第一篇：讲义 第10章 组合逻辑电路

第10章

组合逻辑电路

（1）数字电路分类：①组合逻辑电路（简称组合电路）；②时序逻辑电路（简称时序电路，第10章介绍）。（2）组合逻辑电路：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路状态无关。（例如：编码器、译码器、全加器等等）

（组合逻辑电路的基本单元电路是门电路，描述组合逻辑电路逻辑功能的方法主要有：逻辑表达式、真值表和工作波形图。）

10.1 组合逻辑电路的分析和设计 10.1.1 组合逻辑电路的分析

组合电路分析：就是根据已知的组合逻辑电路，找出组合电路的输出与输入的关系，指出电路所能实现的逻辑功能。（电路图已知，求真值表。）分析步骤：

（1）由逻辑图写出输出端的逻辑表达式；

（2）运用逻辑代数将所得逻辑函数表达式化简或变换；（3）列出输入输出关系的逻辑状态表（即真值表）；（4）分析电路的逻辑功能。（书上206页，例题10-1）10.1.2 组合逻辑电路的设计

组合电路设计的含义：组合电路的“设计”（或称“综合”）与组合电路的分析方法相反，它是根据要完成的逻辑功能，画出实现该功能的最简逻辑电路。

最简的含义：器件数最少，器件种类最少，连线最少。组合逻辑电路的设计步骤：

（1）根据逻辑问题的逻辑关系，确定输入变量和输出变量；（引起事件的原因定为输入变量；事件的结果定为输出变量。）（2）根据给定的因果关系写出逻辑真值表；（3）由真值表写出逻辑函数表达式；

（4）根据所用的器件类型，将函数化简，把变量变换成所需要的形式；（5）根据化简或者变化后的逻辑表达式画出电路图。

注意：在设计当中，应该根据所用门电路的类型来化简逻辑表达式。（例如：用与非门设计时，应把逻辑函数表达式变换为最简的与非表达式。）（书上208页，例题10-

3、10-

4、10-

5、10-6）10.2 常用集成组合逻辑电路

（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等。下面几节分别介绍这几种典型组合逻辑电路的基本结构、工作原理和使用方法。）10.2.1 编码器

在数字电路中，为了区分一系列不同的事物，将其中的每个事物用一系列逻辑“0”和逻辑“1”按一定规律编排起来，组成不同的代码来表示，这就是编码的含意。）

（1）编码：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，称为编码。（2）编码器：完成编码功能的电路统称为编码器。

1、二进制编码器

（1）普通二进制编码器：用n位二进制代码对N2个信号进行编码的电路称为二进制编码器。如图10-13所示，为与非门组成的3位二进制编码器的电路图。又称8线—3线编码器。

① 二进制编码器对输入信号的规定：在任何时刻只允许一路有效输入信号到达编码器的输入端，而不允许有两个或两个以上的有效输入信号同时出现在编码器的输入端。

② 由电路图可知，此编码器有8个输入Y0Y7,3个输出可A、B、C。

nAI4I5I6I7③ 根据电路图可以得到各个输出的表达式：BI2I3I6I7

CIIII1357（如果我们规定，在任一时刻只能有一路输入端有信号到来，其余输入端均无信号到达。有信号用“1”表示，无信号用“0”表示。则图10-13所示的逻辑电路可完成八路输入信号的编码（全0为Y0输入有效）。）④ 表10-6给出了图10-13所示二进制编码器的的真值表。

⑤ Y0Y7八路输入信号编码分别为000、001、010、011、100、101、110、111。

（它用3位二进制代码对8个输入信号进行编码，所以图10-13所示的逻辑电路为3位二进制普通编码器，又称为8线—3线编码器）

（当编码器的输入端输入信号不止一个时，输出为全1，编码器的输出发生混乱。这是因为普通编码器不允许两个及以上的输入信号同时有效的缘故。可在实际应用中，往往有二个输入端或者二个以上的输入端有信号同时到达编码器，因此，普通编码器缺乏实用性。解决的方法是采用优先编码。）（2）二进制优先编码器（74LS148（T4148）：8线—3线）

① 优先编码：所谓优先编码，就是将所有的输入信号按优先顺序进行排队。当几个输入信号同时出现时，只对其中优先级别最高的一个进行编码。实现优先编码的电路称为优先编码器。

（也就是说，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，而对其它优先级别低的信号不予理睬。）

② 74LS148优先编码器以低电平输入为有效信号，各输入信号按照I7I0优 先级逐渐降低，I7的优先级最高，I0的优先级最低。③ 74LS148芯片的引脚图如图10-14所示。1）紧靠四边形的小圆圈表示“低电平为有效信号”。2）四边形内部标注为引脚功能说明。3）四边形外部标准为引脚编号。

4）ST：为选通输入端，低电平有效。当ST0时允许编码，芯片工作； 当ST1时输入、输出及控制引脚YEX、YS均被封锁，编码被静止。（ST1时，输出均被锁定在高电平）

5）YS：为选通输出端，只有当所有的编码输入都为高电平，且ST0时，YS0表示电路工作，但无编码信号输入，级连时可以扩展优先编码功能。

6）YEX：为优先扩展输出端，级连时可作输出位的扩展端。

只要有任何一个编码输入，且ST0时，YEX0表示电路工作，有编码信号输入

7）级联应用时，高位片的YS端与低位片的ST端连接起来，高位片的YEX可作为高位的编码输出位。74LS148芯片的逻辑功能如表10-7所示，为二进制优先编码器的真值表

74LS148为二进制优先编码器，其输入输出都是低电平有效。所以，输出为十进制数码07对应的二进制码的反码。例如：数码“0”的二进制码为“000”，而74LS148编码器输出为反码“111”。也就是说，当输入为数码“0”（即I0为0）时，输出为“111”。

（要想I0有效，其它引脚I1I7都必须接高电平，使其无效，因为I0引脚的优先级别最低。）（需要大家掌握的就是74LS148芯片的逻辑功能、真值表和它的芯片引脚。）

