第四章组合逻辑电路PPT课件

1、主要内容：主要内容： 组合逻辑电路的特点组合逻辑电路的特点 组合逻辑电路的分析方法和设计方法组合逻辑电路的分析方法和设计方法重点：重点： 组合逻辑电路的分析和设计方法组合逻辑电路的分析和设计方法难点：难点： 组合逻辑电路的设计组合逻辑电路的设计第四章 组合逻辑电路一、组合逻辑电路的功能特点一、组合逻辑电路的功能特点（什么是组合逻辑电路？）（什么是组合逻辑电路？）数字电路分为两大类：数字电路分为两大类：组合逻辑电路、组合逻辑电路、 时序逻辑电路时序逻辑电路电路在任意时刻产生的稳定输出仅仅取决于该时刻的各电路在任意时刻产生的稳定输出仅仅取决于该时刻的各输入值的组合，而与过去的输入值无关。输入值的组

2、合，而与过去的输入值无关。二、组合逻辑电路的结构特点二、组合逻辑电路的结构特点一般由门电路组成，不包含记忆元件（存储元件）；一般由门电路组成，不包含记忆元件（存储元件）；输出到输入间信号单向传输，无反馈回路。输出到输入间信号单向传输，无反馈回路。三、组合逻辑电路的功能表示方法三、组合逻辑电路的功能表示方法逻辑函数、真值表、逻辑图、卡诺图和波形图等。逻辑函数、真值表、逻辑图、卡诺图和波形图等。四、组合逻辑电路的分类四、组合逻辑电路的分类1、按逻辑功能分：、按逻辑功能分：2、按集成度分：、按集成度分：编码器、译码器、数据选择器等编码器、译码器、数据选择器等SSI、MSI、LSI、VLSI（逐级推导

3、法）（逐级推导法）1、根据逻辑图逐级写出输出函数表达式。、根据逻辑图逐级写出输出函数表达式。2、对输出函数表达式进行化简或变换。、对输出函数表达式进行化简或变换。卡诺图法卡诺图法公式化简法公式化简法 最简与或式最简与或式3、列出输出函数的真值表。、列出输出函数的真值表。4、从真值表或函数式的规律评述逻辑电路的功能。、从真值表或函数式的规律评述逻辑电路的功能。给定逻给定逻辑图辑图得到得到逻辑功能逻辑功能分析分析一、组合电路的一般分析步骤一、组合电路的一般分析步骤注意：输入、输出变量的排列顺序可能会影响其结注意：输入、输出变量的排列顺序可能会影响其结果的分析，一般按果的分析，一般按ABC或或Y3Y

4、2Y1的顺序排列；的顺序排列；4.1 组合逻辑电路分析组合逻辑电路分析4.1.1 分析方法概述分析方法概述（逐级推导法）（逐级推导法）例例1一、分析举例一、分析举例根据逻辑图从左至右根据逻辑图从左至右逐级写出输出函数表达逐级写出输出函数表达式式ABY 1ABAY 2ABBY 3ABBABAYYF 324.1.2 分析举例分析举例对输出函数表达式进对输出函数表达式进行化简或变换行化简或变换ABBABAYYF 32BABAF 列出真值表列出真值表ABF000110111100逻辑功能描述逻辑功能描述当输入信号当输入信号A A、B B相异时，输相异时，输出为高电平，出为高电平， A A、B B相同时

5、，相同时，输出为低电平。输出为低电平。（逐级推导法）（逐级推导法）例例2一、分析举例一、分析举例逐级写出输出函数表逐级写出输出函数表达式达式4.1.2 分析举例分析举例BCAPAPCBAPPPBCPCBPAP 35214321)(BCACBAPPF )(54对输出函数表达式进对输出函数表达式进行化简或变换行化简或变换列出真值表列出真值表逻辑功能评述逻辑功能评述由真值表可知，该电路仅当由真值表可知，该电路仅当A A、B B、C C取值同为取值同为0 0或同为或同为1 1时输时输出出F F的值为的值为0 0，其他情况下输出，其他情况下输出F F均为均为1 1。因此该电路的逻辑功。因此该电路的逻辑功

6、能是检查输入信号是否一致。通常称为能是检查输入信号是否一致。通常称为“不一致不一致”电路。电路。CABABCACBABCACBAF )()(ABCF00000101001110010111011101111110原电路原电路化简后的电路化简后的电路此电路更简单、清此电路更简单、清晰。晰。根据逻辑图写出根据逻辑图写出逻辑函数表达式逻辑函数表达式ABCBABAABS BABABABABAABBABAABS ABC 例例3一、分析举例一、分析举例化简输出逻辑函数表达式化简输出逻辑函数表达式列出真值表列出真值表ABSC0000011010101101功能评述功能评述由真值表可知，若将由真值表可知，若将

