电工电子学-门电路和组合逻辑电路.ppt

09.05.2024电工电子学B第第1212章章 逻辑门和组合逻辑电路逻辑门和组合逻辑电路12.1 12.1 逻辑门电路逻辑门电路12.3 12.3 组合逻辑电路的分析和设计组合逻辑电路的分析和设计12.4 12.4 常用中规模组合逻辑功能器件常用中规模组合逻辑功能器件09.05.2024电工电子学B 由电子电路实现逻辑运算时，它的输入和输出由电子电路实现逻辑运算时，它的输入和输出由电子电路实现逻辑运算时，它的输入和输出由电子电路实现逻辑运算时，它的输入和输出信号都是用电位（或称电平）的高低表示的。高电信号都是用电位（或称电平）的高低表示的。高电信号都是用电位（或称电平）的高低表示的。高电信号都是用电位（或称电平）的高低表示的。高电平和低电平都不是一个固定的数值，而是有一定的平和低电平都不是一个固定的数值，而是有一定的平和低电平都不是一个固定的数值，而是有一定的平和低电平都不是一个固定的数值，而是有一定的变化范围。变化范围。变化范围。变化范围。门电路是用以实现逻辑关系的电子电路，与门电路是用以实现逻辑关系的电子电路，与门电路是用以实现逻辑关系的电子电路，与门电路是用以实现逻辑关系的电子电路，与前面所讲过的基本逻辑关系相对应。前面所讲过的基本逻辑关系相对应。前面所讲过的基本逻辑关系相对应。前面所讲过的基本逻辑关系相对应。门电路主要有：与门、或门、非门、与非门、门电路主要有：与门、或门、非门、与非门、门电路主要有：与门、或门、非门、与非门、门电路主要有：与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门等。或非门、异或门等。或非门、异或门等。或非门、异或门等。12.1.1 基本逻辑门电路基本逻辑门电路12.1 基本门电路基本门电路09.05.2024电工电子学B 电平的高低电平的高低一般用一般用“1”和和“0”两种两种状态区别，若状态区别，若规定规定高电平为高电平为“1”，低电，低电平为平为“0”则则称为称为正逻辑正逻辑。反之则称为反之则称为负负逻辑逻辑。若无特。若无特殊说明，均采殊说明，均采用正逻辑。用正逻辑。100VUCC高电平高电平低电平低电平09.05.2024电工电子学B1.与与 门电路门电路(1)(1)电路电路电路电路(2)(2)工作原理工作原理工作原理工作原理输入输入A、B、C全为高电平全为高电平“1”，输出输出 Y 为为“1”。输入输入A、B、C不全为不全为“1”，输出输出 Y 为为“0”。0V0V0V0V0V3V+U 12VRDADCABYDBC3V3V3V0V00000010101011001000011001001111ABYC“与与与与”门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表0V3V09.05.2024电工电子学B1.与与 门电路门电路(3)(3)逻辑关系：逻辑关系：逻辑关系：逻辑关系：“与与与与”逻辑逻辑即：有即：有“0”出出“0”，全全“1”出出“1”Y=A B C逻辑表达式：逻辑表达式：逻辑表达式：逻辑表达式：逻辑符号：逻辑符号：逻辑符号：逻辑符号：&ABYC00000010101011001000011001001111ABYC“与与与与”门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表09.05.2024电工电子学B2.或门电路或门电路(1)(1)电路电路电路电路0V0V0V0V0V3V3V3V3V0V00000011101111011001011101011111ABYC“或或或或”门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表3V3V-U 12VRDADCABYDBC(2)(2)工作原理工作原理工作原理工作原理输入输入A、B、C全为低电平全为低电平“0”，输出输出 Y 为为“0”。输入输入A、B、C有一个为有一个为“1”，输出输出 Y 为为“1”。09.05.2024电工电子学B2.或门电路或门电路(3)逻辑关系逻辑关系：“或或或或”逻辑逻辑即：有即：有“1”出出“1”，全全“0”出出“0”Y=A+B+C逻辑表达式：逻辑表达式：逻辑表达式：逻辑表达式：逻辑符号：逻辑符号：逻辑符号：逻辑符号：ABYC 100000011101111011001011101011111ABYC“或或或或”门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表09.05.2024电工电子学B3.