组合逻辑电路的设计方法课件

1、设计目的1、掌握用小规模集成电路设计组合逻辑电路的方法2、熟悉用中规模集成电路设计组合逻辑电路的方法设计原理 组合逻辑电路在任何时刻的输出仅仅 取决于该时刻的输入信号，而与这一时刻输入信号作用前电路原来的状态没有任何关系，其电路结构基本上由逻辑门电路组成，只有从输入到输出的通路，没有从输出反馈到输入的回路，这类电路没有记忆功能。组合逻辑的电路设计就是将实际的、有因果关系的的问题用一个较合理、经济、可靠的逻辑电路来实现。1、分析事件的因果关系，并用二值逻辑的0和1列出真值表2、把真值表转换为对应的逻辑函数3、根据电路的具体要求和器件的资源情况等因素选定器件的类型4、将逻辑函数化简或转化为与所选用

2、的器件类型相一致5、根据化简或变换后的逻辑函数，画出逻辑电路图6、根据逻辑电路图，用选定的器件实现具体的电路装置，并进行调试完成 组合逻辑电路设计过程通常是在理想情况下进行的，即假定一切器件均没延迟效应。但实际上并非如此，信号通过任何器件都需要有一个相应的时间。而且由于制造工艺上的原因，各器件的延迟时间的离散性很大，因此按照理想设计的组合逻辑电路，在实际过程中输入信号变化时有可能产生不正常现象，这就是通常所说的冒险现象。组合逻辑电路的冒险现象是一个重要的实际问题。当设计出一个组合逻辑电路后，首先应进行静态测试，即按真值表依次改变输入变量，测得相应的输出逻辑值，验证逻辑功能后，再进行动态测试，观

3、察是否存在冒险。如果电路存在冒险现象，但不影响电路的正常工作，就不需要采取消除冒险的措施，如果影响电路的正常工作，就必须采取措施加以消除用SSI(小规模集成电路）设计组合逻辑电路若设计一个一位二进制半加器，如图所示（1）半加器应有三个输入端和两个输出端 A、B分别为被加数和加数 S：相加的和 Co：是向高位的进位根据二进制加法规则列出真值表，如下表所示：（2）根据其真值表写出逻辑函数（3）设对半加器所用的器件类型有限制，只能用单一类型的与 非门，如74LS00(4)把S、CO的函数式转换与所用器件一致，即与非-与非的关系（5）根据与非-与非形式的逻辑函数，画出逻辑电路图，如图所示：因要用到5个

4、与非门，所以要选用两片74LS00芯片，并根据74LS00的引线排列，在逻辑图上标引线号，如G11表示第一个芯片的第一个门，输入引号为1和2，输入引号线为3.标线号为了便于接线。（6）测试逻辑电路功能，控制开关K1、K2，使输入端A、B在高低电瓶平之间转换，用两个显示灯显示输出S、Co端的电平，高电平输出时指示灯亮，低电平时不亮，填入表中，并与真值表进行比较，至此一位二进制半加器原理性设计已经完成（1）用集成二进制加法器不但可以实现两个二进制数的全加，而且还可以实现二进制数的全减、全乘、8421BCD码相加以及代码转化等现用四位集成二进制加法器设计一个四位二进制码转换成8421BCD码的电路，

5、设计思路如下： 列出四位二进制编码与8421BCD码的对照真值表，如下表所示：由上表可以看出来，当输入代码小于1010时，输出代码的低位与输入代码完全相同；当输入代码大于1010时，Yo和Do完全相同，但D3D2D1总比Y4Y3Y2Y1小3，所以，只要D3D2D1=101时加011，即可获得高位代码输出Y4Y3Y2Y1.所以可用一个4位二进制全加器集成电路来实现，如图所示：Selecthere to changetext,add textinformationclick here,Selecthere to changetext,D3D2D1=101判别电路是一个组合逻辑电路，其卡诺图如图所示

6、：由此可得：1、化简后表达式可以根据需要进行变换，变换成常用的与或与或形式、与非与非形式。再根据最终的取得的表达式，画出逻辑图。2、根据逻辑真值表,写出逻辑函数表达式,并用公式或卡诺图法进行化简,得出最简逻辑表达式。一般当输入变量较少时,可用卡诺图化简,会显得比较简单;而当输入变量较多(超5个)时,通常用公式法化简比较简单。3、在进行逻辑函数化简时,要注意两点:一是要充分利用约束条件化简,以得到最简的表达式;二是要结合具体的元器件类型,求得最佳逻辑函数表达式(不一定是最简表达式)。 在日常生活中组合逻辑电路的应用实例非常多，如体育中举重裁判的表决器、地铁电气列车的自动控制电路等。如何准确地分析已知逻辑电路的功能，关键是根据真值表能够用准确的语言把其功能全部概括出来。而如何设计出性能可靠优越的逻辑电路，关键在于根据题目