2、二—十进制编码器（1）常用二—十进制编码

二—十进制码（又称BCD码）：用二进制码表示一位十进制码的编码称为BCD码。常用的BCD码有8421码（8421分别代表位权）如数字5的8421码为“0101”。（表10-8给出了几种常见的BCD码）

其余码制还有2421码，其权值依次为2、4、2、1；余3码，由8421BCD码每个代码加0011得到；格雷码是一种循环码，其特点是任意相邻的两个数码，仅有一位代码不同，其它位相同。（2）8421BCD编码器

① 8421BCD编码器：将十进制的十个数码09编成二进制代码的电路。如图10-15所示为8421BCD编码器的框图。

（8421BCD编码器的工作原理与二进制编码器类似。）

② 由框图可知，此编码器有10个输入I0I9（对应十进制的10个数码09），4个输出为A、B、C、D。

8421BCD码编码器编码表如表10-9所示。

AI1I3I5I7I9BIIII 2367③ 根据表10-9可以得到各个输出的表达式：

CI4I5I6I7 DI8I9 ④ I0I9十路输入信号（数码09）编码分别为0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001。

（它用4位二进制代码对10个（I0I9）输入信号进行编码，所以二—十进制编码器又称为10//4线编码器。）（实际上四位二进制代码可以表示十六种不同的状态，其中任何十种状态都可以表示09十个数码，最常用的是用8421码来对十进制码进行编码。）

（3）二—十进制优先编码器（74LS147：10线—4线）

① 74LS147优先编码器以低电平输入为有效信号，各输入信号按照I9I0 优先级逐渐降低，I9的优先级最高，I0的优先级最低。② 74LS147芯片的引脚图如图10-16所示。

1）紧靠四边形的小圆圈表示“低电平为有效信号”。2）四边形内部标注为引脚功能说明。3）四边形外部标准为引脚编号。

4）芯片第16脚为电源，第8脚为地，第15脚为空脚。③ 74LS147芯片的逻辑功能如表10-10所示，为 二—十进制优先编码器的真值表。

（需要大家掌握的就是74LS147芯片的逻辑功能、真 值表和它的芯片引脚。）

74LS147为二—十进制8421BCD优先编码器，其输 入输出都是低电平有效。所以，输出为十进制数码

09对应的8421BCD码的反码。

例如：数码“0”的8421BCD码为“0000”，而74LS147编码器输出为反码“1111”。也就是说，当输入为数码“0”（即I0为0）时，输出为“1111”。

（要想I0有效，其它引脚I1I9都必须接高电平，使其无效，因为I0引脚的优先级别最低。）10.2.2 译码器

（1）译码器的功能：译码是编码的逆过程，即将每个二进制代码赋予的含义翻译出来，给出相应的输出信号。实现译码操作的电路称为译码器。

（或者说，译码器是可以将输入二进制代码的状态翻译成输出信号，以表示原来含义的电路。）（2）译码器分类

① 变量译码器：表示输入变量状态的组合电路，如二进制译码器。

② 码制变化译码器：用于一个数据的不同代码之间的相互变换，如二—十进制译码器。③ 显示译码器：将数字、文字、符号的代码译成数字、文字、符号的电路。

1、二进制译码器

（1）二进制译码器：二进制译码器的输入是一组二进制代码，输出则是一组高、低电平信号。它具有n输入端，2个输出端。对应每一组输入代码，只有其中一个输出端为有效电平，其余输出端为无效电平。（表10-11给出了二进制译码器真值表，这是一个3线—8线的译码器。）

二进制译码器是常用组合逻辑芯片，应用十分广泛，相应的集成译码器产品也较多，按照输入、输出线的多少有二-四译码器、三-八译码器、四-十六译码器等。可通过74LS138来理解（2）三—八译码器74LS138（图10-18给出了74LS138芯片的引脚图）

① A2、A，Y0Y7为译码器的输出端。

1、A0为译码器的输入端（又称为地址端）② S1、S2、S3为控制端：当S11，S2S30时，译码器工作。③ 译码器工作时，其输出函数Y0Y7的表达式为：Yimi

（Y0Y7为A2、A1、A0三个变量的全部最小项的译码输出，所以将这种译 码器称为最小项译码器。）④74LS138的真值表

（书上215页，例题10-

7、例题10-8）例题10-7 分析：整个级联电路的控制端为S，它的取值将决定芯片的工作状态。（1）S1时

① 片1：S1S21，因为只有当ST1，S1S20时，译码器工作，所以片1禁止工作； ② 片2：S1S1S21，因为只有当ST1，S1S20时，译码器工作，所以片2禁止工作 结论：S1时，级联电路被禁止（2）S0，A30时

① 片1：S0S20，当高位A30S10，此时片1工作

n② 片2：S0S1S20，但由于A30ST0，所以片2禁止工作 结论：当S0，A30时，片1工作，片2禁止工作。此时，输出Z0Z7是。0A2A1A0的译码（即00000111）（3）S0，A31时

