第17章 组合逻辑电路 17.1 组合逻辑电路的基本知识 17.2 常见的组合逻辑电路

17.1 组合逻辑电路的分析方法 17.1.1 组合逻辑电路的特点 17.1 组合逻辑电路的分析方法 17.1.1 组合逻辑电路的特点 电路任一时刻的输出状态只决定于该时刻各输入状态的组合，而与电路的原状态无关。 组合电路就是由门电路组合而成，电路中没有记忆单元，没有反馈通路。 组合逻辑电路可以用逻辑表达式、真值表、逻辑图和卡诺图四种方法中的任何一种表示其逻辑功能

17.1.2 组合逻辑电路的分析 分析过程一般包含以下几个步骤： 例 组合电路如图所示，分析该电路的逻辑功能。

解：（1）由逻辑图逐级写出表达式（借助中间变量P）。 （2）化简与变换： 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 A B C 1 L 真值表 （3）由表达式列出真值表。 （4）分析逻辑功能 ： 当A、B、C三个变量不一致时，输出为“1”，所以这个电路称为“不一致电路”。

17.1.3 组合逻辑电路的设计方法 设计过程的基本步骤： 1 L A BC 00 01 1 11 10 B C 例3.4.1：设计一个三人表决电路，结果按“少数服从多数”的原则决定。 解：（1）列真值表： 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 A B C 1 L 三人表决电路真值表 （3）用卡诺图化简。 A BC 00 01 1 11 10 B C 1

得最简与—或表达式： （4）画出逻辑图: （5）如果，要求用与非门实现该逻辑电路，就应将表达式转换成与非—与非表达式： 画出逻辑图。

例：设计一个电话机信号控制电路。电路有I0（火警）、I1（盗警） 和I2（日常业务）三种输入信号，通过排队电路分别从L0、L1、L2输出， 在同一时间只能有一个信号通过。如果同时有两个以上信号出现时，应 首先接通火警信号，其次为盗警信号，最后是日常业务信号。试按照上 述轻重缓急设计该信号控制电路。要求用集成门电路7400（每片含 4个2输入端与非门）实现 输 出 输 入 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 × × 0 1 × L0 L1 L2 I0 I1 I2 真 值 表 解：（1）列真值表： （2）由真值表写出各输出的逻辑表达式：

（3）根据要求，将上式转换为与非表达式： （4）画出逻辑图：

编码——将某一特定的逻辑信号变换为二进制代码。 17.2 常见的组合逻辑电路 17.2.1 二—十进制编码器 编码——将某一特定的逻辑信号变换为二进制代码。 能够实现编码功能的逻辑部件称为编码器。

例：设计一个键控8421BCD码编码器。

解：（1）列出真值表： （2）由真值表写出各输出的逻辑表达式为： 输 入 输 出 S9 S8 S7 S6 S5 S4 S3 S2 S1 S0 输 入 输 出 S9 S8 S7 S6 S5 S4 S3 S2 S1 S0 A B C D 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 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 （2）由真值表写出各输出的逻辑表达式为：

9 7 5 3 S D = + 1 1 1 重新整理得： 9 7 5 3 S D 1 = （3）由表达式画出逻辑图：

二进制编码器 3位二进制编码器:8个输入端，3个输出端，常称为8线—3线编码器。 3位二进制编码器真值表 输 出 输 入 A2 A1 A0 输 出 输 入 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 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 0 0 0 0 0 0 1 A2 A1 A0 I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 3位二进制编码器真值表

由真值表写出各输出的逻辑表达式为： 用门电路实现逻辑电路：

优先编码器——允许同时输入两个以上信号，并按优先级输出。 集成优先编码器举例——74148（8线-3线） 注意：该电路为反码输出。EI为使能输入端(低电平有效)，EO为使能输出端(高电平有效) ，GS为优先编码工作标志(低电平有效)。 输 入 输 出 EI I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 A2 A1 A0 GS EO 1 × × × × × × × × 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 × × × × × × × 0 0 × × × × × × 0 1 0 × × × × × 0 1 1 0 × × × × 0 1 1 1 0 × × × 0 1 1 1 1 0 × × 0 1 1 1 1 1 0 × 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1

编码器的应用-编码器的扩展 用两片74148优先编码器串行扩展实现的16线—4线优先编码器

17.2.2 译码器 译码器——将输入代码转换成特定的输出信号 一．译码器的基本概念及工作原理 例：2线—4线译码器 2线—4线译码器真值表 17.2.2 译码器 一．译码器的基本概念及工作原理 译码器——将输入代码转换成特定的输出信号 例：2线—4线译码器 输 出 输 入 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 × × 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 Y0 Y1 Y2 Y3 EI A B 2线—4线译码器真值表

写出各输出函数表达式： B A EI Y = 1 画出逻辑电路图：

二、集成译码器 1.二进制译码器74138——3线—8线译码器 输 入 输 出 G1 G2A G2B A2 A1 A0 输 入 输 出 G1 G2A G2B A2 A1 A0 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 × 1 × × × 1 0 × × 1 0 0 × × × 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0

2.8421BCD译码器7442

输 出 输 入 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 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 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y8 Y9 A3 A2 A1 A0 4线-10线译码器7442真值表

三、译码器的应用 1．译码器的扩展 用两片74138扩展为4线—16线译码器

2．实现组合逻辑电路 例 试用译码器和门电路实现逻辑函数： 解：将逻辑函数转换成最小项表达式， 再转换成与非—与非形式。 =m3+m5+m6+m7 用一片74138加一个与非门 就可实现该逻辑函数。