7、A、B分别作为一位二进制数，则分别作为一位二进制数，则S是是A、B相加的相加的“和和”，而，而C是相加产生的是相加产生的“进位进位”。该电路通常称作该电路通常称作“半加器半加器”。 Co逻辑符号：逻辑符号：BAF 1CIBAF )(2ABF 3CIBACIFF 1ABCIBAABCIBAFFCO )()(32例例4 分析如图所示组合逻辑电路分析如图所示组合逻辑电路根据逻辑图写出逻辑函数表达式并化简根据逻辑图写出逻辑函数表达式并化简CIABCOF0000000101010010111010001101101101011111若若A、B为两个输入的为两个输入的1位二进制数，位二进制数，CI为低位二

8、进制数相为低位二进制数相加的进位输出到本位的输入，则加的进位输出到本位的输入，则F为本位二进制数为本位二进制数A、B和和低位进位输入低位进位输入CI的相加之和，的相加之和，CO为为A、B和和CI相加向高位相加向高位的进位输出，该电路可以完成的进位输出，该电路可以完成1位二进制数全加的功能，位二进制数全加的功能，称为全加器。称为全加器。列出真值表列出真值表功能评述功能评述：进位信号是由低位向高位逐级传递的，速度不高。进位信号是由低位向高位逐级传递的，速度不高。CICoIC 逻辑符号：逻辑符号：【例例4 4】分析如图所示组合逻辑电路。已知电路输入分析如图所示组合逻辑电路。已知电路输入ABCDABC

9、D为为84218421码，说明该电路的功能。码，说明该电路的功能。根据逻辑图写出逻辑函数表达式根据逻辑图写出逻辑函数表达式DZDCYDCBXDCBAW )()(根据输出逻辑函数表达式列出真值表根据输出逻辑函数表达式列出真值表ABCDWXYZABCDWXYZ00000011010110000001010001101001001001010111101000110110100010110100011110011100功能评述功能评述由真值表可知，电路输出由真值表可知，电路输出WXYZ是一位十进是一位十进制数的余制数的余3码，即该电路是一个将码，即该电路是一个将8421码转换码转换成余成余3码的代码

10、转换电路。码的代码转换电路。练习练习1 1 用异或门实现下图电路功能的最简电路。用异或门实现下图电路功能的最简电路。练习练习2 2 分析如图所示组合逻辑电路。分析如图所示组合逻辑电路。（一）建立给定问题的逻辑描述（一）建立给定问题的逻辑描述给定逻给定逻辑功能辑功能画出画出逻辑图逻辑图设计设计（二）求出逻辑函数的最简表达式（二）求出逻辑函数的最简表达式（三）选择逻辑门类型并进行逻辑函数变换（三）选择逻辑门类型并进行逻辑函数变换（四）画出逻辑电路图（四）画出逻辑电路图4.2 组合逻辑电路设计组合逻辑电路设计组合逻辑电路的设计，就是根据问题要求完成的组合逻辑电路的设计，就是根据问题要求完成的逻辑功能

11、，求出在特定条件下实现该功能的逻辑逻辑功能，求出在特定条件下实现该功能的逻辑电路。电路。本章讨论采用小规模集成门电路构成组合逻辑电本章讨论采用小规模集成门电路构成组合逻辑电路的设计方法。路的设计方法。4.2.1 设计方法概述设计方法概述（一）建立给定问题的逻辑描述：（一）建立给定问题的逻辑描述： 1、分析设计要求，确定输入、输出信号及其因果关系。、分析设计要求，确定输入、输出信号及其因果关系。一、组合逻辑电路的一般设计步骤一、组合逻辑电路的一般设计步骤 2、设定变量，用字母表示有关的输入、输出信号。、设定变量，用字母表示有关的输入、输出信号。 3、状态赋值，用、状态赋值，用0、1表示信号的有关

12、状态。表示信号的有关状态。4、列真值表，根据因果关系列真值表。、列真值表，根据因果关系列真值表。（二）求出逻辑函数的最简表达式：（二）求出逻辑函数的最简表达式：由逻辑抽象出的真值表写出函数式。由逻辑抽象出的真值表写出函数式。（三）选择逻辑门类型并进行逻辑变换：（三）选择逻辑门类型并进行逻辑变换： 使用小规模集成门电路，如不限种类时，采用最简形式；使用小规模集成门电路，如不限种类时，采用最简形式； 如限制种类，要变换成与器件相适应的形式。如限制种类，要变换成与器件相适应的形式。（四）画出逻辑电路图。（四）画出逻辑电路图。卡诺图法卡诺图法公式化简法公式化简法 最简与或式最简与或式4.2.2 设计举