非门电路非门电路+UCC-UBBARKRBRCYT 1 0截止截止截止截止饱和饱和(2)逻辑表达式：逻辑表达式：Y=A“0”10“1”(1)(1)电路电路电路电路“0”“1”AY“非非非非”门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表逻辑符号逻辑符号1AY09.05.2024电工电子学B1.1.与非门与非门与非门与非门有有“0”出出“1”，全，全“1”出出“0”“与与与与”门门门门&ABCY&ABC“与非与非与非与非”门门门门00010011101111011001011101011110ABYC“与非与非与非与非”门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表Y=A B C逻辑表达式：逻辑表达式：逻辑表达式：逻辑表达式：1Y“非非非非”门门门门12.1.2 复合门复合门09.05.2024电工电子学B2.2.或非门或非门或非门或非门Y1ABC“或非或非或非或非”门门门门1Y12.1.2 复合门复合门“或或或或”门门门门ABC 1有有“1”出出“0”，全，全“0”出出“1”00010010101011001000011001001110ABYC“或非或非或非或非”门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表Y=A+B+C逻辑表达式：逻辑表达式：逻辑表达式：逻辑表达式：09.05.2024电工电子学B例：根据输入波形画出输出波形例：根据输入波形画出输出波形例：根据输入波形画出输出波形例：根据输入波形画出输出波形ABY1有有“0”出出“0”，全全“1”出出“1”有有“1”出出“1”，全全“0”出出“0”&ABY1 1ABY2Y209.05.2024电工电子学BABC&1&D1Y3.3.与或非门电路与或非门电路与或非门电路与或非门电路12.1.2 复合门复合门Y=AB+CD逻辑表达式：逻辑表达式：逻辑表达式：逻辑表达式：1&YABCD逻辑符号逻辑符号09.05.2024电工电子学B例：例：例：例：用用用用“与非与非与非与非”门构成基本门电路门构成基本门电路门构成基本门电路门构成基本门电路(2)应用应用“与非与非”门构成门构成“或或”门门电路电路(1)应用应用“与非与非”门构成门构成“与与”门电路门电路AY&B&BAY&由逻辑代数运算法则：由逻辑代数运算法则：由逻辑代数运算法则：由逻辑代数运算法则：09.05.2024电工电子学B&YA(3)(3)应用应用应用应用“与非与非与非与非”门构成门构成门构成门构成“非非非非”门电路门电路门电路门电路(4)(4)用用用用“与非与非与非与非”门构成门构成门构成门构成“或非或非或非或非”门门门门YBA&由逻辑代数运算法则：由逻辑代数运算法则：09.05.2024电工电子学B TTL门电路是双极型集成电路，与分立门电路是双极型集成电路，与分立元件相比，元件相比，具有速度快、可靠性高和微型具有速度快、可靠性高和微型化等优点化等优点，目前分立元件电路已被集成电，目前分立元件电路已被集成电路替代。路替代。12.1.3 集成逻辑门集成逻辑门09.05.2024电工电子学B有有有有“0”0”出出出出“1”1”全全全全“1”1”出出出出“0”0”“与非与非”逻逻辑关系辑关系00010011101111011001011101011110ABYC“与非与非与非与非”门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表门逻辑状态表Y=A B C逻辑表达式：逻辑表达式：逻辑表达式：逻辑表达式：Y&ABC“与非与非与非与非”门门门门12.1.3 集成逻辑门集成逻辑门09.05.2024电工电子学B74LS00、74LS20管脚排列示意图管脚排列示意图&1211109814133456712&UCC4B 4A 4Y3B 3A3Y1B1A1Y2B2A2Y GND(a)74LS001211109814133456712&UCC2D 3C 2BNC 2A2Y1B1ANC1D1C1Y GND74LS20(b)09.05.2024电工电子学B12.6 组合逻辑电路的分析和设计组合逻辑电路的分析和设计 组合逻辑电路：组合逻辑电路：组合逻辑电路：组合逻辑电路：任何时刻电路的输出状态只任何时刻电路的输出状态只任何时刻电路的输出状态只任何时刻电路的输出状态只取决于该时刻的输入状态，而与该时刻以前的电取决于该时刻的输入状态，而与该时刻以前的电取决于该时刻的输入状态，而与该时刻以前的电取决于该时刻的输入状态，而与该时刻以前的电路状态无关。