第 12 章 组合逻辑电路

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1 12 12 电电电电电电 电电电电电电 12.1 12.1 电电电电电电电 电电电电电电电 12.3 12.3 电电电电电电电电电 电电电电电电电电电 12.2 12.2 电电电电电电电 电电电电电电电 12.4 12.4 电电电电电电电电电 电电电电电电电电电 12.5 12.5 电电电 电电电 12.6 12.6 电电 电电 * * 12.7 电电电电电电 电电电电

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第 12 章 组合逻辑电路. 12.1 集成基本门电路. 12.2 集成复合门电路. 12.3 组合逻辑电路的分析. 12.4 组合逻辑电路的设计. 12.5 编码器. 12.6 译码器. * 12.7 通用阵列逻辑. 返回主页. 上一章. 下一章. + U. A B F. F. A. B. A B. ≥1. A + A = 1. F. 12.1 集成基本门电路. 一、或门电路. 真值表. F = A + B A + 0 = A - PowerPoint PPT Presentation

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1

电电子子技技术 术

第 第 12 12 章 组合逻辑电章 组合逻辑电路路

12.1 12.1 集成基本门电路集成基本门电路

12.3 12.3 组合逻辑电路的分析 组合逻辑电路的分析 12.2 12.2 集成复合门电路 集成复合门电路

12.4 12.4 组合逻辑电路的设计 组合逻辑电路的设计 12.5 12.5 编码器 编码器 12.6 12.6 译码器译码器

** 12.7 通用阵列逻辑

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第第 1212 章 组合逻辑电路 章 组合逻辑电路

一、或门电路

12.1 12.1 集成基本门电路 集成基本门电路

+ U

A B

F

≥1 A

BF

0111

0 00 11 01 1

A B F

真值表F = A + B A + 0 = AA + 1 = 1 A + A = A

A + A = 1 或运算

(逻辑加) 或逻辑和或门

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第第 1212 章 组合逻辑电路 章 组合逻辑电路

信号输入端信号控制端

当 B = 0 时, F = A 门打开当 B = 1 时, F = 1 门关闭

或门还可以起控制门的作用

≥1 A

BF

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第第 1212 章 组合逻辑电路 章 组合逻辑电路

例 12.1.1 下图所示为一保险柜的防盗报警电路。 保险柜的两层门上各装有一个开关 S1 和 S2 。门关上时, 开关闭合。当任一层门打开时,报警灯亮,试说明该 电路的工作原理。

+5V

≥1 S1

S2

1k Ω1k Ω

30 Ω

EL

结论:开关 S1 和 S2 任一个打开时,报警灯亮。例 12.1.2 的电路

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第第 1212 章 组合逻辑电路 章 组合逻辑电路

二、 与门电路

A

B

+ U

FF = A·BA · 0 = 0 A · 1 = A A · A = A

0001

0 00 11 01 1

A B F

真值表

A · A = 0

&A

BF

与运算(逻辑乘)

与逻辑和与门

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第第 1212 章 组合逻辑电路 章 组合逻辑电路

当 B =1 时, F = A 门打开当 B = 0 时, F = 0 门关闭

信号输入端

与门也可以起控制门的作用

&A

BF

信号控制端

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第第 1212 章 组合逻辑电路 章 组合逻辑电路

三、 非门电路

A

+ U

F

R

1A F

01

10

F = A

非运算 (逻辑非)

