本章要求理解組合邏輯電路的特點及組合邏輯電路分析、設(shè)計的一般原則；熟練掌握組合邏輯電路的分析方法與設(shè)計方法。

掌握常用組合邏輯電路（編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、加法器）的邏輯功能及使用方法；熟悉掌握利用中規(guī)模集成譯碼器和數(shù)據(jù)選

擇器實現(xiàn)一般組合邏輯函數(shù)的方法。

了解組合邏輯電路中的競爭冒險現(xiàn)象的產(chǎn)生原因及消除方法。組合邏輯電路的特點（1）輸出函數(shù)的一般邏輯表達式：F1=f1(X1、X2、┄Xn)F2=f2(X1、X2、┄Xn)┆┆Fm=fm(X1、X2、┄Xn)X1X2XnF1F2Fm輸入輸出組合邏輯電路組合邏輯電路的結(jié)構(gòu)多輸入、多輸出電路各輸出函數(shù)僅由輸入確定，彼此相互獨立§3.1組合邏輯電路的特點組合邏輯電路的特點（2）組合邏輯電路的兩個特點：（2）在信號關(guān)系上，電路的輸出只與電路當前的輸入有關(guān)，與輸入加入前的狀態(tài)無關(guān)。（1）在電路結(jié)構(gòu)上，組合邏輯電路中不存在輸出與輸入之間的反饋；組合邏輯電路的構(gòu)成：（1）由SSI集成門芯片構(gòu)成（2）由MSI常用集成組合邏輯芯片構(gòu)成組合邏輯電路的分析（1）分析要求：已知電路結(jié)構(gòu)（輸入輸出邏輯關(guān)系）分析步驟：由邏輯圖得出邏輯函數(shù)表達式，并化簡；列真值表；分析邏輯功能。（邏輯圖）求電路的功能§3.2組合邏輯電路分析與設(shè)計方法組合邏輯電路的分析（2）求如圖所示電路輸入與輸出的邏輯關(guān)系。ABF1F2F3F&&&&解：由電路的輸入開始，逐級寫出輸出函數(shù)“異或”邏輯

可用來判斷兩信號是否一致。例1組合邏輯電路的分析（3）例2：分析如圖所示電路的邏輯功能&&&&≥1ABCF1F2F3F4F解：寫出輸出函數(shù)式列真值表當A、B、C全為0或1時，F(xiàn)為1，否則F為0?！芭幸恢码娐贰盇BCF00010010010001101000101011001111分析電路功能組合邏輯電路的分析（4）例3：圖示電路中A、B是數(shù)據(jù)輸入端，K是控制輸入端，試分析在控制輸入的不同取值下，數(shù)據(jù)輸入A、B和輸出間的關(guān)系。&&&&寫出輸出函數(shù)式解：列真值表KAB000011011111111111111100011011101110011101電路的功能

一位二進制數(shù)的比較器；

低電平有效組合邏輯電路的設(shè)計（1）設(shè)計要求：已知邏輯功能求邏輯電路圖設(shè)計步驟：根據(jù)功能列出真值表；寫出邏輯函數(shù)表達式，化簡；畫邏輯電路圖。根據(jù)邏輯功能，進行邏輯抽象,即說明邏輯變量，并對變量賦值；組合邏輯電路的設(shè)計（2）例1：設(shè)計一個監(jiān)視交通信號燈工作狀態(tài)的邏輯電路。