路状态无关。路状态无关。路状态无关。组合逻辑电路框图组合逻辑电路框图组合逻辑电路框图组合逻辑电路框图X X1 1X Xn nX X2 2Y Y2 2Y Y1 1Y Yn n.组合逻辑电路组合逻辑电路组合逻辑电路组合逻辑电路输入输入输入输入输出输出输出输出09.05.2024电工电子学B12.2.1 组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的分析(1)(1)由逻辑图写出输出端的逻辑表达式由逻辑图写出输出端的逻辑表达式由逻辑图写出输出端的逻辑表达式由逻辑图写出输出端的逻辑表达式(2)(2)运用逻辑代数化简或变换运用逻辑代数化简或变换运用逻辑代数化简或变换运用逻辑代数化简或变换(3)(3)列逻辑状态表列逻辑状态表列逻辑状态表列逻辑状态表(4)(4)分析逻辑功能分析逻辑功能分析逻辑功能分析逻辑功能已知逻辑电路已知逻辑电路确定确定逻辑功能逻辑功能分析步骤：分析步骤：09.05.2024电工电子学B例例例例 1 1：分析下图的逻辑功能分析下图的逻辑功能分析下图的逻辑功能分析下图的逻辑功能(1)(1)写出逻辑表达式写出逻辑表达式写出逻辑表达式写出逻辑表达式Y=Y2 Y3=A AB B AB.A B.A B.A.A BBY1AB&YY3Y209.05.2024电工电子学B(2)(2)应用逻辑代数化简应用逻辑代数化简应用逻辑代数化简应用逻辑代数化简Y=A AB B AB.=A AB+B AB.=AB+AB反演律反演律 =A (A+B)+B (A+B).反演律反演律 =A AB+B AB.09.05.2024电工电子学B(3)(3)列逻辑状态表列逻辑状态表列逻辑状态表列逻辑状态表Y=AB+AB=A B逻辑式逻辑式逻辑式逻辑式(4)(4)分析逻辑功能分析逻辑功能分析逻辑功能分析逻辑功能 输入输入输入输入相同相同相同相同输出为输出为输出为输出为“0”0”，输入输入输入输入相异相异相异相异输出为输出为输出为输出为“1”1”，称为称为称为称为“异或异或异或异或”逻辑逻辑逻辑逻辑关系。这种电路称关系。这种电路称关系。这种电路称关系。这种电路称“异或异或异或异或”门。门。门。门。=1=1A AB BY Y逻辑符号逻辑符号逻辑符号逻辑符号ABY001 10011100109.05.2024电工电子学B(1)(1)写出逻辑式写出逻辑式写出逻辑式写出逻辑式例例例例 2 2：分析下图的逻辑功能分析下图的逻辑功能分析下图的逻辑功能分析下图的逻辑功能A B.Y=AB AB .AB化简化简化简化简AB=AB+AB&1 11 1BAY&09.05.2024电工电子学B(2)(2)列逻辑状态表列逻辑状态表列逻辑状态表列逻辑状态表Y=AB+AB(3)(3)分析逻辑功能分析逻辑功能分析逻辑功能分析逻辑功能 输入输入输入输入相同相同相同相同输出为输出为输出为输出为“1”,1”,输入相异输出为输入相异输出为输入相异输出为输入相异输出为“0”,0”,称为称为称为称为“判一致电路判一致电路判一致电路判一致电路”(“(“同或门同或门同或门同或门”),可用于可用于可用于可用于判断各输入端的状态是否相同。判断各输入端的状态是否相同。判断各输入端的状态是否相同。判断各输入端的状态是否相同。=A B逻辑式逻辑式逻辑式逻辑式=1ABY逻辑符号逻辑符号=A BABY001 10010011109.05.2024电工电子学B例例例例3 3：分析下图的逻辑功能分析下图的逻辑功能分析下图的逻辑功能分析下图的逻辑功能Y&1BA&C101AA写出逻辑式：写出逻辑式：写出逻辑式：写出逻辑式：=AC+BCY=AC BC 设：设：C=1封锁封锁打开打开选通选通A信号信号09.05.2024电工电子学BB BY&1BA&C001设：设：C=0封锁封锁封锁封锁选通选通B信号信号打开打开打开打开例例例例 3 3：分析下图的逻辑功能分析下图的逻辑功能分析下图的逻辑功能分析下图的逻辑功能B写出逻辑式：写出逻辑式：写出逻辑式：写出逻辑式：=AC+BCY=AC BC09.05.2024电工电子学B12.2.2 组合逻辑电路的设计组合逻辑电路的设计根据逻辑功能要求根据逻辑功能要求逻辑电路逻辑电路设计设计设计设计(1)由逻辑要求，列出逻辑状态表由逻辑要求，列出逻辑状态表(2)由逻辑状态表写出逻辑表达式由逻辑状态表写出逻辑表达式(3)简化和变换逻辑表达式简化和变换逻辑表达式(4)画出逻辑图画出逻辑图设计步骤如下：设计步骤如下：09.05.2024电工电子学B 例例例例1 1：设计一个三人设计一个三人设计一个三人设计一个三人(A(A、B B、C)C)表决电路。