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1、第 5章 數(shù) 字 邏 輯 電 路 電 子 技 術(shù) 基 礎(chǔ) 目 錄 5.1 數(shù) 字電 路概 述 5.2 數(shù) 制 5.3 基本邏 輯 門 電 路 5.4 組 合邏 輯 電 路 5.5 編 碼 器 5.6 譯 碼 器 5.7 實 例綜 合分析 5.1 數(shù) 字電 路概 述5.1.1 數(shù) 字信號 與 模擬 信號 模擬 信號 :時 間 和數(shù) 值 上都是連 續(xù) 變 化的電 信號 。 數(shù) 字信號 :時 間 上和幅值 上都是離散的的電 信號 。 下 一 頁 返 回(a)模 擬 信 號 （ b） 數(shù) 字 信 號 5.1 數(shù) 字電 路概 述5.1.2 數(shù) 字電 路的特點 1數(shù) 字電 路中數(shù) 字信號 是用二值 量來

2、表示的，每一位數(shù) 只有0和1兩 種 狀 態(tài) 。2由于數(shù) 字電 路采用二進(jìn) 制，所以能夠 應(yīng) 用邏 輯 代數(shù) 這 一工具進(jìn) 行研 究。 3由于數(shù) 字電 路結(jié) 構(gòu) 簡 單 ，又允許 元件參 數(shù) 有較 大的離散性，因此便于集成化。 下 一 頁上 一 頁 返 回 5.1 數(shù) 字電 路概 述5.1.3 數(shù) 字電 路的分類 1數(shù) 字電 路按組 成的結(jié) 構(gòu) 可分為 分立元件電 路和集成電 路兩 大類 。 2按電 路所用器件的不同，數(shù) 字電 路又可分為 雙 極 型和單 極 型電 路。 3根據(jù)電 路邏 輯 功能的不同，又可分為 組 合邏 輯 電 路和時 序邏 輯 電 路兩 大類 。 下 一 頁上 一 頁 返 回

3、 5.1 數(shù) 字電 路概 述5.1.4 數(shù) 字電 路的應(yīng) 用 由于數(shù) 字電 路的一系列特點，使它 在通信、自動 控制、測 量儀 器等各個 科學(xué) 技術(shù) 領(lǐng) 域中得到廣泛應(yīng) 用。當(dāng) 代最杰出的科技成果-計 算機(jī)，就是它 最典型的應(yīng) 用例子。 下 一 頁上 一 頁 返 回 5.1 數(shù) 字電 路概 述5.1.5 脈沖信號1、常見 脈沖信號 波形常見 的脈沖信號 波形，如圖 所示。 下 一 頁上 一 頁 返 回 5.1 數(shù) 字電 路概 述(1)脈沖幅度Um:脈沖電 壓 的最大變 化幅度。(2)脈沖寬 度tw:脈沖波形前后沿0.5Um處 的時 間間 隔。(3)上升時 間 t r:脈沖前沿從 0.1Um上升

4、到0.9Um所需要的時 間 。 上 一 頁 返 回 2.矩 形 脈 沖 波 形 參 數(shù) 非 理 想 的 矩 形 脈 沖 波 形 是 一 種 最 常 見 的 脈 沖 信號 ， 如 圖 5-3所 示 。 下 一 頁 5.1 數(shù) 字電 路概 述 (4)下降時 間 tf:脈沖后沿從 0.9Um下降到0.lUm所需要的時間 。(5)脈沖周期T:在周期性連 續(xù) 脈沖中，兩 個 相鄰 脈沖間 的時 間 間 隔。 (6)占空比q:指脈沖寬 度t w與 脈沖周期T的比值 。上 一 頁 返 回下 一 頁 5.2 數(shù) 制 5.2.1 十進(jìn) 制數(shù) 1.每一位數(shù) 是09十個 數(shù) 字符號 中的一個 ，這 些基本數(shù) 字符號

5、 稱 為 數(shù) 碼 。2.每一個 數(shù) 字符號 在不同的數(shù) 位代表的數(shù) 值 不同，即使同一數(shù) 字符號 在不同的數(shù) 位代表的數(shù) 值 也不同。 3.十進(jìn) 制計 數(shù) 規(guī) 律是“逢十進(jìn) 一”。 下 一 頁 返 回 5.2 數(shù) 制 十進(jìn) 制數(shù) 的任意一個 n位的正整數(shù) 都可以用下式表示:式中 i為 第i位的系數(shù) ，它 為 09十個 數(shù) 字符號 中的某一個 數(shù) ；10i為 第i位的權(quán) ；N10中下標(biāo) 10表示N是十進(jìn) 制數(shù) 。 下 一 頁上 一 頁 返 回n-1 n-2 1 010 n-1 n-2 1 010N = 10 + 10 + + 10 + 1010n iii 5.2 數(shù) 制 5.2.2 二進(jìn) 制數(shù)

6、二進(jìn) 制數(shù) 采用兩 個 數(shù) 字符號 ，所以計 數(shù) 的基數(shù) 為 2。各位數(shù) 的權(quán) 是2的冪 ，它 的計 數(shù) 規(guī) 律是“逢二進(jìn) 一”。N位二進(jìn) 制整數(shù) N2的表達(dá) 式為式中，N 2表示二進(jìn) 制數(shù) ； i為 第i位的系數(shù) ，只能取0和1的任一個 ；2i為 第i位的權(quán) 。 下 一 頁上 一 頁 返 回n-1 n-2 1 02 n-1 n-2 1 010N= 2 + 2 + + 2 + 2 = 2 n iii 5.2 數(shù) 制 5.2.3 八進(jìn) 制數(shù) 在八進(jìn) 制數(shù) 中，有07八個 數(shù) 字符號 ，計 數(shù) 基數(shù) 為 8，計數(shù) 規(guī) 律是“逢八進(jìn) 一”，各位數(shù) 的權(quán) 是8的冪 。n位八進(jìn) 制整數(shù) 表達(dá) 式為 下

