41概述42组合逻辑电路的分析与设计ppt课件

1、第第4章章 组合逻辑电路组合逻辑电路 4.1 概述概述 4.2 组合逻辑电路的分析与设计组合逻辑电路的分析与设计 4.3 常用组合逻辑集成模块及其运用常用组合逻辑集成模块及其运用 4.4 组合逻辑电路的竞争与冒险组合逻辑电路的竞争与冒险4.1 概述概述逻辑电路逻辑电路组合逻辑电路：组合逻辑电路：时序逻辑电路：时序逻辑电路：该电路在任一时辰的输出仅取决于该该电路在任一时辰的输出仅取决于该时辰的输入，而与过去的输入无关。时辰的输入，而与过去的输入无关。该电路在任一时辰的输出不仅取决于该该电路在任一时辰的输出不仅取决于该时辰的输入，而与过去的输入有关。时辰的输入，而与过去的输入有关。没有记忆功能没有

2、记忆功能有记忆功能有记忆功能4.2 组合逻辑电路的分析与设计组合逻辑电路的分析与设计 4.2.1 组合逻辑电路的分析方法组合逻辑电路的分析方法 1. 组合逻辑电路的分析步骤组合逻辑电路的分析步骤(1) 根据知逻辑电路图写出最简逻辑表达式；根据知逻辑电路图写出最简逻辑表达式；逻辑逻辑电路电路 输入输出之间输入输出之间的逻辑关系的逻辑关系(2)根据化简后的逻辑表达式列出真值表；根据化简后的逻辑表达式列出真值表；(3) 由真值表分析其逻辑功能。由真值表分析其逻辑功能。2. 组合逻辑电路分析举例组合逻辑电路分析举例 例例4.2.1 分析如下图的组合逻辑电路。分析如下图的组合逻辑电路。 F11C&

3、;ABC&BAF1解解1写出输出函数写出输出函数F的逻辑表达式并化简：的逻辑表达式并化简：L1L2L3ABCCABCBABCAF图图4.2.2ABCL1=AF1=AABCL2=BF1=BABCL3=CF1=CABCF1=F=L1+L2+L3)(CBAABCABCCABCBABCAF函数式化简函数式化简2列写真值表列写真值表 从上面的逻辑函数式中从上面的逻辑函数式中还不能立刻看出该电路的逻还不能立刻看出该电路的逻辑功能和用途。辑功能和用途。CBAABCCBAABC00001111A B C F001100110101010100000011A B C F00001111001100110

4、101010110000001 由真值表可知，只需当由真值表可知，只需当输入变量输入变量A、B、C一样时，一样时，即全为即全为0或全为或全为1时，输出才时，输出才为为1。输入变量不一致时输。输入变量不一致时输出为出为0。故可用这个电路来。故可用这个电路来判别输入信号能否一致，普判别输入信号能否一致，普通称为通称为“一致电路。一致电路。3阐明功能阐明功能 经过分析可见，原来电路用经过分析可见，原来电路用5个门实现，经个门实现，经化简后可用化简后可用3个门实现。如下图。个门实现。如下图。F1ABC &1 图图4.2.3CBAABCF例例4.2.2 分析如下图组合逻辑电路的逻辑功能。分析如下

5、图组合逻辑电路的逻辑功能。解解:1根据所给电路写根据所给电路写出输出函数逻辑表达式出输出函数逻辑表达式 X3F3F2X3X2F1X1X2F0X1X0F3=X3 F2=X3 X2F1=X2 X1 F0=X1 X02列出真值表列出真值表X3 X2 X1 X0 F3 F2 F1 F0000000001111111100001111000011110011001100110011010101010101010100000000111111110000111111110000001111000011110001100110011001103阐明功能阐明功能该电路把二进制该电路把二进制码转换格雷码。码转换