每人有表决电路。每人有表决电路。每人有表决电路。每人有一按键，如果赞同，按键，表示一按键，如果赞同，按键，表示一按键，如果赞同，按键，表示一按键，如果赞同，按键，表示“1”1”；如不赞同，；如不赞同，；如不赞同，；如不赞同，不按键，表示不按键，表示不按键，表示不按键，表示“0”0”。表决结果用指示灯表示，多数。表决结果用指示灯表示，多数。表决结果用指示灯表示，多数。表决结果用指示灯表示，多数赞同，灯亮为赞同，灯亮为赞同，灯亮为赞同，灯亮为“1”1”，反之灯不亮为，反之灯不亮为，反之灯不亮为，反之灯不亮为“0”0”。(1)1)列逻辑状态表列逻辑状态表列逻辑状态表列逻辑状态表(2)(2)写出逻辑表达式写出逻辑表达式写出逻辑表达式写出逻辑表达式取取取取 Y Y=“1”(=“1”(或或或或Y Y=“0”)=“0”)列逻辑式列逻辑式列逻辑式列逻辑式取取取取 Y Y=“1”=“1”对应于对应于对应于对应于Y Y=1=1，若输入变量为若输入变量为若输入变量为若输入变量为“1”1”，则取输入变量本身则取输入变量本身则取输入变量本身则取输入变量本身(如如如如 A A)；若输入变量为若输入变量为若输入变量为若输入变量为“0”0”则取则取则取则取其反变量其反变量其反变量其反变量(如如如如 A A)。0 0 0 0 A A B B C Y Y0 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 109.05.2024电工电子学B(3)(3)用用用用“与非与非与非与非”门构成逻辑电门构成逻辑电门构成逻辑电门构成逻辑电路路路路在一种组合中，各输入变量之间是在一种组合中，各输入变量之间是在一种组合中，各输入变量之间是在一种组合中，各输入变量之间是“与与与与”关关关关系系系系各组合之间是各组合之间是各组合之间是各组合之间是“或或或或”关关关关系系系系 0 0 0 0 A A B B C Y Y0 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1ABC0001111001111109.05.2024电工电子学B三人表决电路三人表决电路三人表决电路三人表决电路&ABCY&ABCC09.05.2024电工电子学B例例例例2 2：设计一个三变量奇偶检验器。设计一个三变量奇偶检验器。设计一个三变量奇偶检验器。设计一个三变量奇偶检验器。要求要求要求要求:当输入变量当输入变量当输入变量当输入变量A A、B B、C C中有奇数个同时为中有奇数个同时为中有奇数个同时为中有奇数个同时为“1”1”时，输出为时，输出为时，输出为时，输出为“1”1”，否则为，否则为，否则为，否则为“0”0”。用。用。用。用“与非与非与非与非”门实现。门实现。门实现。门实现。(1)1)列逻辑状态表列逻辑状态表列逻辑状态表列逻辑状态表(2)(2)写出逻辑表达式写出逻辑表达式写出逻辑表达式写出逻辑表达式 0 0 0 0 A A B B C C Y Y0 0 1 10 1 0 10 1 1 01 0 0 11 0 1 01 1 0 01 1 1 1(3)(3)用用用用“与非与非与非与非”门构成逻辑电门构成逻辑电门构成逻辑电门构成逻辑电路路路路A ABCBC00001 10 00101111110101 11 11 11 1解：解：09.05.2024电工电子学B(4)(4)逻辑图逻辑图逻辑图逻辑图YCBA01100111110&101009.05.2024电工电子学B例例例例 3:3:某工厂有某工厂有某工厂有某工厂有A A、B B、C C三个车间和一个自备电三个车间和一个自备电三个车间和一个自备电三个车间和一个自备电站，站内有两台发电机站，站内有两台发电机站，站内有两台发电机站，站内有两台发电机G G1 1和和和和G G2 2。G G1 1的容量是的容量是的容量是的容量是G G2 2的的的的两倍。如果一个车间开工，只需两倍。如果一个车间开工，只需两倍。如果一个车间开工，只需两倍。如果一个车间开工，只需G G2 2运行即可满足运行即可满足运行即可满足运行即可满足要求；如果两个车间开工，只需要求；如果两个车间开工，只需要求；如果两个车间开工，只需要求；如果两个车间开工，只需G G1 1运行，如果三运行，如果三运行，如果三运行，如果三个车间同时开工，则个车间同时开工，则个车间同时开工，则个车间同时开工，则G G1 1和和和和 G G2 2均需运行。试画出均需运行。试画出均需运行。试画出均需运行。试画出控制控制控制控制G G1 1和和和和 G G2 2运行的逻辑图。运行的逻辑图。运行的逻辑图。运行的逻辑图。