7、一 頁上 一 頁 返 回n-1 n-2 1 08 n-1 n-2 1 010N= 8 + 8 + + 8 + 8= 8n iii 5.2 數(shù) 制 5.2.4 十六進(jìn) 制數(shù) 在十六進(jìn) 制數(shù) 中，計 數(shù) 基數(shù) 為 16，有十六個 數(shù) 字符號 :0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。計 數(shù) 規(guī)律是“逢十六進(jìn) 一”。各位數(shù) 的權(quán) 是16的冪 ，n位十六進(jìn) 制數(shù)表達(dá) 式為 下 一 頁上 一 頁 返 回n-1 n-2 1 016 n-1 n-2 1 010N = 16 + 16 + + 16 + 1616n iii 5.2 數(shù) 制 5.2.5 不同進(jìn) 制數(shù) 之間 的相互轉(zhuǎn) 換 1

8、.二進(jìn) 制、八進(jìn) 制、十六進(jìn) 制數(shù) 轉(zhuǎn) 換 成十進(jìn) 制數(shù) 只要將 二進(jìn) 制、八進(jìn) 制、十六進(jìn) 制數(shù) 按各位權(quán) 展開 ，并 把各位的加權(quán) 系數(shù) 相加，即得相應(yīng) 的十進(jìn) 制數(shù) 。 下 一 頁上 一 頁 返 回 一個 二進(jìn) 制數(shù) N210101000，試 求對 應(yīng) 的十進(jìn) 制數(shù) 。解:N2101010002127+125+12310128+32+81016810即:101010002168105.2 數(shù) 制 下 一 頁下 一 頁上 一 頁 返 回 求八進(jìn) 制數(shù) N8217所對 應(yīng) 的十進(jìn) 制數(shù) 。解:N82178282+181+78010128+64+71019910即:217819910 5.2

9、數(shù) 制 下 一 頁上 一 頁 返 回 求十六進(jìn) 制數(shù) N16A816所對 應(yīng) 的十進(jìn) 制數(shù) 。解: N16A81610161+816010160+81016810即 A816168105.2 數(shù) 制 下 一 頁上 一 頁 返 回 5.2 數(shù) 制 2.十進(jìn) 制數(shù) 轉(zhuǎn) 換 成二進(jìn) 制數(shù) 將 十進(jìn) 制數(shù) 轉(zhuǎn) 換 成二進(jìn) 制數(shù) 可以采用除2取余法，步驟如下:第一步:把給 出的十進(jìn) 制數(shù) 除以2，余數(shù) 為 0或1就是二進(jìn)制數(shù) 最低位 0第二步:把第一步得到的商再除以2，余數(shù) 即為 1第三步及以后各步:繼 續(xù) 相除、記 下余數(shù) ，直到商為 0，最后余數(shù) 即為 二進(jìn) 制數(shù) 最高位。 下 一 頁上 一 頁 返

10、 回 5.2 數(shù) 制將 十進(jìn) 制數(shù) 1010轉(zhuǎn) 換 成二進(jìn) 制數(shù) 。解:所 以 10 10 3210 10102 下 一 頁上 一 頁 返 回 5.2 數(shù) 制 3.二進(jìn) 制與 八進(jìn) 制、十六進(jìn) 制的相互轉(zhuǎn) 換 （1）二進(jìn) 制與 八進(jìn) 制之間 的相互轉(zhuǎn) 換 因為 三位二進(jìn) 制數(shù) 正好表示07八個 數(shù) 字，所以一個 二進(jìn) 制數(shù) 轉(zhuǎn) 換 成八進(jìn) 制數(shù) 時 ，只要從 最低位開 始，每三位分為 一組 ，每組 都對 應(yīng) 轉(zhuǎn) 換 為 一位八進(jìn) 制數(shù) 。若最后不足三位時 ，可在前面加0，然后按原來 的順 序排列就得到八進(jìn) 制數(shù) 。 反之，如將 八進(jìn) 制數(shù) 轉(zhuǎn) 換 成二進(jìn) 制數(shù) ，只要將 每位八進(jìn)制數(shù) 寫 成對

11、 應(yīng) 的三位二進(jìn) 制數(shù) ，按原來 的順 序排列起來 即可。 下 一 頁上 一 頁 返 回 5.2 數(shù) 制試 將 二進(jìn) 制數(shù) 101010002轉(zhuǎn) 換 成八進(jìn) 制數(shù) 。解: 010 101 000 2 5 0即:1010100022508 下 一 頁上 一 頁 返 回 5.2 數(shù) 制試 將 八進(jìn) 制數(shù) 2508轉(zhuǎn) 換 為 二進(jìn) 制數(shù) 。解 ： 2 5 0 010 101 000即 :250 8 101010002 下 一 頁上 一 頁 返 回 5.2 數(shù) 制 （2）二進(jìn) 制數(shù) 與 十六進(jìn) 制數(shù) 之間 的相互轉(zhuǎn) 換因為 四位二進(jìn) 制數(shù) 正好可以表示OF十六個 數(shù) 字，所以轉(zhuǎn) 換 時 可以從 最低位