A F

真值表

0 = 1

1 = 0

A = A

图 12.1.4 非逻辑和非门

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第第 1212 章 组合逻辑电路 章 组合逻辑电路

12.2 12.2 集成复合门电路集成复合门电路

TTL 电路

CMOS 电路

CT1000 通用系列

CC0000 ~ CC4000

CT2000 高速系列

CT4000 低功耗系列CT3000

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第第 1212 章 组合逻辑电路 章 组合逻辑电路

一、 或非门电路

F≥1 A

B

1000

0 00 11 01 1

A B F

真值表

F = A + B

或非门

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第第 1212 章 组合逻辑电路 章 组合逻辑电路

CMOS 或非门原理电路 A = 0 , B = 0 ,F = 1 PMOS1 和 PMOS2 导通

NMOS1 和 NMOS2 截止A = 0 , B = 1 ,F = 0 PMOS1 和 NMOS2 导通

NMOS1 和 PMOS2 截止A =1 , B = 0 ,F = 0

NMOS1 和 PMOS2 导通PMOS1 和 NMOS2 截止

A = 1 , B = 1 ,F = 0 PMOS1 和 PMOS2 导通

NMOS1 和 NMOS2 截止图 12.2.2 CMOS 或非门

NMOS2

PMOS1

PMOS2

F

A

NMOS1

D D

D

D

S

S

SS

+U

B

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第第 1212 章 组合逻辑电路 章 组合逻辑电路

二、 与非门电路

F&A

B

1110

0 00 11 01 1

A B F

真值表F = A · B

图 12.2.3 与非门

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第第 1212 章 组合逻辑电路 章 组合逻辑电路

TTL 与非门原理电路 A = 0 , B = 0 , A = 0 , B = 1 , A = 1 , B = 0 ,

F = 1

T1 处于饱和状态 T3 导通T2 和 T4 处于截止状态 A = 1 , B = 1 ,

T1 和 T3 处于截止状态 T2 和 T4 处于饱和导通 F = 0

TTL 与非门

1B

1C

D

+ 5 V

T4

RB1 RC2 RC3

A

B

F

T1 T2

T3

RE2

3.6V

0V

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第第 1212 章 组合逻辑电路 章 组合逻辑电路

三、 三态与非门

逻辑符号

逻辑功能 :

F&A

B

E EN

E = 0 F = Z

E = 1 F = A · B

E = 1 F = Z

E = 0 F = A · BF

&A

B

E EN

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第第 1212 章 组合逻辑电路 章 组合逻辑电路

例 12.2.1 试利用与非门来组成非门、与门和或门。

(b) 与门

(c) 或门

(a) 非门 F = A · A = A

F = A · B =A · B

F = A · B =A + B

解:&

A F

&

&

&F

A

B

& &F

A

B

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第第 1212 章 组合逻辑电路 章 组合逻辑电路

12.3 12.3 组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的分析一、组合逻辑电路

(1)由输入变量 ( 即 A 和 B ) 开始,逐级推导出

各个门电路的输出,最好将结果标明在图上。

二、 分析步骤

(2) 利用逻辑代数对输出结果进行变换或化简。

三、逻辑代数简介

由门电路组成的逻辑电路叫组合逻辑电路。

逻辑变量只取 0 、 1 两个值。

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第第 1212 章 组合逻辑电路 章 组合逻辑电路

公式名称 公式内容自等律 A+ 0 = A

A· 1 = A

0-1 律 A+ 1=1A· 0= 0

重叠律 A+ A = AA · A = A

互补律 A+ A = 1A · A = 0

复原律 A = A

表 12.3.1 逻辑代数的基本公式( 1 )

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第第 1212 章 组合逻辑电路 章 组合逻辑电路

公式名称 公式内容

交换律

结合律 分配律

吸收律 反演律 ( 摩根定律 )

A+B = B+AA ·B = B ·A

A+(B+C) = B+(C+A) = C+(A+B)

A · (B · C) = B · (C · A)=C · (A · B)A+(B · C) = (A+B) · (A+C)

A · (B + C) = (A · B) + (A · C)A+(A · B) = A

A · (A + B) = A

A · B = A + B A + B = A · B

表 12.3.1 逻辑代数的基本公式( 2 )

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第第 1212 章 组合逻辑电路 章 组合逻辑电路

B · AB

A · AB · B · AB

0 00 11 01 1

A · AB

AB异或门

F = A· AB B· AB

= A B + A B

= A ( A + B ) + B ( A + B )

= A· AB + B · AB

= AB

例 12.1 分析图示逻辑电路的功能。

0110

A B F

真值表

A

B F

&

&

&

&

解:

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第第 1212 章 组合逻辑电路 章 组合逻辑电路

F = A B + A B= A B + A B

= A B

异或门

=1A B F1

=1AB

F

1 F =1AB

F

同或门

=

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第第 1212 章 组合逻辑电路 章 组合逻辑电路

名称

逻辑符号 逻辑表达式

或门

与门

非门

或非门

与非门

表 12.3.3 常用门电路的逻辑符号和逻辑表达式

≥1 A

BF

&A

BF

F&A

B

F≥1 A

B

1A F

F = A + B

F = A·B

F = A

F = A · B

F = A + B

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第第 1212 章 组合逻辑电路 章 组合逻辑电路

例 12.3.1 分析图示密码锁电路的密码。

S +5VA

B

C

D

E

F1

F2

1

1

1

ABCDE

0

0

0

0

1

1

F1 = 1· A B C D E = 1 —— 开锁信号。

1

0

1

0

1

0 1

= 1 —— 报警信号。

1

1

1

1

1

1

1

密码为: 1 0 1 0 1 。

1

0

0

1

ABCDE

F2 = 1· A B C D E

0

0

解:

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第第 1212 章 组合逻辑电路 章 组合逻辑电路

12.4 12.4 组合逻辑电路的设计组合逻辑电路的设计一、半加器一、半加器(1) 根据逻辑功能列出真值表

0 01 01 00 1

A   B F C

0 0 0 1 1 01 1

两个一位二进制数

本位和

进位位

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第第 1212 章 组合逻辑电路 章 组合逻辑电路

(3) 根据逻辑表达式画出逻辑电路

&C

A

BF

=1A

B

F

C CO

半加器

(2) 根据真值表写出逻辑表达式

本位和 进位位 C = A B

F = A B +A B = AB

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第第 1212 章 组合逻辑电路 章 组合逻辑电路

二、 全加器二、 全加器(1) 根据逻辑功能列出真值表

Ai Bi Ci-1 Fi   Ci0 0

0 1

1 0

1 1

0 1010101

两个 n 位二进制数中的一位

本位和 进位位

0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1

Fi = Ai BiCi - 1 + AiBiCi - 1

+ AiBiCi - 1 + AiBiCi - 1

Ci = AiBiCi - 1 + AiBiCi - 1

+ AiBiCi - 1 + AiBiCi - 1

(2) 根据真值表写出逻辑表达式

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第第 1212 章 组合逻辑电路 章 组合逻辑电路

(3) 化简或变换逻辑式

= (AiBi + AiBi ) Ci - 1

= (Ai Bi ) Ci - 1

= ( Ai Bi ) Ci - 1

= ( Ai Bi ) Ci - 1 + AiBi

= Ai Bi Ci - 1

+ ( AiBi + AiBi ) Ci - 1

+ ( Ai Bi ) Ci - 1

= ( Ai Bi + AiBi ) Ci - 1 + AiBi ( Ci - 1 + Ci - 1 )

Fi = Ai BiCi - 1 + AiBiCi - 1 + AiBiCi - 1 + AiBiCi - 1

Ci = AiBiCi - 1 + AiBiCi - 1 + AiBiCi - 1 + AiBiCi - 1

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第第 1212 章 组合逻辑电路 章 组合逻辑电路

AiBi

AiBi

(4) 根据逻辑表达式画出逻辑电路

Fi

Ci

CO

Ai

Bi

1

(Ai Bi ) Ci -1 

(Ai Bi ) Ci - 1 CO

∑Ci - 1

Fi = Ai Bi Ci - 1

Ci = ( Ai Bi ) Ci - 1 + AiBi

Ai

Bi

Ci - 1

Fi

Ci

CI CO

全加器

全加器

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第第 1212 章 组合逻辑电路 章 组合逻辑电路

四位全加器逻辑图:

Σ Σ Σ ΣCI CO CI CO CI CO CI CO

F4F3 F2 F1

C4 C3 C2C1 C0

A4 B4A3 B3 A2 B2 A1 B1

4 位全加器逻辑图

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第第 1212 章 组合逻辑电路 章 组合逻辑电路

12.5 12.5 编码器编码器

控制信息 编码器 二进制代码

编码器的分类

可实现编码功能的组合逻辑电路。

普通编码器

优先编码器

二进制编码器

二 -十进制编码器

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第第 1212 章 组合逻辑电路 章 组合逻辑电路

一、普通编码器 每次只允许输入一个控制信息的编码器。

1. 二进制编码器 将输入信号编成二进制代码的电路。

22nn 个个 nn 位位编码器

高高低低电电平平信信号号

二二进进制制代代码码

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第第 1212 章 组合逻辑电路 章 组合逻辑电路

当 n = 2 时,即为 4 线 -2 线编码器: 四个需要

编码的信号

两位二

进制代码

F1

F2

A0

A1

A2

A3

二进制编码器

0 00 11 01 1

输入 F1 F2

A0

A3

A1

A2

4 线 -2 线编码器

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第第 1212 章 组合逻辑电路 章 组合逻辑电路

2. 二-十进制编码器( BCD 码)

十进制数 0 ~ 9 : 0000 ~ 1001 ( 8421 BCD 码)例如十进制数 357 用二进制数表示为: 0011 0101 0111

键控二-十进制编码器 :输入端:十个按键 A0 ~ A9

输出端: F1 ~ F4

3 5 7

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第第 1212 章 组合逻辑电路 章 组合逻辑电路

表 12.5.2 编码器真值表 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 F4 F3 F2 F1

0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0

1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1

1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0

1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1

1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0

1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 11 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0

1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 01 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1

编码器表达式F1 = A1 A3 A5 A7 A9

F2 = A2 A3 A6 A7

F3 = A4 A5 A 6 A7

F4 = A8 A9

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第第 1212 章 组合逻辑电路 章 组合逻辑电路

编码器电路 A0

&

≥1

&G4

&G1

&G3

&G2

1kΩ×10

F4

F3

F1

F2

+5V

SEL

A4 A5 A6 A7 A8 A9A3A2A1

G5

G6

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第第 1212 章 组合逻辑电路 章 组合逻辑电路

当有键按下时, S = 1 灯亮当所有键未按下时, S = 0 灯不亮

区分:

当所有键都未按下时,输出 0000当 A0 键按下时,输出 0000

S = A0 · F1+F2+F3+F4 = A0 + F1+F2+F3+F4

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第第 1212 章 组合逻辑电路 章 组合逻辑电路

表 12.5.2 优先权编码器真值表 如果同时有多 个信号输入, 输出的是数码 大的输入信号 对应的代码。

二、优先权编码器

A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 F4 F3 F2 F1

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0

Ø 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1

Ø Ø 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0

Ø Ø Ø 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1

Ø Ø Ø Ø 0 1 1 1 1 1 0 1 0

Ø Ø Ø Ø Ø 0 1 1 1 1 0 0 1

Ø Ø Ø Ø Ø Ø 0 1 1 1 0 0 0Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø 0 1 0 1 1 1Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø 0 0 1 1 0

Page 36: 第  12  章   组合逻辑电路

36

第第 1212 章 组合逻辑电路 章 组合逻辑电路

12.6 12.6 译码器译码器 将具有特定含义的二进制代码变换成一定

n 位二进制代码输入 2n 种状态 2n 种输出

译码器译码器二进制数代码 二进制数代码 按其编码时的原意翻译成

对应的信号输出

按其编码时的原意翻译成

对应的信号输出一、 二进制译码器

的输出信号,以表示二进制代码的原意,这一

实现译码功能的组合电路为译码器。过程称为译码。

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第第 1212 章 组合逻辑电路 章 组合逻辑电路

n = 2 时即为 2 线- 4 线译码器:

F1 = E A2 A 1

A2

A1

F4

F3

F2

F1E

1

1

1

1

1

1

F2 = E A2 A 1

F3 = E A2 A 1

F4 = E A2 A 1

Ø Ø 0 0 0 1 1 0 1 1

低电平译码

E A1 A2 F1 F2 F3 F4

1

0

功 能 表

1 1 1 10 1 1 11 0 1 11 1 0 11 1 1 0

=E+A1+A2

=E+A1+A2

译码器电路

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第第 1212 章 组合逻辑电路 章 组合逻辑电路

二、 显示译码器二、 显示译码器1. 1. 数码显示器 数码显示器

a b c d e f g

+ UCC

a b c d e f g

LED 显示器的两种接法

a

b

d

e

f g

c

f g a b

e d c h

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第第 1212 章 组合逻辑电路 章 组合逻辑电路

二、 显示译码器二、 显示译码器

输 入 输 出 A4 A3 A2 A1 a b c d e f g 显 示

0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1

表 12.6.2 显示译码器功能表

1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 01 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1

01 23456789

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第第 1212 章 组合逻辑电路 章 组合逻辑电路

显示译码器的联接图 +UCC

a

b

c

d

e

f

g

A4

A3

A2

A1

BCD码输入

显示译码器显示

译码器

LED 显示器 显示译码器

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第第 1212 章 组合逻辑电路 章 组合逻辑电路

** 12.7 12.7 可编程逻辑器件可编程逻辑器件

PLD与门阵列或门阵列—— 或门 实现或运

—— 与门 实现与运算

与门和或门通常改用示意符号表示。

&A

BF

≥1ABC

F ≥1

F

A B C

A B C

&F

或门的示意画法

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第第 1212 章 组合逻辑电路 章 组合逻辑电路

与门阵列和或门阵列

1 1 1 1

≥1 ≥1 ≥1 ≥1

╳ ╳ ╳╳ ╳ ╳╳ ╳ ╳

╳ ╳ ╳

╳ ╳ ╳╳ ╳ ╳

╳ ╳ ╳╳ ╳ ╳

iAiB1iC iAiB1iC

A4 A3 A2 A1

F1 F2 F3 F4

&

&

&

&

&

&

&

&

&

&

&

&

&

&

&

&

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43

第第 1212 章 组合逻辑电路 章 组合逻辑电路

PLD 不但可以实现组合逻辑电路的功能,而且可以实现时序逻辑电路的功能。

Fi = Ai BiCi - 1 + AiBiCi - 1 + AiBiCi - 1 + AiBiCi - 1

Ci = AiBiCi - 1 + AiBiCi - 1 + AiBiCi - 1 + AiBiCi - 1

输出 F1 和 F2 就是上述 Fi 和 Ci 的表达式。

加法器的逻辑表达式 :

电路的功能:加法器。

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第第 1212 章 组合逻辑电路 章 组合逻辑电路

PLD 分类

现场可编程逻辑阵列 FPLA

可编程阵列逻辑 PAL

通用阵列逻辑 GAL

可擦除的可编程逻辑阵列 EPLA

现场可编程门阵列 FPGA

在系统可编程逻辑器件 ISP-PLD

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45

电电子子技技术 术

第 第 12 12 章 章

结 束结 束

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