① 片1：S0S20，当高位A31S11，此时片1禁止 ② 片2：S0S1S20，且A31ST1，所以片2工作

结论：当S0，A31时，片1禁止工作，片2工作。此时，输出Z8Z15是1A2A。1A0的译码（即10001111）例题10-8：用译码器实现组合逻辑电路

n位二进制译码器的输出给出了n变量的全部最小项，利用附加电路可获得任何形式输入变量数不大于n的组合逻辑函数。

注意：由于译码器输出端都是低电平有效，所以应该把得到的最小项变换为非的形式Yimi

2、二—十进制译码器

（1）二—十进制译码器：将十进制数的二进制编码即BCD码翻译成对应的十个输出信号，称为二—十进制译码器，也叫做4线—10线译码器。

（2）四—十译码器74LS42（图10-21给出了74LS42译码器的逻辑图。）

① A3、A2、A，Y0Y9为译码器的输出端。

1、A0为译码器的输入端（又称为地址端）② 译码器工作时，其输出函数Y0Y9的表达式为：Yimi（四—十译码器与二进制译码器基本类似，以低电平作为有效输出）

注意：74LS42的功能：只是将前十种编码（09）译码，对1015的编码，译码输出全为1。（3）二—十进制译码器的输出表达式，根据逻辑图可得

Y0A3A2A1A0 Y1A3A2A1A0 Y2A3A2A1A0 Y3A3A2A1A0 Y4A3A2A1A0 Y5A3A2A1A0 Y6A3A2A1A0 Y7A3A2A1A0 Y8A3A2A1A0 Y9A3A2A1A0

（4）二—十进制译码器的真值表（如表10-12所示）

3、显示译码器

（在数字电路中，常常需要把运算结果用十进制 数显示出来，这就要用显示译码器）

（用来驱动各种显示器件，把用二进制代码表示的数字、文字、符号翻译成人们习惯的形式直观显示出来的电路称为显示译码器。数码显示管是常用的显示器件之一。）（1）半导体数码管

常用的数码显示管有半导体发光二极管构成的LED和液晶数码管LCD两类。（我们常见的都是LED）① 数码管：数码管是显示数码的常见器件。它是用某些特殊的半导体材料分段式封装而成。

（用磷砷化镓作成的PN结，当外加正向电压时，可以将电能转换成光能，从而发出清晰悦目的光线。）

（图10-22为数码管的管脚排列图，图,中间两个引脚为八个LED的公共端。由于二极管具有单向导电性，因此，数码管具有共阴、共阳两种类型）② 共阳数码管和共阴数码管

各个二极管的阳极相互连接组成公共端，为共阳数码管；各个二极管的阴极相互连接组成公共端，为共阴数码管。（LED数码管将十进制数码分成七段，每一段都是一个发光二极管，七个发光二极管有共阴极和共阳极两种接法。共阴极数码管某一段接高电平时发光，共阳数码管某一段接低电平时发光。）（2）七段显示译码器

① 七段显示译码器：七段显示译码器的功能是将8421BCD代码译成对应的数码管的七个字段信号，驱动数码管，显示出相应的十进制数码。

（七段显示译码驱动芯片种类较多，驱动共阳数码管的译码芯片有74LS47、74LS247等；驱动共阴数码管的译码芯片有74LS48、74LS248。我们通过74LS48来理解）

② 驱动共阴数码管的译码芯片74LS48（表给出了74LS48的功能表（真值表））

1）当BIRBILT1时，74LS48正常译码09

； 2）当BILT1，RBI0时，74LS48译码为19 ③ 74LS48与数码管的联接

将74LS48芯片的BI、RBI、LT接电源，七个输出接数码管的对应管脚，则构成了七段显示译码器。（如图所示）

74LS48真值表

74LS48与数码管的联接图

例如：当输入A3A2A1A00001时，74LS48将产生让共阴 数码管显示数字1的七段字型码“0110000”，即输出 引脚B、C为1，其余为0。

结论：七段显示译码器每个输入代码对应的输出不是某 一根输出线上的高、低电平，而是另一个七位的代码。（右图为七段显示译码器状态表，给出了显示的代码。）10.2.3 运算电路 数字运算电路：实现算术运算和逻辑运算的电路统称为数字运算电路。

算术运算电路一般执行加、减、乘、除四则运算；逻辑运算电路实现逻辑和、逻辑乘、逻辑非等逻辑运算。

1、加法器

（1）半加器和全加器

① 一位半加器：不考虑来自低位的进位的两个一位的二进制数的加法 运算，称为一位半加运算。实现一位半加运算的电路为一位半加器。（半加器的电路图如图所示，图10-23（a）给出了一位半加器的逻辑符号）1）输入和输出

输入端Ai、Bi：Ai、Bi为两个一位的二进制加数和被加数。

输出端Si、Ci：Si为相加后的和数（即本位和）；Ci为向高一位的进位数（即进位位）。2）真值表

（书上没有）

3）由真值表写出输出表达式SiAiBiAiBiAiBi

CiAiBi ② 一位全加器：考虑来自低位进位数的两个一位二进制数的加法运算，称为全加运算。实现全加运算的电路称为全加器。（图10-23（b）给出了一位全加器的逻辑符号）1）输入和输出

输入端Ai、Bi、CIi1：Ai、Bi为两个一位的二进制加数和被加数；

CIi1为来自低位的进位数。

输出端Si、Ci：Si为相加后的和数（即本位全加和）；Ci为向 高一位的进位数，（即进位位）。2）真值表

（书上没有）3）由真值表写出输出表达式

① SABCIABCIABCIABCI(ABAB)CI(ABAB)CI

设SABABAB为半加器的本位和，则有：S(ABAB)CI(ABAB)CISCISCISCI（SABABABAB(AB)(AB)(AB)(AB)AAABABBBABAB）② COABCIABCIABCIABCI(ABAB)CIAB(CICI)(AB)CIABSCIAB 我们也可以从另一个角度理解全加器：一位全加器由两个一位半加器加一个 或门构成，其联接方法如图所示。

即用半加器1将Ai、Bi两个数相加，其和再与CIi1用半加器2相加所得的和 为最终的和S；半加器1的进位与半加器2的进位之和构成向高一位的进位CO。（2）集成加法器

一位全加器的加法过程为（忽略或门运算时间）： 半加器1相加完成后再由半加器1的结果及低位进位由半加器2相加并最终完成全加。

可按照这种方法用全加器构成多位加法器。这种加法器高位的运算需要等待低位运算所产生的进位才可求得，我们称它为串行进位加法器

串行进位加法器电路结构比较简单。但这种电路的最大缺点是运算速度慢，仅在对运算速度要求不高的设备中采用。为提高运算速度，人们又设计了超前进位的加法器。

超前进位加法器：在做加法运算时，各位数的进位信号由输入的二进制数直接产生的加法器 10.2.4 数据选择器

（1）数据选择器：在多路数据传送过程中，往往需要将多路数据中任意一路信号挑选出来，能实现这种逻辑功能的电路称为数据选择器（或者称为多路选择器、多路开关）。（2）四选一数据选择器