12、開 始，每四位二進(jìn) 制數(shù) 分為 一組 ，每組 對 應(yīng) 轉(zhuǎn) 換 為 一位十六進(jìn) 制數(shù) 。最后不足四位時 可在前面加0，然后按原來 順 序排列就可得到十六進(jìn) 制數(shù) 。反之，十六進(jìn) 制數(shù) 轉(zhuǎn) 換 成二進(jìn) 制數(shù) ，可將 十六進(jìn) 制的每一位，用對 應(yīng) 的四位二進(jìn) 制數(shù) 來 表示。 上 一 頁 返 回下 一 頁 5.2 數(shù) 制試 將 二進(jìn) 制數(shù) 101010002轉(zhuǎn) 換 成十六進(jìn) 制數(shù) 。解: 1010 1000A 8即 :101010002 A816 上 一 頁 返 回下 一 頁 5.2 數(shù) 制試 將 十六進(jìn) 制數(shù) A816轉(zhuǎn) 換 成二進(jìn) 制數(shù) 。解: A 81010 1000即 : A8 16 101

13、010002 上 一 頁 返 回下 一 頁 5.3.1 基 本 邏 輯 關(guān) 系 與 邏 輯 舉 例 ： 設(shè) 1表 示 開 關(guān) 閉 合 或 燈 亮 ； 0表 示 開 關(guān) 不 閉 合 或 燈 不亮 ; 5.3 基 本 邏 輯 門 電 路 1.與 邏 輯當(dāng) 決 定 某 一 事 件 的 各 個 條 件 全 部 具 備 時 ， 這 件 事 才會 發(fā) 生 ， 否 則 這 件 事 就 不 會 發(fā) 生 ， 這 樣 的 因 果 關(guān) 系 稱 為 “ 與 ” 邏 輯關(guān) 系 。 BAF 若 用 邏 輯 表 達(dá) 式來 描 述 ， 則 可 寫 為 上 一 頁 返 回下 一 頁 若 用 邏 輯 表 達(dá) 式 來 描 述 ，則

14、 可 寫 為 ： F A+B 上 一 頁 返 回下 一 頁 或 邏 輯 舉 例 ： 5.3 基 本 邏 輯 門 電 路 2或運 算當(dāng) 決 定一件事情的幾個 條 件中，只要有一個或一個 以上條 件具備 ，這 件事情就發(fā) 生。我們 把這 種 因果關(guān) 系稱 為 或邏 輯 。 非 邏 輯 舉 例 ： 若 用 邏 輯 表 達(dá) 式 來 描 述 ，則 可 寫 為 ： 3.非 邏 輯 :決 定 事 件 只 有 一 個 條 件 ， 當(dāng) 這 個 條 件 具 備 時 事 件 就 不 會 發(fā) 生 ；條 件 不 存 在 時 ， 事 件 就 會 發(fā) 生 。 這 樣 的 關(guān) 系 稱 為 “ 非 ” 邏 輯 關(guān) 系 。 A

15、F0 11 0F A 5.3 基 本 邏 輯 門 電 路 上 一 頁 返 回下 一 頁 4.其他常用邏 輯 運 算 (2)或非 由或運 算和非運 算組 合而成。 A B F0 00 11 01 1 1110 (1)與 非 由 與 運 算 和 非 運 算 組 合 而 成 。 A B F0 00 11 0 1 1 1000F BA F AB 5.3 基 本 邏 輯 門 電 路 上 一 頁 返 回下 一 頁 (3)異 或 異 或是一種 二變 量邏 輯 運 算，當(dāng) 兩 個 變 量取值 相同時 ，邏 輯 函數(shù) 值 為 0；當(dāng) 兩 個 變 量取值 不同時 ，邏 輯 函數(shù) 值 為 1。 異 或的邏 輯 表達(dá)

16、 式為 ： BAF A B F0 00 11 01 1 0110 5.3 基 本 邏 輯 門 電 路 上 一 頁 返 回下 一 頁 (4)同或: 同或是一種 二變 量邏 輯 運 算，當(dāng) 兩 個 變 量取值 相同時 ，邏 輯 函數(shù) 值 為 ；當(dāng) 兩 個 變 量取值 不同時 ，邏 輯 函數(shù) 值 為。 異 或的邏 輯 表達(dá) 式為 ： AF BA B F0 00 11 01 1 1001 5.3 基 本 邏 輯 門 電 路 上 一 頁 返 回下 一 頁 一 、 分 立 元 件 門 電 路 1.與 門 電 路5.3 基 本 邏 輯 門 電 路 5.3.2 門 電 路 LA B +V D D 3k （+5

17、V） R CC 2 1 &A B L=AB 上 一 頁 返 回下 一 頁 2.或門 電 路 A B L D D 1 2 R 3k A B L=A+B 1 5.3 基 本 邏 輯 門 電 路 上 一 頁 返 回下 一 頁 3.三極 管非門 電 路 +V A L T1 2 3 R Rb CC C （+5V） A L=A L=AA1 1 5.3 基 本 邏 輯 門 電 路 上 一 頁 返 回下 一 頁 4.與 非門 電 路 A B C L +V D D D 1 2 3DD1 R 2 3 CC（+5V） R1 Rc T 4 5P 3k 1k 4.7k 5.3 基 本 邏 輯 門 電 路 上 一 頁 返