電路由

紅、黃、綠三盞燈組成。正常工作時，任何時刻必有一盞而且只允許有一盞燈點亮；其它點亮狀態(tài)時電路故障，要求發(fā)出故障信號。（要求用“與非”門實現(xiàn)）解：邏輯抽象（分別表示紅、黃、綠三盞燈）輸入變量：A、B、C“1”：燈亮“0”：燈不亮輸出變量：F（表示報警與否）“1”：報警“0”：不報警列真值表ABCF00010010010001111000101111011111假設(shè)假設(shè)組合邏輯電路的設(shè)計（3）寫出邏輯函數(shù)式ABC010001111011111邏輯圖&&&&&&&&組合邏輯電路的設(shè)計（4）例2：分別用“或非”門和“異或”門實現(xiàn)一個組合電路，該電路輸入為三位二進制ABC，輸出為F。其功能是：輸入的三位數(shù)碼中有奇數(shù)個“1”時，電路的輸出為1，否則為0。解：（1）分析設(shè)計要求，列出真值表ABCF00000011010101101001101011001111（2）由真值表得邏輯表達式ABC01000111101111組合邏輯電路的設(shè)計（5）用“或非”門實現(xiàn)≥1ABCF≥1≥1≥1≥1CCBACBABA用“異或”門實現(xiàn)=1=1ABCF組合邏輯電路的設(shè)計（6）例3：有一火災報警系統(tǒng),設(shè)有煙感,溫感和紫外光感三種不同類型的火災探測器.為了防止誤報警,只有當其中有兩種或兩種類型以上的探測器發(fā)出火災探測信號時,報警系統(tǒng)才產(chǎn)生報警控制信號,試設(shè)計產(chǎn)生報警控制信號的電路。最少的“與非”門實現(xiàn)電路（要求電路最簡）。解：邏輯抽象（分別表示煙感、溫感和紫外光）輸入變量：A、B、C“1”：發(fā)出火災探測信號“0”：未發(fā)出火災探測信號輸出變量：F（表示報警與否）“1”：報警“0”：不報警假設(shè)假設(shè)列真值表ABCF00000010010001111000101111011111ABC000011111011110000用畫卡諾圖化簡F=AC+BC+AB寫出最簡“與或”式組合邏輯電路的設(shè)計（7）用與非門實現(xiàn)邏輯電路F=AB+AC+BC

=AB?AC?BC&&&&ABCF&組合邏輯電路的設(shè)計（8）編碼器（Encoder)（1）m線一n線編碼器輸入(m個信息)輸出(n位代碼)編碼器的功能

能夠?qū)崿F(xiàn)用二進制代碼表示各種符號、數(shù)字和信息這一編碼過程的電路。編碼器的結(jié)構(gòu)m與n的關(guān)系一般編碼器的輸入端數(shù)遠大于輸出端數(shù)§3.3常用集成組合邏輯電路編碼器（2）編碼器

二進制編碼器

二-十進制編碼器普通二-十進制編碼器優(yōu)先二-十進制編碼器普通二進制編碼器優(yōu)先二進制編碼器編碼器的分類編碼器（3）普通二進制編碼器設(shè)有4個信號Y0、Y1、Y2、Y3要用二進制代碼來表示，編碼規(guī)則為要求設(shè)計該編碼器。舉例說明（1）說明變量輸入變量：Y0、Y1、Y2、Y30：信號不出現(xiàn)1：信號出現(xiàn)輸出變量：B、A編碼器Y0Y1Y2Y3BA兩位二進制代碼（2）列出真值表不允許兩個或兩個以上的信號同時出現(xiàn)。編碼器（4）（3）寫出輸出函數(shù)表達式Y(jié)3Y2Y1Y00000010111101110××××××××××××１１BY3Y2Y1Y00000010111101110××××××××××××１１A邏輯圖&&111BAY3Y2Y1當，，時，BA=00為隱含變量（4）畫邏輯圖編碼器（5）普通二進制編碼器簡化真值表Y3Y2Y1Y0BA0001

000010

010100

101000

11普通二進制編碼器編碼表輸入

BAY000Y101Y210Y311編碼器（6）優(yōu)先二進制編碼器

對所有的輸入信號按優(yōu)先順序排隊，當幾個輸入信號同時出現(xiàn)時，只對其中優(yōu)先權(quán)最高的一個進行編碼。000１001×01××1×××Y3Y2Y1Y0AB001001114-2線優(yōu)先編碼器真值表編碼器（7）表達式Y(jié)3Y2Y1Y00000010111101110111111111×1１1BY1Y0Y3Y200000101111011101111111×111A由真值表&&1BAY31Y2Y1&000１001×01××1×××Y3Y2Y1Y0AB0010011174LS148優(yōu)先二進制編碼器74LS148邏輯符號1110010101010101010101111111100×××××××1××××××××111111000010××××××0010110×××××01001110××××011011110×××1000111110××10101111110×110011111110111功能表輸入輸出端說明使能輸入端，時芯片工作使能輸出端，時無有效信號輸入優(yōu)先標志輸出端，時表明芯片處于工作狀態(tài)~是信號輸入端

