EDAPPT课件：第2章组合逻辑电路.pptx

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1、第第2章章 组合逻辑组合逻辑电路电路目录目录2.1 概概 述述2.2 组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的分析2.3 常用的组合逻辑电路常用的组合逻辑电路2.4 组合逻辑电路的设计组合逻辑电路的设计2.5 组合逻辑电路的时序分析组合逻辑电路的时序分析1. 组合电路的特点组合电路的特点(1) 逻辑功能特点逻辑功能特点 电路在任何时刻的输出状态只电路在任何时刻的输出状态只取决于该时刻的输入状态，而与取决于该时刻的输入状态，而与原来的状态无关。原来的状态无关。(2) 电路结构特点电路结构特点 输出、输入之间输出、输入之间没有反馈延迟没有反馈延迟电路电路 不包含记忆性元件不包含记忆性元件( (触发器触发器

2、) )，仅由，仅由门电路门电路构成构成I0I1In-1Y0Y1Ym-1组合逻辑组合逻辑电路电路),(),(),(110111101111000nmmnnIIIFYIIIFYIIIFY2组合电路逻辑功能的表示方法组合电路逻辑功能的表示方法 (1) 逻辑表达式逻辑表达式运算及变换方便，容易转换成真值表或卡诺图，可运算及变换方便，容易转换成真值表或卡诺图，可直接画出电路的逻辑图。直接画出电路的逻辑图。 (2) 真值表真值表直观反映出逻辑关系，可转换成卡诺图及逻辑表达直观反映出逻辑关系，可转换成卡诺图及逻辑表达式。但输入信号多时非常繁琐。式。但输入信号多时非常繁琐。(3) 卡诺图卡诺图用于逻辑函数化简

3、。输入信号大于用于逻辑函数化简。输入信号大于6时不能使用。时不能使用。(4) 逻辑图逻辑图接近实际电路，与逻辑表达式之间可以相互转换。接近实际电路，与逻辑表达式之间可以相互转换。 无法进行公式化简、变换。无法进行公式化简、变换。2.2 组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的分析2.2.1 组合逻辑电路的分析方法组合逻辑电路的分析方法2.2.2 组合逻辑电路的分析举例组合逻辑电路的分析举例2.2.1 组合逻辑电路的分析方法组合逻辑电路的分析方法1分析的目的分析的目的(1) 确定电路的功能。确定电路的功能。(2) 在设计完成后，确定功能是否能够满足设计要在设计完成后，确定功能是否能够满足设计要求。求。(

4、3) 变换逻辑表达式，以便用不同的电路实现同一变换逻辑表达式，以便用不同的电路实现同一逻辑功能要求，或者简化电路。逻辑功能要求，或者简化电路。(4) 把表达式转换成标准形式，以便用中、大规模把表达式转换成标准形式，以便用中、大规模集成电路实现。集成电路实现。(5) 获得表示其功能的逻辑描述。获得表示其功能的逻辑描述。2.2.1 组合逻辑电路的分析方法组合逻辑电路的分析方法2分析方法分析方法(1) 根据电路逻辑图，写出逻辑表达式。根据电路逻辑图，写出逻辑表达式。(2) 进行表达式的变换及化简。进行表达式的变换及化简。(3) 根据表达式列出真值表。根据表达式列出真值表。(4) 对给定电路的功能进行

5、逻辑描述。对给定电路的功能进行逻辑描述。逻辑图逻辑图逻辑表达式逻辑表达式化简化简真值表真值表说明功能说明功能2.2.2 组合逻辑电路的分析举例组合逻辑电路的分析举例【例例2-1】 分析电路，说明其功能。分析电路，说明其功能。(1) 写逻辑表达式。写逻辑表达式。(2) 变换并化简表达式。变换并化简表达式。ABBABAYBBBABAAABABBAA)()(ABBABABABA(3) 列出真值表。列出真值表。ABY000011101110(4) 电路功能逻辑描述。电路功能逻辑描述。由真值表可知，该电路实现了由真值表可知，该电路实现了“异或异或”逻辑功能。逻辑功能。BABAY2.2.2 组合逻辑电路的