18、 回下 一 頁 二、集成邏 輯 門 電 路 （一）TTL集成邏 輯 門 電 路 TTL集 成 邏 輯 門 電 路 是 三 極 管 -三 極 管 邏 輯 門 電 路 的 簡 稱 ，是 一 種 雙 極 型 三 極 管 集 成 電 路 。 1TTL集成門 電 路產(chǎn) 品系列及型號 的命名法 下 一 頁上 一 頁 返 回 5.3 基 本 邏 輯 門 電 路 5.3 基 本 邏 輯 門 電 路 上 一 頁 返 回下 一 頁 TTL器 件 型 號 組 成 的 符 號 及 意 義 2 常 用 TTL集 成 門 芯 片 74X系 列 為 標(biāo) 準(zhǔn) 的 TTL集 成 門 系 列 。 下 表 列 出 了 幾 種 常用

19、 的 74LS系 列 集 成 電 路 的 型 號 及 功 能 。 下 一 頁上 一 頁 返 回 5.3 基 本 邏 輯 門 電 路型 號 邏 輯 功 能 型 號 邏 輯 功 能 74LS00 2輸 入 端 四 與 非 門 74LS27 3輸 入 端 三 或 非 門74LS04 六 反 相 器 74LS20 4輸 入 端 雙 與 非 門74LS08 2輸 入 端 四 與 門 74LS21 4輸 入 端 雙 與 門74LS10 3輸 入 端 三 與 非 門 74LS30 8輸 入 端 與 門74LS11 3輸 入 端 三 與 門 74LS32 2輸 入 端 四 或 門 下 一 頁上 一 頁 返 回

20、 5.3 基 本 邏 輯 門 電 路 （ 1） 74LS08與 門 集 成 芯 片 常 用 的 74LS08與 門 集 成 芯 片 ， 它 的 內(nèi) 部 有 四 個 二 輸 入 的與 門 電 路 ， 其 外 引 腳 圖 和 邏 輯 圖 如 下 圖 所 示 。 5.3 基本邏 輯 門 電 路（ 2） 74LS32或 門 集 成 芯 片 常用的74LS32或門 集成芯片，它 的內(nèi) 部有四個 二輸 入的或門電 路，其外引腳圖 和邏 輯 圖 如下 圖 所示。 下 一 頁上 一 頁 返 回 5.3 基本邏 輯 門 電 路（ 3） 74LS04非 門 集 成 芯 片 常 用 的 74LS04非 門 集 成

21、芯 片 ， 它 的 內(nèi) 部 有 六 個 非 門 電 路 ， 其外 引 腳 圖 和 邏 輯 圖 如 下 圖 所 示 。 下 一 頁上 一 頁 返 回 5.3 基本邏 輯 門 電 路（ 4） 74LS00與 非 門 集 成 芯 片 常 用 的 74LS00與 非 門 集 成 芯 片 ， 它 的 內(nèi) 部 有 四 個 二 輸 入與 非 門 電 路 ， 其 外 引 腳 圖 和 邏 輯 圖 如 下 圖 所 示 。 下 一 頁上 一 頁 返 回 5.3 基本邏 輯 門 電 路（ 5） 74LS02或 非 門 集 成 芯 片 常 用 的 74LS02或 非 門 集 成 芯 片 ， 它 的 內(nèi) 部 有 四 個

22、二 輸 入或 非 門 電 路 ， 其 外 引 腳 圖 和 邏 輯 圖 如 下 圖 所 示 。 下 一 頁上 一 頁 返 回 當(dāng) EN=1時 ，輸 出為 高阻狀 態(tài) 。 所以，這 是一個 低電 平有效的三態(tài) 門 。AF 工 作 原 理 ： 當(dāng) EN=0時 ， 為 正 常 的 非 門 ， 輸 出 3. TTL三態(tài) 輸 出與 非門 電 路TTL與 非門 電 路的系列產(chǎn) 品中除了上述的與 非門 外，其他類 型還 有集電 極 開 路的與 非門 (簡 稱 OC門 )、三態(tài) 輸出門 等，可以實 現(xiàn) 各種 邏 輯 功能和控制作用。 5.3 基 本 邏 輯 門 電 路 上 一 頁 返 回下 一 頁動 畫動 畫

23、（二）CMOS門 電 路CMOS門 電 路是由PMOS管和NMOS管構(gòu) 成的一種 互補 對 稱 場 效應(yīng) 管集成門 電 路。（1）CMOS與 非門圖 5-22 F A B 下 一 頁上 一 頁 返 回F A B （ 2） CMOS或 非 門圖 5-23（ 3） CMOS三 態(tài) 門 圖 5-24 F A 5.3 基 本 邏 輯 門 電 路 CMOS門 電 路的主要特點是: 功耗低 電 源電 壓 范圍 寬 抗干擾 能力強(qiáng)。 制造工藝 較 簡 單 。 集成度高，宜于實 現(xiàn) 大規(guī) 模集成。 下 一 頁上 一 頁 返 回 5.3 基 本 邏 輯 門 電 路 1CMOS門 電 路系列及型號 的命名法 下

24、一 頁上 一 頁 返 回 5.3 基 本 邏 輯 門 電 路 2.常用TTL、CMOS集成基本門 電 路見 下 表。 下 一 頁上 一 頁 返 回 5.3 基 本 邏 輯 門 電 路 對 于或非門 及或門 ，一種 是直接接地；另一種 是與 有用的輸 入端并 聯(lián) 使用。 對 于 與 非 門 及 與 門 ， 一 種 是直 接 接 電 源 正 端 ， 或 通 過 一 個 上 拉電 阻 （ 1 3kW） 接 電 源 正 端 ； 另一 種 和 已 使 用 的 輸 入 端 并 聯(lián) 使 用 V &CCBA &AB（ a） （ b） 1A B B A （ a） （ b） 1 5.3.3 TTL門 電 路和MO