當輸入為0時，表明該信號出現(xiàn)；輸入優(yōu)先權(quán)最高代碼輸出端反碼輸出低電平有效編碼器（8）編碼器（9）編碼器的級聯(lián)如何用74LS148實現(xiàn)對16個輸入信號的優(yōu)先編碼？148(1)148(2)&&&&編碼器（10）16線-4線二進制編碼器~有有效輸入信號時，當芯片(1)不工作，輸出均為“1”芯片(2)工作~有有效輸入信號時，當芯片(1)工作芯片(2)無輸入，輸出均為“1”編碼器（11）優(yōu)先二﹣十進制編碼器74LS147邏輯符號74LS147功能表11111111111110110011110×××××××1000110××××××10011110×××××101011110××××1011111110×××11001111110××110111111110×11100××××××××111111110低電平有效譯碼器（1）譯碼譯碼器的功能---編碼的逆過程，將代碼還原為原意的過程。--實現(xiàn)譯碼功能的電路，也稱為解碼器。譯碼器的結(jié)構(gòu)n線一m線譯碼器輸入(m個信息)輸出(n位代碼)m與n的關(guān)系一般譯碼器的輸入端數(shù)遠少于輸出端數(shù)譯碼器（2）譯碼器代碼變換譯碼器---將數(shù)字、文字或符號的代碼還原成相應數(shù)字、文字、符號并顯示出來的電路。變量譯碼器，又稱為二進制譯碼器---將二進制代碼還原為原始輸入信號；---用于不同代碼之間的相互轉(zhuǎn)換；顯示譯碼器譯碼器的分類譯碼器（3）二進制譯碼器以74LS139譯碼器說明輸入與輸出的關(guān)系&&&&11111BA每個輸出函數(shù)對應輸入的一個最小項，因此又稱為最小項發(fā)生器。真值表××111110001110011101101011110111使能端低電平有效輸出端低電平有效邏輯符號74LS139BA譯碼器（4）二進制譯碼器74LS13874LS138輸入輸出0×××××1×××10000100011001010011101001010110110101111111111111111111111111101111110111111011111101111110111111011111101111110111111174LS138功能表當，時，各輸出表達式為譯碼器（5）譯碼器擴展（級聯(lián)）例：由兩片74LS138擴展得一個4線-16線譯碼器分析如下：“1”74LS138(1)74LS138(2)

當D=0時，芯片(1)工作，對00000111代碼譯碼，依次輸出“0”~~~

當D=1時，芯片(2)工作，對10001111代碼譯碼，依次輸出“0”~~~譯碼器（6）利用譯碼器設(shè)計電路例1：試用74LS138實現(xiàn)邏輯函數(shù)解：74LS138已知74LS138邏輯關(guān)系為：當，時，各輸出表達式為：譯碼器（7）74LS138“1”“0”&∴邏輯圖若譯碼器為高電平有效，應如何實現(xiàn)？3線8線譯碼器≥1譯碼器（8）解：74LS138“1”“0”&例2：用74LS138實現(xiàn)函數(shù)令A=C，B=B，C=A譯碼器（9）利用譯碼器設(shè)計電路的步驟

選擇集成二進制譯碼器函數(shù)變量數(shù)

=輸入二進制代碼位數(shù)

寫出函數(shù)的標準“與或”式若用低電平有效芯片實現(xiàn)→“與非-與非”式

確認譯碼器和門電路輸入信號的表達式譯碼器輸入：函數(shù)變量（注意排列順序）門電路輸入：邏輯函數(shù)包括的最小項所對應的譯碼器輸出

畫連線圖譯碼器（10）設(shè)X、Z均為三位二進制數(shù)，X為輸入，Z為輸出。當2≤X≤5時，74LS138構(gòu)成實現(xiàn)上述要求的邏輯電路。Z=X+2;X＜2時Z＝1;X＞5時Z=0。試用一片3線－8線譯碼器例3：（1）由題意可得真值表如下：解：000001010011100101110111000000000000001111111111（2）由真值表可得：譯碼器（11）則同理可得：&&&74LS138

利用譯碼器設(shè)計組合邏輯電路比較適合于多輸出邏輯函數(shù)。令：（3）變換，用譯碼器實現(xiàn)譯碼器（12）BCD/十進制譯碼器74LS4201111111110000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111101111111111011111111110111111111101111111111011111111110111111111101111111111011111111110111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111輸入輸出74LS42功能表譯碼器（13）數(shù)字顯示譯碼器顯示譯碼器可直接用來驅(qū)動顯示器件，以顯示代碼所表示的數(shù)字、字符等信息。LED數(shù)碼管顯示器件共陰極LED結(jié)構(gòu)共陽極LED結(jié)構(gòu)地（或電源）數(shù)碼管符號譯碼器（14）集成譯碼顯示器74LS4874LS48+數(shù)碼管的顯示驅(qū)動譯碼器（15）輸入輸出0000