数据选择器可实现将数据源传来的数据分配到不同通道上，因此它类似于一个单刀多掷开关，如图所示。图中，D0、D1、D2、D3为4路输入信号，A1、A0为选择 控制信号，Y为输出信号，可以是4路输入数据中的任意一路，究竟是哪一路完全由地址选择控制信号A1、A0决定。① 逻辑功能：四选一

1）A1A000时，D0被选通，YD0 ；2）A1A001时，D1被选通，YD1； 3）A1A010时，D2被选通，YD2 ；4）A1A011时，D3被选通，YD3。按照上述功能设计的逻辑电路可完成四选一的逻辑功能。② 输出表达式：YD0A1A0D1A1A0D2A1A0D3A1A0Dm

（需要记住）

iii03（3）74LS151八选一数据选择器

（图给出了74LS151的引脚图）① 输入和输出 输入：八个数据输入端：D0D7；三个地址输入端：A0A2 输出：两个互补的输出端Y和Y ② 选通控制信端S：

1）S1时，选择器被禁止，即不工作（Y0）；（此时，输入的数据和地址信号军不起作用）2）S0时，选择器工作，输出表达式为：YD0A2A1A0D1A2A1A0D2A2A1A0D7A2A1A0③ 74LS151的真值表

（如表所示）

（4）用具有n个地址端的数据选择器实现m（mn）变量的逻辑函数 当S0时，8选1数据选择器的输出表达式：

Dm

iii07YD0A2A1A0D1A2A1A0D2A2A1A0D7A2A1A0Dimi

i07A、B、C，输出表达 如果我们用地址端A2、A1、A0分别代表3个变量式用卡诺图的形式表示如图所示，适当地选择D0D7，就可以用8选1数据选择器设计任意的3变量组合电路。小结：

（1）组合逻辑电路的特点是，任意时刻电路的输出状态只取决于该时刻的输入状态，而与该时刻前的电路状态无关。

（2）对组合逻辑电路进行分析时，可以逐级地写出逻辑表达式，然后进行化简，力求得到一个最简的逻辑表达式。组合逻辑电路的设计过程与分析过程相反。在设计一些简单的组合逻辑电路时，关键是根据设计要求列出真值表。（3）组合逻辑电路形式多样，包括编码器、译码器、数据选择器、数值比较器、加法器等。