25、S門 電 路的使用 1. TTL門 電 路的使用 （1）多余輸 入端的處 理 5.3 基 本 邏 輯 門 電 路 上 一 頁 返 回下 一 頁 （2）TTL電 路使用注意事項電 路輸 入端不能直接與 高于+5.5V，低于-0.5V的低電阻電 源連 接，否則 因為 有較 大電 流流入器件而燒 毀器件。除三態(tài) 門 和OC門 之外，輸 出端不允許 并 聯(lián) 使用，否則會 燒 毀器件。防止從 電 源連 線 引入的干擾 信號 ，一般在每塊 插 板上電 源線 接去藕電 容，以防止動 態(tài) 尖鋒 電 流產(chǎn) 生的干擾 。系統(tǒng) 連 線 不宜過 長 ，整個 裝置應(yīng) 有良好的接地系統(tǒng) ，地線 要粗、短。 下 一 頁上

26、一 頁 返 回 5.3 基 本 邏 輯 門 電 路 2. M0S門 電 路的使用 （1）多余輸 入端的處 理 MOS電 路的多余輸 入端絕 對 不允許 處 于懸 空狀 態(tài) ，否則 會 因受干擾 而破壞邏 輯 狀 態(tài) 。 MOS與 非門 、或非門 多余輸 入端的處 理方法與 TTL與 非門 、或非門 多余輸 入端的處 理方法相同 下 一 頁上 一 頁 返 回 5.3 基 本 邏 輯 門 電 路 （2）MOS電 路使用注意事項 要防止靜 電 損 壞。 操作人員 應(yīng) 盡 量避免穿著易產(chǎn) 生靜 電 荷的化纖 物，以免產(chǎn) 生靜 電 感應(yīng) 。 焊 接MOS電 路時 ，一般電 烙鐵 容量應(yīng) 不大于20W，烙

27、鐵 要有良好的接地線 ，焊 接時 利用斷 電 后余熱 快速焊 接，禁止通電 情況 下焊 接。 上 一 頁 返 回 5.3 基 本 邏 輯 門 電 路 下 一 頁 5.4 組 合邏 輯 電 路 5.4.1 邏 輯 代數(shù)1.邏 輯 代數(shù) 的基本定律 下 一 頁 返 回上 一 頁 證 明反演律 BAAB BABAA 證 明 吸 收 律 證 ： BAA BABBA )( BABAAB BABAABAB )()( AABBBA BA5.4 組 合邏 輯 電 路 上 一 頁 返 回下 一 頁 2邏 輯 代數(shù) 的代入規(guī) 則在任何一個 邏 輯 等式中，將 等式兩 邊 相同的部分用一個新的變 量代替，等式仍然成

28、立。這 個 規(guī) 則 就稱 為 代入規(guī) 則 。 下 一 頁上 一 頁 返 回例 如 ， 已 知 BABA ， 利 用 代 入 規(guī) 則 將 等 式 中 的 B用 新 變 量 BC代 替 ， 則 等 式 將 變 成 BCABCA CBACBA 5.4 組 合邏 輯 電 路 5.4 組 合邏 輯 電 路 3邏 輯 函數(shù) 的化簡一個 邏 輯 函數(shù) 可以有許 多種 不同的表達(dá) 式 例: FABC 與 或表達(dá) 式 (AC)( B) 或與 表達(dá) 式 與 非與 非表達(dá) 式 對 于邏 輯 代數(shù) 中的基本運 算，都可用相應(yīng) 的門 電 路實 現(xiàn) ，因此一個 邏 輯 函數(shù) 式，一定可以用若干門 電 路的組 合來 實 現(xiàn)

29、 。邏 輯 電 路，按其列出的邏 輯 函數(shù) 表達(dá) 式越簡 單 ，也越有利于簡 化對 電 路邏 輯 功能的分析，所以必須 對 邏 輯 函數(shù) 進(jìn) 行化簡 。ACAAB 上 一 頁 返 回下 一 頁 5.4 組 合邏 輯 電 路例5.10 化簡 解 : =A BABAF BABAF )( BBA 上 一 頁 返 回下 一 頁 5.4 組 合邏 輯 電 路例5.11 化簡 CBCABAF 解 ： CBCABAF CBAACABA )( CBACBACABA )1()1( BCACBA CABA = 上 一 頁 返 回下 一 頁 5.4 組 合邏 輯 電 路例5.12 化簡 CBAAF )( CBAAF

30、 )( CBAA CBAAA )( CBA CBA =解 ： 上 一 頁 返 回下 一 頁 5.4 組 合邏 輯 電 路 例5.13 將 變 為 與 非與 非式。CABAF CABAF 解 ： CABA CABA = 上 一 頁 返 回下 一 頁 5.4 組 合邏 輯 電 路 4邏 輯 圖 、邏 輯 表達(dá) 式及邏 輯 狀 態(tài) 表的相互轉(zhuǎn) 換 (1)將 邏 輯 圖 變 換 成邏 輯 函數(shù) 表達(dá) 式 (2)根據(jù)邏 輯 函數(shù) 表達(dá) 式填 寫 邏 輯 狀 態(tài) 表(3)將 邏 輯 狀 態(tài) 表變 換 成邏 輯 函數(shù) 表達(dá) 式 (4)將 邏 輯 函數(shù) 式轉(zhuǎn) 換 為 邏 輯 圖 下 一 頁上 一 頁 返 回