设：设：设：设：A A、B B、C C分别表示三个车间的开工状态：分别表示三个车间的开工状态：分别表示三个车间的开工状态：分别表示三个车间的开工状态：开工为开工为“1”，不开工为，不开工为“0”；G1和和 G2运行为运行为“1”，不运行为，不运行为“0”。(1)(1)根据逻辑要求列状态表根据逻辑要求列状态表根据逻辑要求列状态表根据逻辑要求列状态表 首先假设逻辑变量、逻辑函数取首先假设逻辑变量、逻辑函数取首先假设逻辑变量、逻辑函数取首先假设逻辑变量、逻辑函数取“0”0”、“1”1”的含义的含义的含义的含义。09.05.2024电工电子学B 逻辑要求：如果一个车逻辑要求：如果一个车逻辑要求：如果一个车逻辑要求：如果一个车间开工，只需间开工，只需间开工，只需间开工，只需G G2 2运行即可运行即可运行即可运行即可满足要求；如果两个车间满足要求；如果两个车间满足要求；如果两个车间满足要求；如果两个车间开工，只需开工，只需开工，只需开工，只需G G1 1运行，如果运行，如果运行，如果运行，如果三个车间同时开工，则三个车间同时开工，则三个车间同时开工，则三个车间同时开工，则G G1 1和和和和 G G2 2均需运行。均需运行。均需运行。均需运行。开工开工开工开工“1”不开工不开工不开工不开工“0”运行运行运行运行“1”不运行不运行不运行不运行“0”(1)(1)根据逻辑要求列状态表根据逻辑要求列状态表根据逻辑要求列状态表根据逻辑要求列状态表0111 0 0 1 0 100011 0 11 0 10 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 01 1 10 0 0A B C G1 G209.05.2024电工电子学B(2)(2)由状态表写出逻辑式由状态表写出逻辑式由状态表写出逻辑式由状态表写出逻辑式ABC00100111101111或由卡图诺可得相同结果或由卡图诺可得相同结果或由卡图诺可得相同结果或由卡图诺可得相同结果(3)(3)化简逻辑式可得：化简逻辑式可得：化简逻辑式可得：化简逻辑式可得：1 0 10 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 01 1 10 0 00111 0 0 1 0A B C G1 G2 100011 0 109.05.2024电工电子学B(4)(4)用用用用“与非与非与非与非”门构成逻辑电路门构成逻辑电路门构成逻辑电路门构成逻辑电路 由逻辑表达式画出由逻辑表达式画出由逻辑表达式画出由逻辑表达式画出卡诺图，由卡图诺可卡诺图，由卡图诺可卡诺图，由卡图诺可卡诺图，由卡图诺可知，该函数不可化简。知，该函数不可化简。知，该函数不可化简。知，该函数不可化简。ABC0010011110111109.05.2024电工电子学B(5)(5)画出逻辑图画出逻辑图画出逻辑图画出逻辑图A BCA BC&G1G209.05.2024电工电子学B 在数字电路中，常用的组合电路有加法器、在数字电路中，常用的组合电路有加法器、编码器、译码器、数据分配器和多路选择器编码器、译码器、数据分配器和多路选择器等。下面几节分别介绍这几种典型组合逻辑等。下面几节分别介绍这几种典型组合逻辑电路的使用方法。电路的使用方法。12.3 12.3 常用中规模组合逻辑功能器件常用中规模组合逻辑功能器件09.05.2024电工电子学B12.3.1 加法器加法器 二进制二进制 十进制：十进制：十进制：十进制：0909十个数码，十个数码，十个数码，十个数码，“逢十进一逢十进一逢十进一逢十进一”。在数字电路中，为了把电路的两个状态在数字电路中，为了把电路的两个状态在数字电路中，为了把电路的两个状态在数字电路中，为了把电路的两个状态 (“1”“1”态和态和态和态和“0”0”态态态态)与数码对应起来，采用与数码对应起来，采用与数码对应起来，采用与数码对应起来，采用二进制二进制二进制二进制。二进制：二进制：二进制：二进制：0 0，1 1两个数码，两个数码，两个数码，两个数码，“逢二进一逢二进一逢二进一逢二进一”。09.05.2024电工电子学B12.3.1 加法器加法器加法器加法器加法器加法器:实现二进制加法运算的电路实现二进制加法运算的电路实现二进制加法运算的电路实现二进制加法运算的电路进位进位进位进位如：如：如：如：0 0 0 0 11+10101010不考虑低位不考虑低位来的进位来的进位半加器实现半加器实现要考虑低位要考虑低位要考虑低位要考虑低位来的进位来的进位来的进位来的进位全加器实现全加器实现09.05.2024电工电子学B1.