例 已知某组合逻辑电路的真值表，试用译码器和门电路设计该逻辑电路。 输 出 输 入 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 L F G A B C 真值表 例 已知某组合逻辑电路的真值表，试用译码器和门电路设计该逻辑电路。 解：写出各输出的最小项表达式，再转换成与非—与非形式:

与非—与非形式: 用一片74138加三个与非门就可实现该组合逻辑电路。 可见，用译码器实现多输出逻辑函数时，优点更明显。

3. 显示译码器 按显示方式分，有字型重叠式、点阵式、分段式等。 (1)．七段式LED显示器 数字显示器分类：

LED显示器有两种结构： 共阳极： 共阴极： (2)七段显示译码器7448 7448是一种与共阴极数字显示器配合使用的集成译码器。

1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 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 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 a b c d e f g 输 出 1 BI/RBO 输入/输出 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 灭灯 灭零 试灯 功能 （输入） 1 1 1 × × × 1 0 0 × LT RBI 显示 字形 输 入 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 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 × × × × A3 A2 A1 A0 七段显示译码器7448的功能表

7448的逻辑功能： （1）正常译码显示。LT=1，BI/RBO=1时，对输入为十进制数l～15的二进制码（0001～1111）进行译码，产生对应的七段显示码。 （2）灭零。当LT=1，而输入为0的二进制码0000时，只有当RBI =1时，才产生0的七段显示码,如果此时输入RBI =0 ，则译码器的a～g输出全0，使显示器全灭；所以RBI称为灭零输入端。 （3）试灯。当LT=0时，无论输入怎样，a～g输出全1，数码管七段全亮。由此可以检测显示器七个发光段的好坏。 LT称为试灯输入端。 （4）特殊控制端BI/RBO。BI/RBO可以作输入端，也可以作输出端。 作输入使用时，如果BI=0时，不管其他输入端为何值，a～g均输出0，显示器全灭。因此BI称为灭灯输入端。 作输出端使用时，受控于RBI。当RBI=0，输入为0的二进制码0000时，RBO=0，用以指示该片正处于灭零状态。所以，RBO 又称为灭零输出端。

将BI/RBO和RBI配合使用，可以实现多位数显 示时的“无效0消隐”功能。

17.2.3 数据选择器与分配器 1. 数据选择器 数据选择器——根据地址选择码从多路输入数据中选择一路，送到输出。

例：四选一数据选择器 四选一数据选择器的真值表 根据功能表，可写出输出逻辑表达式： × × × × × × 1 × × × 0 × × × × × × 1 × × × 0 × × × 1 0 0 × 0 × × × 1 × × 1 0 × × 0 × × × 1 × 0 1 G 1 1 A1 A0 输 出 输 入 0 × × × 1 × × × Y D3 D2 D1 D0 四选一数据选择器的真值表 根据功能表，可写出输出逻辑表达式：

由逻辑表达式画出逻辑图：

集成数据选择器 集成数据选择器74151（8选1数据选择器）

集成数据选择器74151的真值表 Y Y 地 址 选 择 使 能 输 出 输 入 1 G 0 1 D0 D0 D1 D1 D2 D2 地 址 选 择 使 能 输 出 输 入 1 G 0 1 D0 D0 D1 D1 D2 D2 D3 D3 D4 D4 D5 D5 D6 D6 D7 D7 × × × 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 A2 A1 A0 集成数据选择器74151的真值表

数据选择器的应用 1．数据选择器的通道扩展 用两片74151组成 “16选1”数据选择器

2．实现组合逻辑函数 （1）当逻辑函数的变量个数和数据选择器的地址输入变量个数相同时，可直接用数据选择器来实现逻辑函数。 例4.3.1 用8选1数据选择器74151实现逻辑函数： AC BC AB L + = 解：将逻辑函数转换成最小项表达式： =m3+m5+m6+m7 画出连线图。

（2）当逻辑函数的变量个数大于数据选择器的地址输入变量个数时。 例 试用4选1数据选择器实现逻辑函数： 解：将A、B接到地址输入端，C加到适当的数据输入端。 作出逻辑函数L的真值表，根据真值表画出连线图。 真值表 A B C L 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1

2. 数据分配器 数据分配器——将一路输入数据根据地址选择码分配给多路数据输出中的某一路输出。

用译码器构成的“1线-8线”数据分配器 数据分配器功能表 输 出 地址选择信号 D=D0 D=D1 D=D2 D=D3 D=D4 D=D5 输 出 地址选择信号 D=D0 D=D1 D=D2 D=D3 D=D4 D=D5 D=D6 D=D7 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 A2 A1 A0 数据分配器功能表

本章小结 （1）组合逻辑电路的特点是不论什么时候，输出信号仅仅取决于当时的输入信号，而与电路原来所处的状态无关。 （2）分析组合逻辑电路的目的是确定它的功能，即根据给定的逻辑电路，找出输入和输出信号之间的逻辑关系。分析给定的组合逻辑电路时，可以逐级地写出输出逻辑表达式，然后化简，力求获得一个最简表达式，适当通过真值列表，使输出与输入之间的逻辑关系一目了然。 （3）组合逻辑电路的种类很多，常见的有编码器、译码器、数据选择器与分配器等。本章对以上各类组合逻辑电路的功能、特点、用途进行了讨论，并介绍了一些常见的集成芯片。学习时应重点掌握其逻辑功能，熟悉其逻辑符号和外引线功能图，以便熟练使用。