31、5.4 組 合邏 輯 電 路例5.14 寫 出圖 5-30所示邏 輯 電 路的邏 輯 函數(shù) 表達(dá) 式。圖 5-30 例 5.14 邏 輯 電 路 解 ： BAF 1 BAF 2 BABAFFF 21 上 一 頁 返 回下 一 頁 5.4 組 合邏 輯 電 路例5.15 寫 出圖 5-31 所示的邏 輯 電 路的邏 輯 函數(shù) 表達(dá) 式。解 ： 圖 5-31 例 5.15 邏 輯 電 路 BAF 1 CAF 2 CBF 3 321 FFFF CBCABA 利 用 反 演 律 可 將 上 式 化 為 CBCABAF 上 一 頁 返 回下 一 頁 5.4 組 合邏 輯 電 路例5.16 列出 的邏 輯

32、 狀 態(tài) 表。BABAF 變 量組 合 輸 入 輸 出A B F0 00 1 1 01 1BABABAAB 0110上 一 頁 返 回下 一 頁 5.4 組 合邏 輯 電 路例5.17 某邏 輯 關(guān) 系的邏 輯 狀 態(tài) 表如表5-7所示，用邏 輯 函數(shù) 式表達(dá) 該 邏 輯 關(guān) 系。輸 入 輸 出A B F0 0 10 1 01 0 0 1 1 1表 5-7 步 驟 : 首 先 寫 出 狀 態(tài) 表 中 對 應(yīng) 于 F l的 輸 入 變 量 組 合 。 對 于 每 一 種 變 量組 合 用 邏 輯 乘 法 將 輸 入 變 量 連 接 起 來 邏 輯 加 法 將 各 個 F l的 輸 入 變 量組

33、合 連 接 起 來 按 照 上 述 步 驟 寫 出 表 5-7所對 應(yīng) 的 邏 輯 函 數(shù) 式 為 : BABAF 上 一 頁 返 回下 一 頁 5.4 組 合邏 輯 電 路 例5.18將 邏 輯 表達(dá) 式 轉(zhuǎn) 換為 邏 輯 圖 。 CBABAF )( 解 ： 邏 輯 乘 法 用 與 門 實 現(xiàn) ， 邏 輯 加 法 用 或 門 實 現(xiàn) ， 非 運 算 用 非 門 實 現(xiàn) ，與 非 與 非 式 用 與 非 門 實 現(xiàn) ， 即 可 得 到 邏 輯 函 數(shù) 表 達(dá) 式 相 對 應(yīng) 的 邏 輯 圖 。 上 一 頁 返 回下 一 頁 5.4 組 合邏 輯 電 路5.4.2 組 合邏 輯 電 路的分析 一

34、般分析步驟 如下:1.寫 出已知邏 輯 電 路的函數(shù) 表達(dá) 式。方法是直接從 輸 入到輸 出逐級 寫 出邏 輯 函數(shù) 表達(dá) 式。2.化簡 邏 輯 函數(shù) ，得到最簡 邏 輯 表達(dá) 式。3.列出真 值 表。4.根據(jù)真 值 表或最簡 邏 輯 表達(dá) 式確定電 路功能。組 合電 路分析的一般步驟 ，可用圖 5-43所示框圖 表示。 下 一 頁上 一 頁 返 回 5.4 組 合邏 輯 電 路 下 一 頁上 一 頁 返 回圖 5-43 例1 試 分析圖 5-44 電 路的邏 輯 功能1） 從 輸 入 到 輸 出 逐 級 寫 出 輸 出 端的 函 數(shù) 表 達(dá) 式解 ： AF 1 BF 2 BABAF 3 BA

35、BAF 4 BABAFFF 43（ 2） 對 表 達(dá) 式 進(jìn) 行 化 簡BABAF BABA )( BABA ABBA = =（ 3） 列 出 函 數(shù) 真 值 表 ， 見 表 所 示 。A B F0 0 10 1 01 0 01 1 1 由 式 和 表 可 知 ， 圖 5-44 是 一 個 同 或 門 圖 5-44 5.4 組 合邏 輯 電 路 上 一 頁 返 回下 一 頁 例2 試 分析圖 5-45 電 路的邏 輯 功能。圖 5-45 （ 1） 逐 級 寫 出 輸 出 端 的 邏 輯 表 達(dá) 式 BAF 1 CBACFF 1（ 2） 上 式 已 是 最 簡 ， 故 可 不 用 化 簡 。 （

36、 3） 列 真 值 表 A B C F0 0 0 00 0 1 10 1 0 10 1 1 01 0 0 11 0 1 01 1 0 01 1 1 1 (4)確 定 電 路 功 能由 表 可 知 ， 當(dāng) A、 B、 C的 取 值 組 合 中 ，只 有 奇 數(shù) 個 1時 ， 輸 出 為 1， 否 則 為 0，所 以 圖 5-45電 路 為 3位 奇 偶 檢 驗 器 。5.4 組 合邏 輯 電 路 上 一 頁 返 回下 一 頁 5.4 組 合邏 輯 電 路5.4.3 組 合邏 輯 電 路的設(shè) 計 1.將 給 出的實 際 邏 輯 問 題 進(jìn) 行邏 輯 抽象。 2.根據(jù)給 定的因果關(guān) 系列出真 值 表