6、分析举例组合逻辑电路的分析举例【例例2-2】分析电路，说明其功能。分析电路，说明其功能。(1) 写逻辑表达式。写逻辑表达式。(2) 化简表达式。化简表达式。CAPBAP2121PPYCABAABCCBACABA)(ACCAABBAABACCAABACBACABA(3) 列出真值表。列出真值表。(4) 电路功能逻辑描述。电路功能逻辑描述。当当3个输入信号一致时，个输入信号一致时，输出输出1；当当3个输入信号不完全一个输入信号不完全一致时，输出致时，输出0。ABCY000001010011100101110111“符合符合”电路电路10000001ABCCBAY2.3 常用的组合逻辑电路常用的组合

7、逻辑电路2.3.1 编码器编码器2.3.2 译码器译码器2.3.3 数据选择器数据选择器2.3.4 数值比较器数值比较器2.3.5 加法器加法器2.3.1 编码器编码器本小节介绍：本小节介绍： 1编码原理编码原理2二进制普通编码器二进制普通编码器3二二十进制普通编码器十进制普通编码器4优先编码器优先编码器5编码器集成电路编码器集成电路2.3.1 编码器编码器1编码原理编码原理编码：用文字、符编码：用文字、符号或数字表示特定号或数字表示特定对象的过程。对象的过程。编码器：实现编码编码器：实现编码操作的电路。操作的电路。通常情况下，通常情况下，n 和和m 之间的关系应满足：之间的关系应满足：2n-

8、1m2n设计编码器的关键在于编码规则，编码规则不同，设计编码器的关键在于编码规则，编码规则不同，设计的结果也不同。设计的结果也不同。2.3.1 编码器编码器2二进制普通编码器二进制普通编码器二进制编码器：用二进制编码器：用n位二进制代码对位二进制代码对 m=2n 个信号个信号进行编码的电路。进行编码的电路。普通编码器的输入信号为一组互相排斥的输入信普通编码器的输入信号为一组互相排斥的输入信号。号。互相排斥：指在任何时刻，不允许两个或两个以互相排斥：指在任何时刻，不允许两个或两个以上的输入信号同时出现。上的输入信号同时出现。 3 位二进制编码器位二进制编码器(8 线线- 3 线线)编码表编码表函

9、函数数式式Y2 = I4 + I5 + I6 + I7Y1 = I2 + I3+ I6 + I7Y0 = I1 + I3+ I5 + I7输输入入输输出出输输 入入输输 出出0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1Y2 Y1 Y0I0I1I2I3I4I5I6I73 位位二进制二进制编码器编码器I0I1I6I7Y2Y1Y0I2I4I5I32二进制普通编码器二进制普通编码器函函数数式式Y2 = I4 + I5 + I6 + I7Y1 = I2 + I3+ I6 + I7Y0 = I1 + I3+ I5 + I7逻逻辑辑图图7654IIII7632IIII75

10、31IIII2.3.1 编码器编码器3二二十进制普通编码器十进制普通编码器二二十进制编码器：用十进制编码器：用 4 位二进制代码对位二进制代码对 0 9 十个信十个信号进行编码的电路。号进行编码的电路。二二-十进制十进制编码器编码器I0I2I4I6I8I1I3I5I7I9Y0Y1Y2Y3 I0 I9 是一组互相是一组互相排斥的输入变量，任何排斥的输入变量，任何时刻只能有一个端输入时刻只能有一个端输入有效信号。有效信号。8421 BCD 编码器编码器编码表编码表输输入入输出输出Y3Y2Y1Y0I00000I10001I20010I30011I40100I50101I60110I70111I810