半加器半加器 半加：实现两个一位二进制数相加，不考虑来半加：实现两个一位二进制数相加，不考虑来半加：实现两个一位二进制数相加，不考虑来半加：实现两个一位二进制数相加，不考虑来自低位的进位。自低位的进位。自低位的进位。自低位的进位。A AB B两个输入两个输入两个输入两个输入表示两个同位相加的数表示两个同位相加的数表示两个同位相加的数表示两个同位相加的数两个输出两个输出两个输出两个输出S SC C表示半加和表示半加和表示半加和表示半加和表示向高位的进位表示向高位的进位表示向高位的进位表示向高位的进位逻辑符号：逻辑符号：逻辑符号：逻辑符号：半加器：半加器：半加器：半加器：COCOA AB BS SC C 09.05.2024电工电子学B半加器逻辑状态表半加器逻辑状态表半加器逻辑状态表半加器逻辑状态表逻辑表达式逻辑表达式逻辑表达式逻辑表达式逻辑图逻辑图逻辑图逻辑图&=1=1ABSCA B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 109.05.2024电工电子学B2.全加器全加器输入输入A Ai i表示两个同位相加的数表示两个同位相加的数表示两个同位相加的数表示两个同位相加的数B Bi iC Ci i-1表示低位来的进位表示低位来的进位输出输出输出输出表示本位和表示本位和表示本位和表示本位和表示向高位的进位表示向高位的进位表示向高位的进位表示向高位的进位C Ci iS Si i 全加：实现两个一位二进制数相加，且考虑来全加：实现两个一位二进制数相加，且考虑来全加：实现两个一位二进制数相加，且考虑来全加：实现两个一位二进制数相加，且考虑来自低位的进位。自低位的进位。自低位的进位。自低位的进位。逻辑符号：逻辑符号：逻辑符号：逻辑符号：全加器：全加器：全加器：全加器：AiBiCi-1SiCiCOCO CICI09.05.2024电工电子学B(1)(1)列逻辑状态表列逻辑状态表列逻辑状态表列逻辑状态表(2)(2)写出逻辑式写出逻辑式写出逻辑式写出逻辑式A Ai i B Bi i C Ci-1i-1 S Si i C Ci i 0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 1 11 0 0 1 1 01 0 1 0 1 11 1 0 0 1 11 1 1 1 109.05.2024电工电子学B半加器构成的全加器半加器构成的全加器半加器构成的全加器半加器构成的全加器1BiAiCi-1SiC Ci iC COO C COO 逻辑图逻辑图逻辑图逻辑图&=11A Ai iCiSiC Ci-1i-1B Bi i&09.05.2024电工电子学B12.3.2 编码器编码器 把二进制码按一定规律编排，使每组代码具把二进制码按一定规律编排，使每组代码具把二进制码按一定规律编排，使每组代码具把二进制码按一定规律编排，使每组代码具有一特定的含义，有一特定的含义，有一特定的含义，有一特定的含义，称为编码。称为编码。称为编码。称为编码。具有编码功能的逻辑电路称为编码器。具有编码功能的逻辑电路称为编码器。具有编码功能的逻辑电路称为编码器。具有编码功能的逻辑电路称为编码器。n 位二进制代码有位二进制代码有 2n 种组合，可以表示种组合，可以表示 2n 个信息。个信息。要表示要表示要表示要表示N N个信息所需的二进制代码应满足个信息所需的二进制代码应满足个信息所需的二进制代码应满足个信息所需的二进制代码应满足 2n N09.05.2024电工电子学B1.二进制编码器二进制编码器将输入信号编成二进制代码的电路。将输入信号编成二进制代码的电路。将输入信号编成二进制代码的电路。将输入信号编成二进制代码的电路。2 2n n个个个个n n位位位位编码器编码器高高高高低低低低电电电电平平平平信信信信号号号号二二二二进进进进制制制制代代代代码码码码09.05.2024电工电子学B(1)(1)分析要求：分析要求：分析要求：分析要求：输入有输入有输入有输入有8 8个信号，个信号，个信号，个信号，即即即即 N=8N=8，根据，根据，根据，根据 2 2n n N N 的关系，的关系，的关系，的关系，即即即即 n n=3=3，即输出为三位二进制代码。，即输出为三位二进制代码。，即输出为三位二进制代码。，即输出为三位二进制代码。例：例：例：例：设计一个编码器，满足以下要求：设计一个编码器，满足以下要求：设计一个编码器，满足以下要求：设计一个编码器，满足以下要求：(1)(1)将将将将 I I0 0、I I1 1、I I7 7 8 8个信号编成二进制代码。个信号编成二进制代码。个信号编成二进制代码。个信号编成二进制代码。