13、例设计举例设计一个设计一个3人人“多数表决电路多数表决电路”，用与非门实现该电路。，用与非门实现该电路。设设A A、B B、C C分别代表参加表决的分别代表参加表决的3 3个人，高电平表示赞成，个人，高电平表示赞成，低电平表示反对。用函数低电平表示反对。用函数F F表示表决结果，高电平表示决议表示表决结果，高电平表示决议通过，低电平表示决议被否决。按照少数服从多数的原则，通过，低电平表示决议被否决。按照少数服从多数的原则，列出该逻辑函数的真值表。列出该逻辑函数的真值表。ABCFABCF000010000010101101001101011111111、建立给定问题的逻辑描述建立给定问题的逻辑描

14、述 )7 , 6 , 5 , 3(),(mCBAFm3m5m6m7BCACABF BCACABF 2、求出逻辑函数的最简表达式求出逻辑函数的最简表达式 )7 , 6 , 5 , 3(),(mCBAF3、选择逻辑门类型并进行逻辑变换：选择逻辑门类型并进行逻辑变换：4、画出逻辑电路图。画出逻辑电路图。该电路可以选取四二该电路可以选取四二输入端与非门输入端与非门74LS0074LS00构成。构成。 74LS001A1B1Y2A2B2Y4B4A4Y3B3A3YVCCGND4.2.2 设计举例设计举例设计一个设计一个3人人“多数表决电路多数表决电路”，其中，其中A具有否决权，具有否决权，用与非门实现该电

15、路。用与非门实现该电路。设设A A、B B、C C分别代表参加表决的分别代表参加表决的3 3个人，高电平表示赞成，个人，高电平表示赞成，低电平表示反对。用函数低电平表示反对。用函数F F表示表决结果，高电平表示决议表示表决结果，高电平表示决议通过，低电平表示决议被否决。按照少数服从多数的原则，通过，低电平表示决议被否决。按照少数服从多数的原则，列出该逻辑函数的真值表。列出该逻辑函数的真值表。ABCFABCF000010000010101101001101011011111、建立给定问题的逻辑描述建立给定问题的逻辑描述 )7 , 6 , 5(),(mCBAFm5m6m7ACABF ACABF 2

16、、求出逻辑函数的最简表达式求出逻辑函数的最简表达式 )7 , 6 , 5(),(mCBAF3、选择逻辑门类型并进行逻辑变换：选择逻辑门类型并进行逻辑变换：4、画出逻辑电路图。画出逻辑电路图。该电路可以选取四二该电路可以选取四二输入端与非门输入端与非门74LS0074LS00构成。构成。 74LS001A1B1Y2A2B2Y4B4A4Y3B3A3YVCCGND【例例3 3】：某工厂有三条生产线，耗电分别为某工厂有三条生产线，耗电分别为1 1号线号线10kW10kW，2 2号号线线20kW20kW，3 3号线号线30kW30kW，生产线的电力由两台发电机提供，其中生产线的电力由两台发电机提供，其中

17、1 1号机号机20kW20kW，2 2号机号机40kW40kW。试设计一个供电控制电路，根据生。试设计一个供电控制电路，根据生产线的开工情况启动发电机，使电力负荷达到最佳配置。产线的开工情况启动发电机，使电力负荷达到最佳配置。 解：逻辑抽象解：逻辑抽象输入变量：输入变量：1 13 3号生产线以号生产线以A A、B B、C C表示，表示， 生产线开工为生产线开工为1 1，停工为，停工为0 0；输出变量：输出变量：1 12 2号发电机以号发电机以Y1Y1、Y2Y2表示，表示，发电机启动为发电机启动为1 1，关机为，关机为0 0；逻辑真值表逻辑真值表逻辑函数式逻辑函数式ABCCBABCACBAY 1

18、ABCCABCBABCACBAY 2卡诺图化简卡诺图化简 1 1 1 1ABC0100011110Y Y1 1 ABC0100011110Y Y2 2 1 1 1 1 1 ABCY 2ABCY 2CBABCBAY 1与或式：与或式：CBABCBAY 1与非与非式：与非与非式：逻辑电路图逻辑电路图 1 1 1 A B C & 1 Y1 & & & 1 Y2 与或式与或式 1 1 1 A B C & & Y1 & & & & Y2 与非与非式与非与非式【例例4 4】设计一个组合逻辑电路，该电路输入端接收两个设计一个组合逻辑电路，该电路输入端接收两个2位二进制数位二进制数A= A2A1 ,B=B2B1。当。当AB时，输出时，输出Z1，否则，否则Z0。两个两个2位二进制数位二进制数A A2A1 ，BB2B1,比较结果用比较结果用Z表表示。这是一个有示。这是一个有4个输入变量、个输入变量、1个输出函数的组合逻个输出函数的组合逻辑电路。辑电路。1、建立给定问题的逻辑描述、建立给定问