6、格雷码。 F3=X3 F2=X3 X2F1=X2 X1 F0=X1 X0例例4.2.3 试分析如下图电路的逻辑功能，并指出试分析如下图电路的逻辑功能，并指出该电路的用途。该电路的用途。F&ABAC&A&B&BCC ABACABABBCABBACABCCBAABCCBA 图图4.2.4CBACBAABCCBACBA2填写真值表填写真值表 由于逻辑函数由于逻辑函数F已展成最小项已展成最小项规范表达式，所以可直接写出真值规范表达式，所以可直接写出真值表，如右表所示。表，如右表所示。 0000A B C F00001111001100110101010111111写出逻

7、辑表达式写出逻辑表达式CBACBAABCCBA F=ABC1111A B C F000011110011001101010101000011113逻辑功能分析逻辑功能分析 输入变量取值中输入变量取值中1的个数为的个数为奇数时，输出奇数时，输出F为为1。该电路的。该电路的逻辑功能为三变量奇校验电路。逻辑功能为三变量奇校验电路。 在数字设备中在数字设备中, ,由于存在干扰由于存在干扰, ,在代码的产生、在代码的产生、变换和传输中能够会发生过失。变换和传输中能够会发生过失。即有的即有的“1 1错成错成“0 0，或者是，或者是“0 0错成错成“1 1。110010110010110011110011“

8、1 1的个数的个数 奇数奇数偶数偶数0101010100010001偶数偶数奇数奇数为检测传输过程中的过失为检测传输过程中的过失, 常用技术是奇偶检测码常用技术是奇偶检测码CBAABCCBACBAFCBABACABBA）（）（CBACBA）（ CBAFABC图图4.2.51.实现组合逻辑电路设计时，基于选用器件的不同，实现组合逻辑电路设计时，基于选用器件的不同，有着不同的设计方法，普通的设计方法有：有着不同的设计方法，普通的设计方法有：2) 用中规模集成电路用中规模集成电路MSI功能模块功能模块实现组合逻辑电路；实现组合逻辑电路；3) 用大规模集成电路，即编程逻辑器件用大规模集成电路，即编程逻

9、辑器件PLD，用编程软件来实现组合逻辑设计。，用编程软件来实现组合逻辑设计。4.2.2 组合逻辑电路的设计组合逻辑电路的设计1)用小规模集成电路用小规模集成电路SSI，即集成门电路，即集成门电路，采用数字设计的经典方法来设计组合逻辑电采用数字设计的经典方法来设计组合逻辑电路；路；2. 组合逻辑电路的设计步骤为：组合逻辑电路的设计步骤为： (3) 根据所选器件类型，进展函数表达式根据所选器件类型，进展函数表达式变换变换 ，并画出逻辑电路图。，并画出逻辑电路图。 (1)将文字描画的逻辑命题变换为真值表；将文字描画的逻辑命题变换为真值表；(2) 写出逻辑函数表达式并化简；写出逻辑函数表达式并化简；用

10、小规模集成电路用小规模集成电路SSI，即集成门电路，即集成门电路3. 组合逻辑电路的设计举例组合逻辑电路的设计举例 例：某培训班进展结业考试。有一名主评判员，例：某培训班进展结业考试。有一名主评判员，两名副评判员。在评判时，按照少数服从多数原两名副评判员。在评判时，按照少数服从多数原那么，而且其中一名必需是主评判员，才可经过。那么，而且其中一名必需是主评判员，才可经过。试用与非门构成逻辑电路实现此评判规定。试用与非门构成逻辑电路实现此评判规定。解：解：1根据要求，设定三个输入变量根据要求，设定三个输入变量A、B、C A表示主评判员表示主评判员 ；B、C表示副评判员；表示副评判员；“1表示以为合

11、格；表示以为合格；“0表示以为不合格。表示以为不合格。设定输出变量设定输出变量F；“1 表示考试经过，表示考试经过，0表示不经过。表示不经过。列写真值表列写真值表 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1A B C F00000111F= ABC+ABC+ABCABC+ABC+ABC=+ABC=AC(B+B) +AB(C+C)=AC +AB(2) 写出逻辑函数表达式并化简；写出逻辑函数表达式并化简；ABC111 ABC & & F &(3) 根据所选器件类型，进展函数表达式变换根据所选器件类型，进展函数表达式变换 ，