第二篇：组合逻辑电路教案

第8章

组合逻辑电路

【课题】

8.1概述

【教学目的】

了解组合逻辑电路和时序逻辑电路的电路结构特点及功能特点。【教学重点】

1.数字逻辑电路的分类和特点。2.常用的组合逻辑电路种类。3.会区分数字逻辑电路的类型。【教学难点】

区分数字逻辑电路的类型。【教学方法】

讲授法 【参考教学课时】

1课时 【教学过程】

一、复习提问

1.基本逻辑门电路有哪几种，它们的逻辑功能是什么？

2.画出与非门逻辑符号并说明其逻辑功能。

二、新授内容 1.组合逻辑电路

（1）特点：数字逻辑电路中输出信号没有反馈到输入端，因此任意时刻的输出信号状态只与当前的输入信号状态有关，而与电路原来的输出状态无关。

（2）电路组成框图：教材图8.1。2.时序逻辑电路

（1）特点：数字逻辑电路中输出信号部分反馈到输入端，输出信号的状态不但与当前的输入信号状态有关，而且与电路原来的输出状态有关。因此，这种电路有记忆功能。

（2）电路组成框图：教材图8.2。

三、课堂小结

1.组合逻辑电路的特点。

2.时序逻辑电路的特点。

四、课堂思考

P176思考与练习题。

五、课后练习

对逻辑代数作重点复习并预习下节课的内容（8.2组合逻辑电路的分析）。

【课题】

8.2组合逻辑电路的分析

【教学目的】

掌握组合逻辑电路的分析方法和步骤。【教学重点】

1.组合逻辑电路的分析方法和步骤。2.会对给定的组合逻辑电路进行功能分析。

【教学难点】

对给定的组合逻辑电路作功能说明，并用文字描述。【教学方法】

讲授法、练习法 【参考教学课时】

1课时 【教学过程】

一、复习提问

公式化简，用练习的方式进行。

二、新授内容

1．组合逻辑电路的分析步骤。

（1）根据给定的逻辑电路图，推导输出端的逻辑表达式。（2）化简和变换（3）列真值表（4）分析说明

2．组合逻辑电路的分析举例（1）老师举例讲解

（2）老师举例，学生讨论分析

例1 已知逻辑电路如图8.1所示，试分析其逻辑功能，要求写出分析过程。2

图8.1

三、课堂小结

1．组合逻辑电路的分析步骤。2．组合逻辑电路实例分析。

四、课堂思考

1.分析组合逻辑电路的功能一般要经过哪几个步骤？

五、课后练习

1.上网查阅组合逻辑电路的相关知识。2.P178思考与练习题 2。

【课题】

*8.3 组合逻辑电路的设计【教学目的】

了解组合逻辑电路的设计过程和一般方法。【教学重点】

组合逻辑电路的设计方法和步骤。【教学难点】

组合逻辑电路的设计方法。【教学方法】

讲练结合 【参考教学课时】

2课时 【教学过程】

一、复习提问

简述组合逻辑电路的分析步骤。

二、新授内容

1.组合逻辑电路的设计步骤

(1)分析实际情况是否能用逻辑变量来表示。

(2)确定输入、输出逻辑变量并用逻辑变量字母表示，作出逻辑规定。(3)根据实际情况列出逻辑真值表。

(4)根据逻辑真值表写出逻辑表达式并化简。

(5)画出逻辑电路图，并标明使用的集成电路和相应的引脚。

(6)根据逻辑电路图焊接电路，调试并进一步验证逻辑关系是否与实际情况相符。2.组合逻辑电路的设计举例

三、课堂小结

1.组合逻辑电路的设计步骤。

2.组合逻辑电路的设计举例。

四、课堂思考与练习

1.设计组合逻辑电路一般要经过哪几个步骤？

2.设计一个故障显示电路：（１）两台电动机同时工作，绿灯亮：（２）其中一台电动机有故障时，黄灯亮；（３）两台电动机都有故障时，红灯亮。要求：

（1）写出真值表；（2）写出表达式；（3）画出逻辑图（学生先做，教师后讲）

五、课后练习

P180思考与练习题 2。

【课题】

8.4 编码器

【教学目的】

1.理解编码的概念。

2.理解典型集成编码电路的引脚功能并能正确使用。【教学重点】

1.编码器的基本功能、分类。

2.集成编码器的引脚功能及逻辑功能真值表。3.优先编码器的工作特点及应用。

4.根据集成编码器的输入引脚状态推导输出引脚的逻辑电平和工作状态。【教学难点】

根据集成编码器的输入引脚状态推导输出引脚的逻辑电平和工作状态。【教学方法】

讲授法、讨论法 【参考教学课时】

3课时 【教学过程】

一、复习提问

简要叙述组合逻辑电路的设计步骤。

二、新授内容 8.4.1 编码的概念

1.编码是把输入的各种信号（如10进制数、文字、符号等）转换成若干位二进制码的过程。

2.编码器：能够完成编码功能的组合逻辑电路。3.编码器分类

（1）按编码形式可分为：二进制编码器和BCD码编码器。

（2）按编码器编码输出二进制码的位数可分为：4线－2线编码器、8线－3线编码器和16线－4线编码器等。8.4.2 二进制编码器的门电路实现

1.二进制编码器的概念

2.8线－3线二进制编码器的设计

（1）例1：设计抢答器中实现8位选手编码功能的8线－3线二进制编码器。（2）课堂练习：请设计一个4线－2线编码器，要求写出设计过程，画出逻辑电路，标明集成电路的型号和引脚。

讨论：哪些数字电路产品中需要用到编码器，请列出1~2个较为典型的例子。8.4.3集成编码器

1.集成编码器的概念 2.优先编码器的概念 3.集成优先编码器

三、课堂小结

1.编码的概念 2.二进制编码器的门电路实现 3.集成编码器

四、课堂思考

1.三位二进制编码器能对几个信号进行编码？

2.试分析集成编码器MC14532在图8.2所示的输入信号状态下，其输出引脚的逻辑电平各为多少？如果要设计一个实现负逻辑的按键输入电路，即按键没按下时，输入高电平，按键按下时输入低电平，按键输入电路应怎样修改？

图8.2

五、课后练习

P187思考与练习题2。

【课题】

8.5译码器

【教学目的】

1.理解译码的概念及典型集成译码电路的引脚功能并能正确使用。2.了解常用数码显示器件的基本结构，理解其工作原理。【教学重点】

1.译码器的基本功能和分类。

2.译码器的引脚功能及逻辑功能真值表。

3.根据集成译码器的输入引脚状态推导输出引脚的逻辑电平和工作状态。4.常用数码显示器件的基本结构、工作原理和应用。5.典型集成译码电路的应用。【教学难点】

典型集成译码电路的灵活应用。【教学方法】

讲授法、实物展示（共阴极数码管）、讨论法 【参考教学课时】

3课时 【教学过程】

一、复习提问

什么叫编码？什么叫编码器？

二、新授内容 8.5.1 二进制译码器

1.二进制译码器的逻辑符号及功能

2.3线－8线译码电路集成74LS138 讨论：哪些数字电路产品中需要用到译码器，请列出1~2个较为典型的例子。8.5.2 七段数码显示译码器

1.外形封装（实物展示）2.数码管的结构和原理

3.集成显示译码器MC14511简介（驱动共阴极数码管）（1）引脚排列和逻辑符号

（2）显示译码器MC14511的主要作用（3）MC14511真值表（4）MC14511的功能说明（5）MC14511的应用实例

三、课堂小结

1.二进制译码器 2.七段数码显示译码器

四、课堂练习

1.画出七段数字显示器的字形。

2.用真值表的形式说明七段译码器输入与输出的关系。

五、课后练习

P192思考与练习题2、3。【课题】

实训项目

制作3人表决器

【实训目标】

1.掌握组合逻辑电路的应用和测试方法。2.进一步掌握数字实训箱的使用技能。【实训重点】

组合逻辑电路的应用和测试方法。【实训难点】

组合逻辑电路的设计过程。【实训方法】

实验实训 【参考实训课时】

2课时 【实训过程】

一、复习提问

简述组合逻辑电路的设计方法及步骤。

二、实训任务

任务一

验证3人表决器逻辑电路功能。任务二

设计组合逻辑电路

设计一个3人投票多数通过的逻辑电路，要求写出设计步骤，并在数字实训箱上实现。

三、实训总结

1.画出实训电路连接图，标明使用的集成电路型号和引脚。2.列表整理实训数据。

四、课堂思考

1．如何用2输入端的与非门搭接成3输入端的与非门？ 2.如何将与非门作为非门使用？

五、课后作业

完成实训报告，写出本次实训的体会和收获。

第三篇：组合逻辑电路.