(2)(2)编码器每次只能对一个信号进行编码，不编码器每次只能对一个信号进行编码，不编码器每次只能对一个信号进行编码，不编码器每次只能对一个信号进行编码，不 允许两个或两个以上的信号同时有效。允许两个或两个以上的信号同时有效。允许两个或两个以上的信号同时有效。允许两个或两个以上的信号同时有效。(3)(3)设输入信号高电平有效。设输入信号高电平有效。设输入信号高电平有效。设输入信号高电平有效。解：解：09.05.2024电工电子学B0 0 10 1 11 0 10 0 00 1 01 0 01 1 01 1 1I0I1I2I3I4 4I5I6I7 7(2)(2)列编码表：列编码表：列编码表：列编码表：输入输入输输 出出Y2 Y1 Y009.05.2024电工电子学B(3)(3)写出逻辑式并转换成写出逻辑式并转换成写出逻辑式并转换成写出逻辑式并转换成“与非与非与非与非”式式式式Y2=I4+I5+I6+I7=I4 I5 I6 I7.=I4+I5+I6+I7Y1=I2+I3+I6+I7=I2 I3 I6 I7.=I2+I3+I6+I7Y0=I1+I3+I5+I7=I1 I3 I5 I7.=I1+I3+I5+I709.05.2024电工电子学B(4)(4)画出逻辑图画出逻辑图画出逻辑图画出逻辑图10000000111I7I6I5I4I3I1I2&1 11 11 11 11 11 11 1Y2Y1Y009.05.2024电工电子学B将十进制数将十进制数将十进制数将十进制数 09 09 编成二进制代码的电路编成二进制代码的电路编成二进制代码的电路编成二进制代码的电路2.二二 十进制编码器十进制编码器表示十进制数表示十进制数4 4位位位位10个个编码器编码器高高高高低低低低电电电电平平平平信信信信号号号号二二二二进进进进制制制制代代代代码码码码09.05.2024电工电子学B 列编码表：列编码表：四位二进制代码四位二进制代码四位二进制代码四位二进制代码可以表示十六种可以表示十六种可以表示十六种可以表示十六种不同的状态，其不同的状态，其不同的状态，其不同的状态，其中任何十种状态中任何十种状态中任何十种状态中任何十种状态都可以表示都可以表示都可以表示都可以表示0909十个数码，最常十个数码，最常十个数码，最常十个数码，最常用的是用的是用的是用的是84218421码。码。码。码。8421BCD8421BCD码编码表码编码表码编码表码编码表0 00 00 0输输输输 出出出出输输输输 入入入入Y Y1 1Y Y2 2Y Y0 00 0(I I0 0)1 1(I I1 1)2 2(I I2 2)3 3(I I3 3)4 4(I I4 4)5 5(I I5 5)6 6(I I6 6)7 7(I I7 7)8 8(I I8 8)9 9(I I9 9)Y Y3 30001110100001111000110110 000 0000000011109.05.2024电工电子学B 写出逻辑式并化成写出逻辑式并化成写出逻辑式并化成写出逻辑式并化成“或非或非或非或非”门和门和门和门和“与非与非与非与非”门门门门Y3=I8+I9.=I4 +I6 I5+I7Y2=I4+I5+I6+I7Y0=I1+I3+I5+I7+I9.=I1+I9 I3+I7 I5+I7.=I2 +I6 I3+I7Y1=I2+I3+I6+I709.05.2024电工电子学B画出逻辑图画出逻辑图画出逻辑图画出逻辑图10000000011101101001&1 1 1 1 1 1 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9Y Y3 3Y Y2 2Y Y1 1Y Y0 009.05.2024电工电子学B 法二：法二：法二：法二：09.05.2024电工电子学B十键十键8421码编码器的逻辑图码编码器的逻辑图+5V&Y3&Y2&Y1&Y0I0I1I2I3I4I5I6I7I8I91K 10S001S12S23S34S45S56S67S78S89S90 00 01 11 10 00 009.05.2024电工电子学B 当有当有当有当有两个或两个以上两个或两个以上两个或两个以上两个或两个以上的信号同时输入编码电路，的信号同时输入编码电路，的信号同时输入编码电路，的信号同时输入编码电路，电路只能对其中一个优先级别高的信号进行编码。电路只能对其中一个优先级别高的信号进行编码。电路只能对其中一个优先级别高的信号进行编码。电路只能对其中一个优先级别高的信号进行编码。