12、并画出逻辑电路图。并画出逻辑电路图。 F= AC+AB =AC +AB=AC AB例：例： 某班有某班有10名学生，学号为：名学生，学号为：0，19，用，用4位二进制数位二进制数ABCD其中其中A为最高位进展编号，分别为为最高位进展编号，分别为0000，0001，0010，1001。规定学号为。规定学号为37号的学生才允许进实验室，试号的学生才允许进实验室，试用与非门设计判别能否进实验室的用与非门设计判别能否进实验室的组合逻辑电路。组合逻辑电路。(1)将文字描画的逻辑命题变将文字描画的逻辑命题变换为真值表；换为真值表；解：解：定义输入输出变量，并列真值表定义输入输出变量，并列真值表输入变量：输

13、入变量：A,B,C,D在题中已明确；在题中已明确； 输出变量：输出变量：F； “1表示可以进入表示可以进入 “0表示不能进入表示不能进入 00000 A B C D F00000000111111110000111100001111001100110011001101010101010101011111111111ABCDF= CD +BF=m(3,4,5,6,7) +d (10,11,12,13,14,15)(2) 写出最简逻辑函数表达式；写出最简逻辑函数表达式； DCB & & F &F=CD +B=CD B (3) 根据所选器件类型，进展函数表达根据所选器件类型，

14、进展函数表达式变换式变换 ，并画出逻辑电路图。，并画出逻辑电路图。 (4)讨论讨论 在上述设计中，我们运用无关项化简时，将无在上述设计中，我们运用无关项化简时，将无关项关项m10、 m12、 m13 、 m14、m15均作均作1运用，显然，运用，显然，当输入当输入1010、1100等这些项时，等这些项时， F就会等于就会等于1，所以把，所以把用这种设计方用这种设计方 法设计的电路叫做法设计的电路叫做“不回绝伪码电路。不回绝伪码电路。假设在设计时，把无关项均作为假设在设计时，把无关项均作为“0来对待，便得到来对待，便得到“回绝伪码输入的电路。回绝伪码输入的电路。11111ABCDF=ACD+AB

15、11111ABCDF= CD +B 例：设计一个将例：设计一个将8421码转换成码转换成余三码的电路，用与非门实现。余三码的电路，用与非门实现。(1)将文字描画的逻辑命题将文字描画的逻辑命题变换为真值表；变换为真值表；解：解：输入变量：输入变量：ABCD表示表示8421BCD码；码； 输出变量：输出变量： Y4Y3Y2Y1 表示余三码；表示余三码；A B C DY4Y3Y2Y100000111110111100001100110011010101010100000000011111111000011110000111100110011001100110101010101010101伪伪码码A

16、B C DY4Y3Y2Y100000111110111100001100110011010101010100000000011111111000011110000111100110011001100110101010101010101伪码(2) 写出最简逻辑函数表达式；写出最简逻辑函数表达式；00000111 11 ABCDY4=A+BD+BCY4Y3=BD+BC+BCDY2=CD+CDY1=D(3) (3) 画出逻辑电路图。画出逻辑电路图。 1 1& &111 1& & &1 11 1Y4Y3Y2Y1ABCDY4=A+BD+BCY2=CD+CDY1=D

17、DYDCYDCBYBCBDABCBDAY 1234)(Y3=BD+BC+BCD输出输出8421码码输入余输入余3码码0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 10 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 0L3 L2 L1 L0A3 A2 A1 A0例：设计一个将余例：设计一个将余3 3码变换成码变换成84218421码的组合逻辑电路。码的组合逻辑电路。解：解：1根据标题要求，列出真值表：根据标题要求，列出真值表：3LA1A3A2A001000000012LA1A3A2A0000100111001