全国中小学“教学中的互联网搜索”优秀教学案例评选 教案设计

中等职业学校

电子技术基础

组合逻辑电路

一、教案背景

1.面向学生： 中职 2.学科：电子技术基础 3.课时：1课时

4.学生课前准备：在网上搜索有关数字电路的特点和优势，了解LED的产品等等。

二、教学课题 教养方面：

1.通过学习理论知识，使学生的逻辑思维能力、分析和解决问题的能力都得到全面的发展和提高。

2.加强实践指导，注重学生能力的培养，充分体现学以致用的教学理念。

3.教学中将理论知识与实际应用有机结合，激发学习兴趣，培养学生良好的自我发展和获取知识的能力。教育方面：

1.坚持“以学生为中心，以实践为导向，以能力为本位”的职业教育思想，遵循循序渐进的教学原则。

2.运用多媒体辅助教学，充分调动学生的积极性，营造一个生动、形象、轻松的学习环境，让学生乐于学习，提高科学素养。

3.对学生进行科学精神和科学态度的教育，提高学生的科学素养，激发和培养学生的创新意识与创新精神。

三、教材分析 1．内容分析：

选用由高等教育出版社出版的中等职业教育课程改革国家规划新教材《电子技术基础与技能》（张金华主编）中第七章的内容，这部分知识在教材起着承上启下的作用，一方面与门电路的基本知识相联系，是对所学知识的综合应用，另一方面对后续课程时序逻辑电路的学习奠定了基础。这部分知识在整个数字电路知识体系中占有非常重要的地位。根据学生现状和就业特点对教材内容进行了优化。2.学情分析：

学生普遍存在基础知识水平薄弱，有厌学情绪，学习的主动性不高，尤其是对理论知识的学习感到枯燥乏味，没有学习兴趣。但是他们的思维比较活跃，对喜闻乐见的事例非常感兴趣。3.教学重点：组合逻辑电路的特点以及分析方法。4.教学难点：编码器和译码器。

5.教学关键点：用组合逻辑电路的分析方法解决生活中的实际问题。

6.教学资源准备：Flash课件、计算机、投影仪、功放机、麦克风、激光笔等。

四、教学方法：

在教学过程中灵活选择合适的教学方法，我所应用的教学方法有直观演示法、讲练结合法、点拨指导法、举例讨论法、设疑启思法。采用现代化教学手段——多媒体辅助教学。良好的学习方法可以有效地提高学生的学习效率，事半功倍，我在教学中应用到的学习方法有观察发现法、自主探究法、类比推理法、感受体会法、合作创新法。不断鼓励学生主动参与、勤于动脑、总结反思，讲知识转化为能力。

五、教学过程

（一）温故知新

引出课题 多媒体投影提问的问题：根据基本门电路和复合门电路电路的逻辑符号说出其逻辑功能。

导入：若干个基本门电路和复合门电路组合起来就是组合逻辑电路。

百度搜索视频: LED信息滚动显示屏

http://v.youku.com/v_show/id_XMzMyMTM1MDg=.html

可见，数字电路的应用已经遍及各个领域，用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路称为数字电路，或数字系统。由于它具有逻辑运算和逻辑处理功能，所以又称数字逻辑电路。现代的数字电路由半导体工艺制成的若干数字集成器件构造而成。逻辑门是数字逻辑电路的基本单元。

（二）设置疑问

讲授新课

设置疑问：组合逻辑电路有什么特点？如何来分析这样的电路？在实际生活中有什么应用?

一、组合逻辑电路的特点

投影直观教授组合逻辑电路的特点，并列举生活中的实例。搜索图片：

汽车（讲解汽车的电子锁）

http://image.baidu.com/i?ct=503316480&z=0&tn=baiduimagedetail&word=Q7&in=12567&cl=2&lm=-1&pn=11&rn=1&di=29576018925&ln=1&fr=&ic=0&s=&se=&sme=0&tab=&width=&height=&face=0&fb=0 ATM自助取款机

http://image.baidu.com/i?ct=503316480&z=0&tn=baiduimagedetail&word=ATM&in=6858&cl=2&lm=-1&pn=23&rn=1&di=47490696090&ln=1&fr=&ic=0&s=&se=&sme=0&tab=&width=&height=&face=0&fb=0

二、组合逻辑电路的分析 1.首先提出一个问题：

逻辑函数的表达方式有哪些？

（逻辑表达式、真值表、和逻辑电路图。）

2.投影讲授分析组合逻辑电路的分析方法，通过例题运用讲练结合的方法讲解分析过程；

3.拓展知识点，提出疑问，设下悬念，简单讲解组合逻辑电路的设计方法。

三、常见的组合逻辑电路 1.编码器

直观讲授和演示编码器的原理，举例说明编码器的应用。搜索图片： 计算机的键盘

http://image.baidu.com/i?ct=503316480&z=0&tn=baiduimagedetail&word=%BC%FC%C5%CC&in=11352&cl=2&lm=-1&pn=7&rn=1&di=40436897295&ln=1&fr=&ic=0&s=&se=&sme=0&tab=&width=&height=&face=0&fb=0 商品的条形码

http://image.baidu.com/i?ct=503316480&z=0&tn=baiduimagedetail&word=%CC%F5%D0%CE%C2%EB&in=15044&cl=2&lm=-1&pn=0&rn=1&di=1607283693&ln=1&fr=&ic=0&s=&se=&sme=0&tab=&width=&height=&face=0&fb=0

2.译码器

直观教授和演示译码器的原理，举例说明译码器的应用。搜索图片： 显示器

http://image.baidu.com/i?ct=503316480&z=0&tn=baiduimagedetail&word=%CF%D4%CA%BE%C6%F7&in=22447&cl=2&lm=-1&pn=9&rn=1&di=28296766710&ln=1&fr=&ic=0&s=&se=&sme=0&tab=&width=&height=&face=0&fb=0 数控车床

http://image.baidu.com/i?ct=503316480&z=0&tn=baiduimagedetail&word=%CA%FD%BF%D8%B3%B5%B4%B2&in=31137&cl=2&lm=-1&pn=2&rn=1&di=***&ln=1&fr=&ic=0&s=&se=&sme=0&tab=&width=&height=&face=0&fb=0

百度搜索视频：视频: LED汉字显示屏调试

http://v.youku.com/v_show/id_XMjEzMjM0NDky.html

总之，组合逻辑电路的应用与我们的生活是息息相关的，在如今的数字时代，对数字电路的学习和应用是至关重要的，因此，这部分知识内容不仅是我们学习的基础，也是今后我们工作和生活中的重要一部分。