1111110

0110000

1101101

11110010110011

1011011

0111111

1110000

1111111

1111011顯示字符74LS48功能表000100100011010001010110011110001001例：某工廠有三個車間，每個車間各需1KW的電力。這三個車間由兩臺發(fā)電機組供電，一臺是1KW，另一臺是2KW。此三車間經(jīng)常不同時工作，為了節(jié)省能源，又保證電力的供應，試設(shè)計一個邏輯電路，能自動完成配電任務(wù)。要求：

1、用“異或”和“與非”門實現(xiàn)該邏輯電路；

2、用3線－8線譯碼器實現(xiàn)電路。加法器（Adder)（1）

--實現(xiàn)兩個二進制數(shù)之間的相加運算。A:1101B:1011111被加數(shù)加數(shù)低位進位00011和S進位C加法器的功能

0+加法器（2）---不考慮低位進位的一位加法器一位半加器半加器被加數(shù)A加數(shù)B和S進位C真值表00

01

101100000111表達式邏輯圖HA=1&符號加法器（3）---考慮低位進位的一位加法器一位全加器：被加數(shù)加數(shù)和進位全加器低位進位

設(shè)為被加數(shù)、加數(shù)及和的第（i)位，為（i）位向（i+1）位的進位，為（i-1）位向（i）位的進位。真值表0000000000011111111001010011100101110111表達式：加法器（4）FA=1=1&&≥1&邏輯圖符號加法器（5）多位加法器例：四位串行進位加法器結(jié)構(gòu)簡單，加數(shù)、被加數(shù)并行輸入，和數(shù)并行輸出；各位全加器間的進位需串行傳遞，速度較慢。串行進位加法器并行進位加法器特點加法器（6）例：四位并行進位加法器進位電路進位電路進位電路各位的進位輸出信號只與兩個相加數(shù)有關(guān)，而與低位進位信號無關(guān)。加法器（7）例1：設(shè)計一位全減器，并利用全加器實現(xiàn)。全減器0000010100111001011101110011111001000011真值表如下：低位借位借位被減數(shù)減數(shù)差解：邏輯式為：加法器（8）和/差進位/借位全加器全減器全加器與全減器的比較：FA11由全加器實現(xiàn)的全減器電路數(shù)據(jù)選擇器（Multiplexer)（1）又稱多路轉(zhuǎn)換器或多路開關(guān)。----從多路輸入數(shù)字信號選擇一個需要的信號輸出。數(shù)據(jù)選擇器的功能:結(jié)構(gòu)示意圖數(shù)據(jù)選擇器(mux)數(shù)據(jù)輸入地址輸入功能示意圖輸出m與n的關(guān)系如何？數(shù)據(jù)選擇器（2）4選1數(shù)據(jù)選擇器≥1&&&&11111邏輯圖具有標準“與或”表達式的形式提供了地址變量的全部最小項功能表輸入輸出1××0000011011數(shù)據(jù)選擇器（3）74LS15174LS1518選1數(shù)據(jù)選擇器邏輯符號當

時使能控制端，低電平有效邏輯關(guān)系數(shù)據(jù)選擇器（4）CD4539輸入0××100101110111輸出CD4539雙4選1數(shù)據(jù)選擇器邏輯符號功能表數(shù)據(jù)選擇器（5）CD45391可將一片CD4539聯(lián)接成8選1數(shù)據(jù)選擇器線“或”地址輸入輸出000

高阻001010011

100

101

110

111

高阻高阻高阻高阻高阻高阻高阻數(shù)據(jù)選擇器（6）

例：在如圖所示電路中，74LS580為雙4選1數(shù)據(jù)選擇器，試分析電路的功能。74LS5801“1”

解：

由4選1的邏輯功能，有：

由電路結(jié)構(gòu)，有：代入數(shù)據(jù)選擇器（7）ABCEF

0000001101010110100110101100111100010111一位全加器

由表達式，列出真值表：實現(xiàn)什么功能？數(shù)據(jù)選擇器（8）利用數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)邏輯函數(shù)例1：用八選一數(shù)據(jù)選擇器74LS151實現(xiàn)函數(shù)解：74LS151邏輯符號如圖所示74LS151其輸出為：數(shù)據(jù)選擇器（9）令則：74LS151數(shù)據(jù)選擇器（10）例2：用八選一數(shù)據(jù)選擇器74LS151實現(xiàn)函數(shù)解1：74LS151輸出為：待實現(xiàn)函數(shù)為：令則數(shù)據(jù)選擇器（11）令則八選一1數(shù)據(jù)選擇器（12）解2：畫出函數(shù)的卡諾圖ABCD00000101111011101111111降維ABC0001011110DD10D0令則令則若令A2=C，A1=B，A0=A，則函