11、00I91001函函数数式式Y2 = I4 + I5 + I6 + I7Y1 = I2 + I3+ I6 + I7Y0 = I1 + I3+ I5 + I7 + I9 Y3 = I8 + I9函函数数式式Y2 = I4 + I5 + I6 + I7Y1 = I2 + I3+ I6 + I7Y0 = I1 + I3+ I5 + I7 + I9 Y3 = I8 + I9逻逻辑辑图图2.3.1 编码器编码器4优先编码器优先编码器优先编码器：允许多个信号同时输入，对输入信号优先编码器：允许多个信号同时输入，对输入信号无约束，但电路只对优先级别最高的信号进行编无约束，但电路只对优先级别最高的信号进行编码

12、，优先级别低的信号不起作用。码，优先级别低的信号不起作用。例：例：3位二进制优先编码器位二进制优先编码器输输入入输输出出3 位位二进制二进制编码器编码器I0I1I6I7Y2Y1Y0I2I4I5I3优先顺序：优先顺序：I7 I0编码表编码表函数式函数式3 位二进制优先编码器位二进制优先编码器45672IIIIY 245345671 IIIIIIIIY 12463465670 IIIIIIIIIIY 输输 入入输输 出出 I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I0 Y2 Y1 Y0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0

13、1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 04567IIII24534567IIIIIIII1246346567IIIIIIIIII45675676772IIIIIIIIIIY234567345676771IIIIIIIIIIIIIIY12345673456756770IIIIIIIIIIIIIIIIY函数式函数式45672IIIIY 245345671 IIIIIIIIY 12463465670 IIIIIIIIIIY 逻辑图逻辑图2.3.1 编码器编码器5编码器集成电路编码器集成电路常用的编码器集成电路有：常

14、用的编码器集成电路有：8线线-3线优先编码器线优先编码器(74HC148)10线线-4线优先编码器线优先编码器(74HC147) 74HC1481) 集成集成8线线-3线优先编码器线优先编码器0I7I2A0AEIEO信号输入端信号输入端编码输出端编码输出端使能输入端使能输入端使能输出端使能输出端优先级标志输出端优先级标志输出端GS74HC148功能表功能表 EI=0时，编码器工作；时，编码器工作；=1时，编码器不工作，输出高电平。时，编码器不工作，输出高电平。0I7I2A0A输入信号低电平有效。输入信号低电平有效。的输出为反码。的输出为反码。0I7I无有效信号输入时，无有效信号输入时，EO=0

15、，否则，否则=1。GS=0时，表示有编码输出。时，表示有编码输出。2.3.2 译码器译码器本小节介绍：本小节介绍： 1译码器原理译码器原理2二进制译码器二进制译码器3数码显示译码器数码显示译码器4译码器集成电路译码器集成电路2.3.2 译码器译码器1译码器原理译码器原理译码是编码的逆过程。译码是编码的逆过程。译码器的功能是将代码译码器的功能是将代码输入后，在相应输出输入后，在相应输出端输出信号。端输出信号。一般情况下，输入信号和输出信号数量的关系一般情况下，输入信号和输出信号数量的关系为为2n-1m2n译码器设计的关键也在于译码的规则。译码器设计的关键也在于译码的规则。2.3.2 译码器译码器

16、2二进制译码器二进制译码器二进制译码器与二进制编码器的功能相反。二进制译码器与二进制编码器的功能相反。 输入输入 n 位二位二进制代码进制代码如：如： 2 线线 4 线译码器线译码器 3 线线 8 线译码器线译码器4 线线 16 线译码器线译码器I0Y0I1In-1Y1Ym-1二进制二进制译码器译码器输出输出 m 个个信号信号 m = 2n3位二进制译码器位二进制译码器 ( 3 线线 8 线线)真值表真值表函数式函数式I0Y0I1I2Y1Y73 位位二进制二进制译码器译码器012I I I76543210Y Y Y Y Y Y Y Y1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 10120IIIY 0121IIIY 0122IIIY 0123IIIY 0124IIIY 0125IIIY 0126IIIY