+ Ai (Bi Ci-1 + Bi Ci-1) = Ai Bi ⊕Ci-1 + Ai (Bi ⊕Ci-1 ) = Ai ⊕Bi ⊕Ci-1
Ci = Ai Bi + Bi Ci-1 + Ai Ci-1 = Ai Bi + ( Ai + Ai ) Bi Ci-1 +( Bi + Bi ) Ai Ci-1 = AiBi +AiBiCi-1 +AiBiCi-1 +AiBiCi-1 +AiBiCi-1 = Ai Bi + Ci-1 ( Ai ⊕Bi )
(3)确定逻辑功能
23.11.2020
标题区 章目录 节目录 第四章 组合逻辑电路
5
例4.1.1 分析如图4.1.1(a)所示的逻辑电路的逻辑
功能。
1
2
&
A
&
&
S
B
D
&
23.11.2020
1
C
图 4.1.1(a)
数字电子技术第四章课后习题答案
第四章组合逻辑电路1. 解： (a)(b)是相同的电路，均为同或电路。
2. 解：分析结果表明图(a)、(b)是相同的电路，均为同或电路。
同或电路的功能：输入相同输出为“1”；输入相异输出为“0”。
因此，输出为“0”(低电平)时，输入状态为AB＝01或103. 由真值表可看出，该电路是一位二进制数的全加电路，A为被加数，B为加数，C为低位向本位的进位，F1为本位向高位的进位，F2为本位的和位。
4. 解：函数关系如下：ABSF+⊕=++ABSSSABB将具体的S值代入，求得F 312值，填入表中。
A A FB A B A B A A F B A B A A F A A F AB AB F B B A AB F AB B A B A B A AB F B A A AB F B A B A B A F B A AB AB B A B A F B B A B A B A B A B A B A F AB BA A A B A A B A F F B A B A F B A B A F A A F S S S S =⊕==+==+⊕===+⊕===⊕===⊕===+⊕===+=+⊕===⊕==+==⊕==Θ=+=+⊕===+++=+⊕===+=⊕===⊕==+=+⊕==+=+⊕===⊕==01111111011010110001011101010011000001110110)(01010100101001110010100011000001235. （1）用异或门实现，电路图如图(a)所示。
(2) 用与或门实现，电路图如图(b)所示。
6. 解因为一天24小时，所以需要5个变量。
P变量表示上午或下午，P＝0为上午，P=1为下午；ABCD表示时间数值。
真值表如表所示。
利用卡诺图化简如图(a)所示。
化简后的函数表达式为D C A P D B A P C B A P A P DC A PD B A P C B A P A P F =+++=用与非门实现的逻辑图如图(b)所示。
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第四章组合逻辑电路
（一）重点内容辅导
1．组合逻辑电路的特点及分析设计方法
组合逻辑电路是指任意时刻电路的输出状态仅取决于该时刻输入信
号的状态，而与信号作用前电路的状态无关。
组合逻辑电路的分析是指给出组合电路的逻辑图，求解该电路逻辑
功能的过程。一般方法和步骤如下：
（1）根据给定的逻辑图写出输出函数的表达式；
（2）化简，求出最简表达式；
（3）设输入，求输出（列真值表）；
（4）说明电路的逻辑功能。
组合逻辑电路的设计是指根据逻辑问题的要求，求解逻辑电路的过
程，一般方法和步骤如下：
（1）根据逻辑问题的要求，确定输入输出变量，列真值表；
（2）由真值表写出逻辑函数表达式；
（3）对表达式进行化简或变换，得到所需的最简表达式；
（4）画逻辑图。
2．常用中规模组合逻辑器件的概念及使用方法
（l）常用中规模组合逻辑器件的功能
编码器是指能实现用二进制代码表示具有某种含义信息的电路。常
用的编码器有二进制编码器、十进制编码器等；
译码器指能实现将二进制代码所表示的信息翻译出来的电路。常用
的译码器有二进制译码器、十进制译码器和显示译码器等；
数据选择器是指能按需要从多个输入信号中选择一个送到输出端的
电路。常用的数据选择器有四选一数据选择器、八选一数据选择器和十六
选一数据选择器等；
数值比较器是指能实现判别两个或多个数大小或是否相等的电路。
常用的数据比较器有一位数值比较器和多位数值比较器等；
加法器是指能实现算术运算的逻辑电路。
（2）用中规模集成电路（MSI）设计一般组合电路的方法
用MSI实现逻辑函数，最常用的器件是数据选择器和最小项译码器。
前者适用于单输出的逻辑函数，后者适用于多输出的逻辑函数。用数据选
择器实现一般组合电路的方法是：
①根据提出的实际问题进行逻辑抽象，列出逻辑函数输入输出关系
的真值表，写出逻辑函数最小项表达式或画出卡诺图；
②根据逻辑函数包含的变量数选择合适的MSI器件。如果所求逻辑
函数含有n个变量，一般选用有（n一1）个地址输入端的数据选择器；
③将所求逻辑函数表达式同数据选择器输出表达式进行对照比较，
确定输入端的函数式或取值；
④根据输入端的表达式或取值，画出逻辑电路图。
用最小项译码器实现一般组合电路的方法是：
①根据提出的实际问题进行逻辑抽象，列出逻辑函数输入输出关系
的真值表，写出逻辑函数最小项表达式，选择合适的译码器；
②确定译码器的输入变量，并用译码器的输出函数式表示所求逻辑
函数；
③按求出的输入和输出的函数式画出译码器的电路连线图。
（二）复习要求
1．重点掌握的内容
·组合逻辑电路的概念；
·用MSI译码器和数据选择器组成的组合逻辑电路的一般分析和设计方
法。
2．一般掌握的内容
·用小规模集成门电路组成的组合逻辑电路的一般分析和设计方法；
·编码、译码、半加、全加、数据分配、数据选择、数值比较的概念；
·常用的中规模集成编码器＼译码器和数据选择器的种类、逻辑功能和
使用方法。
3．一般了解的内容
·七段译码器的工作原理和使用方法。