（三）梳理升华

课堂小结

提问学生回答这节课的收获，联系生活实际，对知识内容梳理和升华，鼓励学生树立信心，提高创新意识，以科学的发展的眼光来发展自我。

（四）讨论交流

回顾提问

留下练习题，适当的加以讲评

练习1：分析如下电路的逻辑功能。（图略）练习2：为什么要使用显示译码器？

（五）课后巩固

加深记忆

留下基础题和思考题，不仅使学生掌握了基础的知识，而且也可以让学有余力的学生有更大的思考空间，实现分层教学分类指导。

（六）板书设计

利用多媒体展示板书 §7—4 组合逻辑电路

一、组合逻辑电路的特点

无记忆性

二、组合逻辑电路的分析方法

1.逐级写表达式

2.化简表达式

3.列真值表

4.总结逻辑功能

三、常见的组合逻辑电路

1.编码器

2.译码器

（七）教学反思

1.在点拨指导和举例讨论的教学法实施过程中，鼓励学生主动探究，注意对中下层学生的学习能力的培养，分层设疑，分层解惑，将学生兴趣置于核心地位，为其个性充分发展创造空间。

2.温故知新，设置疑问，启发学生，让学生带着问题学习新知识，从学生熟悉且感兴趣的实例入手，因势利导，化难为易，化繁为简，实践证明是一种有效的教学方法，我认为值得一试。

3.这节课我运用了现代化课堂教学手段——多媒体辅助教学，设计的教学任务既能容纳教材要求的知识点，同时又能理论联系实际，激发学生的兴趣，让学生积极、自主、有效地学习。

4.教学过程中发现几点不足以及今后的设想：

（1）教学中由于紧张有些焦急，表情不是很丰富，在今后要平稳心态，绘声绘色，给学生营造一个轻松和谐的学习环境。

（2）要多加一些鼓励性的语言，使学生树立自信心，正视自己的问题和优势，扬长修短，使学生在学习的过程中体会到快乐和满足。

第四篇：EDA_组合逻辑电路的设计[最终版]

xxxxx大学信息工程学院

实 验 报 告

课程名称： CPLD/FPGA 应用开发技术 实验名称： 组合逻辑电路的设计 实验类型： 验证性□ 综合性□ 设计性■ 实验室名称： 信息学院机房 班级： 学号： 姓名： 组别： 同组人：

成绩：

实验日期： 202_年6月29日

内蒙古工业大学信息工程学院

预习报告成绩： 指导教师审核（签名）： 年 月 日

预习报告

一、实验目的：

1、掌握用VHDL 语言和EPLD 进行组合逻辑电路的设计方法。

2、加深对EPLD 设计全过程的理解。

3、掌握组合逻辑电路的静态测试方法。

二、实验设备：

1、PC 机

2、EDA 实验箱（主芯片是ALTERA EPM7128SLC84-15）。

三、实验内容：

1、用VHDL 语言输入法设计一个四舍五入判别电路，其输入为8421BCD 码，要求当 输入大于或等于5 时，判别电路输出为1；反之为0。

2、用VHDL 语言输入法设计四个开关控制一盏灯的逻辑电路，要求合任一开关，灯亮； 断任一开关，灯灭。

3、用VHDL 语言输入法设计一个优先权排队电路。排队顺序为： A=1 最高优先级 B=1 次高优先级 C=1 最低优先级

要求输出端最高只能有一端为“1”，即只能是优先级较高的输入端所对应的输出端 为“1”。

四、实验步骤：

1、采用文本编辑器输入VHDL 语言源程序，建立工程。

2、编译。

3、仿真。

4、对芯片进行编程。

5、根据管脚分配情况连线。

（1）四舍五入判别电路的四个输入管脚分别与四个拨码开关相连，输出数据与 LED 灯相连。

（2）开关控制电路的四个输入管脚分别与四个按键开关相连，输出管脚与LED 灯相连。

（3）优先权排队电路的A、B、C 三个信号分别连三个按键开关，三个输出信号 分别连三个LED 灯相连。

6、控制输入信号（按键或拨码开关），观察电路输出（LED 灯的亮与灭）。

五、实验报告要求：

1、给出电路的VHDL 描述、仿真结果。

2、说明波形图中输入数据的给定依据。

3、说明物理连线情况以及物理连线与编译时进行管脚分配有何关系？

内蒙古工业大学信息工程学院

实验报告成绩： 指导教师审核（签名）： 年 月 日

实验报告

一、实验结果分析：

1．用VHDL 语言输入法设计一个四舍五入判别电路，其输入为8421BCD 码，要求当 输入大于或等于5 时，判别电路输出为1；反之为0。程序清单： library ieee;datain<=conv_integer(d);use ieee.std_logic_1164.all;process use ieee.std_logic_arith.all;begin use ieee.std_logic_unsigned.all;if(datain>=5)then entity pan4_5 is y<='1';port(d: in std_logic_vector(3 downto 0);else y: out std_logic);y<='0';end pan4_5;end if;architecture beha of pan4_5 is end process;signal datain:integer;end beha;begin 仿真结果：

结果分析：

由上图分析可知，d3,d2,d1,d0 表示又BCD码表示的一位的十进制数。当d3,d2,d1,d0分别设为0110，转化为十进制数为6，（6＞5）。则输出y为1。其他可以此类推得出结论。

2、用VHDL 语言输入法设计四个开关控制一盏灯的逻辑电路，要求合任一开关，灯亮； 断任一开关，灯灭 程序清单： library ieee;process(clk)use ieee.std_logic_1164.all;begin entity dd is if(clk'event and clk='1')then port(a,b,c,d: in std_logic;if(a='1')or(b='1')or(c='1')or(d='1')the clk: in std_logic;n y:out std_logic);q<=not q;end dd;end if;architecture beha of dd is end if;signal q:std_logic;end process;begin y<=q;

内蒙古工业大学信息工程学院

end beha;