即允许几个信号同时有效，但电路只对其中即允许几个信号同时有效，但电路只对其中即允许几个信号同时有效，但电路只对其中即允许几个信号同时有效，但电路只对其中优先级别高的信号进行编码，而对其它优先级优先级别高的信号进行编码，而对其它优先级优先级别高的信号进行编码，而对其它优先级优先级别高的信号进行编码，而对其它优先级别低的信号不予理睬。别低的信号不予理睬。别低的信号不予理睬。别低的信号不予理睬。3.优先编码器优先编码器09.05.2024电工电子学B74LS74LS4147 4147 编码器功能表编码器功能表编码器功能表编码器功能表I I9 9Y Y0 0I I8 8I I7 7I I6 6I I5 5I I4 4I I3 3I I2 2I I1 1Y Y1 1Y Y2 2Y Y3 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1输输输输 入入入入 (低电平有效低电平有效低电平有效低电平有效)输输输输 出出出出(84218421反码反码反码反码)0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 01 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 11 0 0 11 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 01 0 1 01 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 01 1 0 01 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 009.05.2024电工电子学B例例:74LS147集成优先编码器集成优先编码器(10线线-4线线)74LS14774LS147引脚图引脚图引脚图引脚图低电平低电平低电平低电平有效有效有效有效16 15 14 13 12 11 10 91 2 3 4 5 6 7 8 74LS414709.05.2024电工电子学B12.3.3 译码器译码器 译码是编码的反过程，它是将代码的组合译成一译码是编码的反过程，它是将代码的组合译成一译码是编码的反过程，它是将代码的组合译成一译码是编码的反过程，它是将代码的组合译成一个特定的输出信号。个特定的输出信号。个特定的输出信号。个特定的输出信号。1.二进制译码器二进制译码器8 8个个个个3 3位位位位译码器译码器译码器译码器二二二二进进进进制制制制代代代代码码码码高高高高低低低低电电电电平平平平信信信信号号号号09.05.2024电工电子学B状状状状 态态态态 表表表表 例：例：例：例：三位二进制译码器（输出高电平有效）三位二进制译码器（输出高电平有效）三位二进制译码器（输出高电平有效）三位二进制译码器（输出高电平有效）输输 入入A B CY0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y70 0 0 1 0 0 0 0 0 0 00 0 1 0 1 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 1 0 0 0 0 00 1 1 0 0 0 1 0 0 0 01 0 0 0 0 0 0 1 0 0 01 0 1 0 0 0 0 0 1 0 01 1 0 0 0 0 0 0 0 1 01 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1输输 出出09.05.2024电工电子学B写出逻辑表达式写出逻辑表达式写出逻辑表达式写出逻辑表达式Y0=A B CY1=A B CY2=A B CY3=A B CY7=A B CY4=A BCY6=A B CY5=A B C09.05.2024电工电子学B逻辑图逻辑图逻辑图逻辑图CBA111&Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y70 1 11 0 010000000AABBCC09.05.2024电工电子学B译码器74138集成译码器集成译码器 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 A0 A1 A3 S2 S3 S1 Y7 GND VCC Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y0 09.05.2024电工电子学B状状状状 态态态态 表表表表 138138译码器（输出低电平有效）译码器（输出低电平有效）译码器（输出低电平有效）译码器（输出