37、。 3.根據(jù)真 值 表寫 出相應(yīng) 的邏 輯 表達(dá) 式，然后進(jìn) 行化簡 ，并轉(zhuǎn) 換 成命題 所要求的邏 輯 函數(shù) 表達(dá) 式。4.根據(jù)化簡 或變 換 后的邏 輯 函數(shù) 表達(dá) 式，畫 出邏 輯 電 路圖 。 上 一 頁 返 回下 一 頁上 一 頁 返 回下 一 頁 例1 試 用與 非門 設(shè) 計 一個 在三個 地方均可對 同一盞 燈進(jìn) 行控制的組 合邏 輯 電 路。并 要求當(dāng) 燈泡亮?xí)r ，改變 任何一個 輸 入可把燈熄滅 ；相反，若燈不亮?xí)r ，改變 任何一個 輸 入也可使燈亮。 （1）因要求三個 地方控制一盞 燈，所以設(shè) A、B、C分別 為 三個 開 關(guān) ，作為 輸入變 量，并 設(shè) 開 關(guān) 向上為 1

38、，開 關(guān) 向下為 O；Y為 輸 出變 量，燈亮為 1，燈滅 為 0。 A B C F0 0 0 00 0 1 10 1 0 10 1 1 01 0 0 11 0 1 01 1 0 01 1 1 1（ 3） 寫 表 達(dá) 式 、 并 化 簡 （ 2） 根 據(jù) 邏 輯 要 求 ， 列 真 值 表 ABCCBACBACBAF 上 式 已 不 能 化 簡 ， 即 為 最 簡 與 或 表 達(dá) 式 。 上 一 頁 返 回下 一 頁 5.4 組 合邏 輯 電 路 ABCCBACBACBAF （ 4） 畫 邏 輯 電 路 圖 因 題 目 要 求 用 與 非 門 電 路 實 現(xiàn) ， 所 以 先 要 將 表 達(dá) 式

39、 變 換 為 與 非 -與 非 表達(dá) 式 ， 然 后 根 據(jù) 與 非 -與 非 表 達(dá) 式 再 畫 邏 輯 圖 。 見 圖 5-47所 示 。ABCCBACBACBAF = ABCCBACBACBA 圖 5-47 上 一 頁 返 回下 一 頁 5.4 組 合邏 輯 電 路 5.5 編 碼 器 所謂 編 碼 就是用文字、符號 或數(shù) 碼 表示某一對 象或信號 的過 程。 編 碼 器是能夠 實 現(xiàn) 編 碼 的邏 輯 電 路。 編 碼 器 是 一 個 多 輸 入 、 多 輸 出 的 電 路 。 通 常 輸 入 端 多 于 輸 出 端 。 n位 二 進(jìn) 制 代 碼 有 2n個 狀 態(tài) ， 可 以 表 示

40、 2n個 信 息 。常 用 的 編 碼 器 有 二 進(jìn) 制 編 碼 器 、 二 -十 進(jìn) 制 編 碼 器 、 優(yōu) 先 編 碼 器 等 上 一 頁 返 回下 一 頁 5.5 編 碼 器5.5.1 二進(jìn) 制編 碼 器 二進(jìn) 制編 碼 器是由n位二進(jìn) 制數(shù) 表示2n個 信號 的編 碼電 路。 8線 3線 編 碼 器：8個 信號 用一組 三位二進(jìn) 制數(shù) 來 表示 1分析要求，確定輸 出二進(jìn) 制位數(shù) 下 一 頁上 一 頁 返 回 5.5 編 碼 器2列真 值 表I Y2 Y1 Y0I0 0 0 0I1 0 0 1I 2 0 1 0I3 0 1 1I4 1 0 0I5 1 0 1I6 1 1 0I7 1

41、1 1 3 寫 表 達(dá) 式Y(jié)2 I4 I5 I6 I7Y1 I2 I3 I6 I7 Y0 I1 I3 I5 I7用 與 非 -與 非 表 達(dá) 式 表 示 為 76542 IIIIY 76321 IIIIY 75310 IIIIY 4 畫 邏 輯 圖 上 一 頁 返 回下 一 頁 76542 IIIIY 76321 IIIIY 75310 IIIIY 上 一 頁 返 回下 一 頁 5.5 編 碼 器 5.5 編 碼 器5.5.2 二十進(jìn) 制數(shù) 編 碼 器 將 十進(jìn) 制數(shù) 09編 成二進(jìn) 制代碼 的電 路，稱 為 二十進(jìn) 制編 碼 器。 例：8421BCD編 碼 器 1分析要求 要對 10個 信號

42、 進(jìn) 行編 碼 ，至少需要4位二進(jìn) 制代碼 。因為 2410，所以二十進(jìn) 制編 器有十個 輸 入和4個 輸 出。 上 一 頁 返 回下 一 頁 5.5 編 碼 器2列真 值 表十進(jìn) 制數(shù) 輸 入變量 8421BCD碼Y3 Y2 Y1 Y00 I0 0 0 0 01 I 1 0 0 0 12 I2 0 0 1 03 I3 0 0 1 14 I4 0 1 0 05 I5 0 1 0 16 I6 0 1 1 07 I7 0 1 1 18 I8 1 0 0 09 I 9 1 0 0 1 98983 IIIIY 765476542 IIIIIIIIY 763276321 IIIIIIIIY 上 一 頁