仿真结果：

结果分析：

由上图易得出：在时钟上升沿前有高电平，则输出结果翻转。代表若4个开关中有一个状态变化，则灯的状态也发生改变。

3、用VHDL 语言输入法设计一个优先权排队电路。排队顺序为： A=1 最高优先级 B=1 次高优先级 C=1 最低优先级

要求输出端最高只能有一端为“1”，即只能是优先级较高的输入端所对应的输出端为“1”。程序代码： library ieee;case din is use ieee.std_logic_1164.all;when “000”=> dout<=“000”;entity paidui is when “001”=> dout<=“001”;port(din: in std_logic_vector(2 downto 0);when “010”=> dout<=“010”;dout: out std_logic_vector(2 downto 0));when “011”=> dout<=“010”;end paidui;when others=> dout<=“100”;architecture beha of paidui is end case;begin end process;process(din)end beha;begin 仿真结果：

结果分析：

当输入为(5)10(101)2，即A=1，输出(100)24。当输入为(3)10(011)2，即，A=0,B=1。输出为(010)22。同理当输入为2时，输出也为2。实现了优先排队的功能。

内蒙古工业大学信息工程学院

二、实验心得体会

做完EDA实验，我感到受益匪浅。这不仅使我了解了EDA的实验系统，学习了MAX+PLUSⅡ软件的使用，掌握了基本的电路设计流程、方法以及技巧，更增强了我对EDA设计的兴趣。

在实验的过程中，老师又结合实际详细的教了我们VHDL语言的基本指令及编程方法，教我们熟悉了在PC机上运用MAX+PLUSⅡ软件和EPLD进行电路设计的设计和仿真过程。

之后，老师为我们布置了实验任务，开始，大家都不会编写程序，或是编出来的程序有很多错误，但是在老师的指导修改下，我们克服了困难，找到了问题所在，改正了错误，编出了正确的程序。但在软件使用及仿真的时候，大家都遇到了较大的困难，同学们都是第一次接触软件，而且软件都是纯英文，加上不熟悉使用流程，老师为我们了讲了使用方法之后大家还是不太懂，后来在同学们的互相讨论中，及个别问题请教老师后，终于也攻克了这一难关，得到了完美的仿真波形和结果。具备这些基本知识，相信为我今后的自主学习奠定了良好的基础。

第五篇：逻辑电路教案

高中物理选修3-1 《简单的逻辑电路》教学设计

一、教学目标

1．知识与技能

（1）知道三种门电路的逻辑关系、符号及真值表；

（2）会用真值表表示一些简单的逻辑关系；

（3）会分析、设计一些简单的逻辑电路。

2．过程与方法

（1）通过实例与实验，理解“与”、“或”、“非”逻辑电路中结果与条件的逻辑关系；

（2）通过简单的逻辑电路设计，体会逻辑电路在生活中的意义。

3．情感态度与价值观

（1）感受数字技术对现代生活的巨大改变，关注我国集成电路以及元器件研究的发展情况；

（2）体验物理知识与实践的紧密联系；

（3）学生在自主探究、交流合作中获得知识，体会学习的快乐。

二、教学重、难点

重点：三种门电路的真值表及符号。

难点：数字电路的意义。

三、教学工具：声控灯、三种门电路演示板

四、教学过程

（一）导入新课

演示：声控灯。

①接通电源，灯不亮。

②接通电源，拍手，灯不亮。

③接通电源，遮光，灯不亮。

④接通电源，遮光，拍手，灯亮。

师：像这样，现在很多电器中都包含了“智能”化逻辑关系，请同学们举例。

生：自动擦鞋机、干手机。

实现这些逻辑功能离不开?数字信号。

师介绍：

①数字信号：只有两个对立的状态，高电平“1”，低电平“0”。

②模拟信号：连续变化的电压信号。

高二物理组 施磊

教学札记

高中物理选修3-1

数字信号的“0”和“1”好比事件的“是”与“非”，而处理数字信号的电路——数字电路，就有了辨别“是”、“非”的逻辑功能。

这节课我们学习数字电路中最基本的逻辑电路——??门电路。

（二）进行新课

1．“与”门

师：门是一种条件开关，只有当输入信号满足一定条件时，门才能被打开，才有输出信号。

（1）投影：

引导学生分析开关A、B对电路的控制作用，体会“与”逻辑关系。

(当两个条件都满足时，结果才会成立)

（2）思考与讨论，让学生体会生活中的“与”逻辑关系。师：具有“与”逻辑关系的电路称为“与”门电路，简称“与”门。

（3）引导学生把图2．10-2结果与条件的关系用表格表示。

引导学生：把开关接通定义为“1”，断开定义为“0”；灯亮定义为“1”，灯熄定义为“0”，用数字语言描述上表：

高二物理组 施磊

高中物理选修3-1

师：这是“与”门的真值表，图2．10-2中A、B是有逻辑关系的机械开关，实用的门电路则是半导体材料制成的。

（4）“与”门的符号

（5）演示“与”门电路。

（6）声控灯的再讨论。

2．“或”门

（1）投影：

引导学生分析开关A、B对电路的控制作用，体会“或”逻辑关系(在几个控制条件中，只要有一个条件得到满足，结果就会发生)

（2）思考与讨论，让学生体会生活中的“或”逻辑关系。

师：具有“或”逻辑关系的电路称为“或”门电路，简称“或”门。

（3）引导学生把图2．10-6结果与条件的关系用表格表示。

高二物理组 施磊

高中物理选修3-1

引导学生：把开关接通定义为“1”，断开定义为“0”；灯亮定义为“1”，灯熄定义为“0”，用数字语言描述上表：

师：这是“或”门的真值表。

（4）“或”门的符号。

（5）演示“或”门电路。

3．“非”门

（1）学生沿用“与”门、“或”门的研究方法，理解“非”逻辑关系，写出“非”门的真值表，记住“非”门符号。

（2）师演示“非”门电路。

（3）自动擦鞋机的再讨论。

2．师：介绍集成电路的优点。让学生了解几个“或”门的集成电路和几个“非”门的集成电路的外引线图。

高二物理组 施磊

高中物理选修3-1

3．实例探究

教师引导学生完成对例题的分析和求解，通过实例分析加深对所学知识的理解。

4．作业：阅读科学漫步──集成电路。教学反思

高二物理组 施磊