43、返 回下 一 頁 上 一 頁 返 回下 一 頁 5.5 編 碼 器 5.6 譯 碼 器 譯 碼 是編 碼 的反過 程，是將 給 定的二進(jìn) 制代碼 翻譯成編 碼 時 賦 予的原意 。完成這 種 功能的電 路稱 為 譯 碼器。 5.6.1 二進(jìn) 制譯 碼 器例：2線 4線 譯 碼 器輸 入 輸 出E A B0 0 0 1 1 1 00 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 10 1 1 0 1 1 11 1 1 1 1 0Y BAE 1Y BAE2Y BAE3Y ABE（ 2） 表 達(dá) 式 3Y210（ 1） 真 值 表3Y 2Y 1Y 0Y 上 一 頁 返 回下 一 頁 5.6 譯 碼

44、 器（3）畫 邏 輯 圖 0Y BAE 1Y BAE2Y BAE 3Y ABE上 一 頁 返 回下 一 頁 集成譯 碼 器:進(jìn) 制譯 碼 器741383線 8線 譯 碼 器CB STST 0Y 1Y 2Y 3Y 4Y 5Y 6Y輸 入 輸 出STA A2 A1 A0 1 1 1 1 1 1 1 1 10 1 1 1 1 1 1 1 11 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 11 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 11 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 11 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 11 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 11 0 1 0

45、 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 11 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 07Y上 一 頁 返 回下 一 頁 5.6 譯 碼 器 5.6 譯 碼 器741383線 8線 譯 碼 器 符 號 上 一 頁 返 回下 一 頁 5.6 譯 碼 器741383線 8線 譯 碼 器應(yīng) 用 兩 片 74LS138組 成 的 4線 -16線 譯 碼 器 上 一 頁 返 回下 一 頁 5.6 譯 碼 器741383線 8線 譯 碼 器應(yīng) 用 Y AB AC函 數(shù) 發(fā) 生 器 上 一 頁 返 回下 一 頁 5.6 譯 碼 器5.6.2 顯 示譯 碼 器

46、 1數(shù) 字顯 示器件 數(shù) 字顯 示器件按發(fā) 光物質(zhì) 的不同可分為 四類 :氣 體放電 顯示器、熒 光數(shù) 字顯 示器、半導(dǎo) 體顯 示器，液體數(shù) 字顯 示器 下 一 頁上 一 頁 返 回 2 七 段 數(shù) 字 顯 示 器 原 理f a bcde g DPCOMd c DPe f COM bag 動 畫 按內(nèi) 部連 接方式不同，七段數(shù) 字顯 示器分為 共陰 極 和共陽 極 兩 種 。 3BCD 七段顯 示譯 碼 器 BCD 七 段 顯 示 譯 碼 器 能 把 “ 8421”二 一 十 進(jìn) 制 代碼 譯 成 對 應(yīng) 于 數(shù) 碼 管 的 七 個 字 段 信 號 ， 驅(qū) 動 數(shù) 碼 管 ，顯 示 出 相 應(yīng)

47、 的 十 進(jìn) 制 數(shù) 碼 。 COM COM a a b b c c d d e e f f g g DP DP 5.6 譯 碼 器 上 一 頁 返 回下 一 頁 上 一 頁 返 回下 一 頁 CT74LS247譯 碼 器的外形及其引腳排列如下圖 所示。 5.6 譯 碼 器 上 一 頁 返 回下 一 頁 CT74LS247譯 碼 器功能表 5.6 譯 碼 器 上 一 頁 返 回下 一 頁 571 智力競 賽 搶 答電 路構(gòu) 成器 下圖 所示是一種 4路智力競 賽 搶 答器的邏 輯 電 路圖 ，按鈕 AN1AN4可以接受4個 人的操作。當(dāng) 某一個 按鈕 被按下時 ，其對 應(yīng) 的LED燈亮，同時

48、繼 電 器J吸合，同時 繼 電 器開關(guān) 閉 合，電 鈴 電 路被接通使之發(fā) 出鈴 聲 ，此時 其他鍵 均失效。 5 7 實 例 綜 合 分 析 572 工作原理分析 在按鍵 AN1AN4均處 于釋 放狀 態(tài) 時 ，各個 與 非門 中與 按鍵 相連 接的那個 輸 入端經(jīng) lk電 阻接地，則 該 輸 入端可視 為 0電平，因此各個 與 非門 的輸 出端A、B、C、D均為 1，此時 各個 與非門 中凡標(biāo) 有A、B、C、D的輸 入端也均為 1，與 非門 GE輸 出0，繼 電 器不動 作。 設(shè) 按鍵 ANl先被按下，與 非門 GA輸 入高電 平1，因GA其余3個 輸 入端原來 已為 1，所以這 時 輸

49、出為 A=O，發(fā) 光二極 管LEDl被點亮，提示處 于1號 臺搶 答狀 態(tài) 。同時 因與 非門 GE有一輸 入端為 低電 平，故其輸 出為 高電 平，該 高電 平使三極 管T飽 和，繼電 器吸合，電 鈴 響 。GA輸 出A=O的狀 態(tài) 同時 加到了GB、GC、GD門 的輸 入端，因此這 3個 門 處 于關(guān) 閉 狀 態(tài) ，它 們 的輸 出總 為高電 平，此時 按鍵 AN2、AN3、AN4不起作用，這 就達(dá) 到了搶答的目的。5 7 實 例 綜 合 分 析 下 一 頁上 一 頁 返 回 圖 5-3 矩形脈沖波形參 數(shù) 返 回 圖 5-22 CMOS與 非門 電 路 返 回 圖 5-23 CMOS或非門 電 路 返 回 圖 5-24 CMOS三態(tài) 門 電 路 返 回 動 畫 TTL門 返 回 動 畫 OC門 返 回 動 畫 顯 示器件 返 回