数字逻辑电路第4章组合逻辑电路-3

1、第第4章章 组合逻辑电路组合逻辑电路 第第4章章 组合逻辑电路组合逻辑电路 4.1 组合逻辑电路的特点和分析方法组合逻辑电路的特点和分析方法 4.2 常用的组合逻辑电路常用的组合逻辑电路4.3 组合逻辑电路的设计方法组合逻辑电路的设计方法4.4 组合逻辑电路中的竞争组合逻辑电路中的竞争-冒险冒险 第第4章章 组合逻辑电路组合逻辑电路 4.3 组合逻辑电路的设计组合逻辑电路的设计 4.2.1 组合逻辑电路的特点 逻辑电路可以分为两大类:组合逻辑电路和时序逻辑电路。组合逻辑电路是比较简单的一类逻辑电路,它具有以下特点: (1)从电路结构上看,不存在反馈,不包含记忆元件。 (2)从逻辑功能上看,任一

2、时刻的输出仅仅与该时刻的输入有关,与该时刻之前电路的状态无关。 第第4章章 组合逻辑电路组合逻辑电路 4.2.3 组合逻辑电路的设计 设计组合逻辑电路,就是要根据给定的逻辑功能要求,求出逻辑函数表达式,然后用逻辑器件去实现所得逻辑函数。实现组合逻辑电路所用的逻辑器件可分为三大类:基本门电路、MSI组合逻辑模块、可编程器件。第第4章章 组合逻辑电路组合逻辑电路 4.3.1 简单电路的设计1. 逻辑抽象分析因果关系，确定输入/输出变量定义逻辑状态的含意（赋值）列出真值表2. 从真值表写出逻辑函数式3. 选定器件的类型4. 根据所选器件：对逻辑式化简（用门） 变换（用MSI） 或进行相应的描述（PL

3、D）5. 从逻辑式画出逻辑图4.3 组合逻辑电路的设计方法组合逻辑电路的设计方法第第4章章 组合逻辑电路组合逻辑电路 【例4.4】 设计一个有三个输入、一个输出的组合逻辑电路,输入为二进制数。当输入二进制数能被3整除时,输出为1,否则,输出为0。 解:设输入变量为A、B、C,输出变量为Z。根据逻辑功能要求,列出的电路的真值表如表24所示,画出的卡诺图如图211所示。由卡诺图得到的输出Z的表达式如下:ZABCABCABCABCABC 根据上面表达式可以得到图212(a)和图212(b)的两种不同实现。第第4章章 组合逻辑电路组合逻辑电路 表44 电路的真值表 A B CZ0 0 00 0 10

4、1 00 1 11 0 0 1 0 11 1 01 1 110010010第第4章章 组合逻辑电路组合逻辑电路 图411 函数Z的卡诺图 ABC0001111100111第第4章章 组合逻辑电路组合逻辑电路 图412 例4.4的逻辑图 &1Z111(a)ABC&1Z11(b)AB1C第第4章章 组合逻辑电路组合逻辑电路 设计举例：设计举例：设计一个三人表决逻辑电路，规定必须有两人以上同意，方案方可通过。1. 抽象 三人态度为A、B、C，且1状态代表同意，0状态代表不同意。表决结果以Z表示，且1为提案通过，0为未通过。2. 写出逻辑表达式输入变量输出ABCZ00000010010

5、001111000101111011111ABCCABCBABCAZ 第第4章章 组合逻辑电路组合逻辑电路 BCACABZ )()()( )( BCACABBCACABZABCCABCBABCAZ 第第4章章 组合逻辑电路组合逻辑电路 采用中规模集成的常用组合逻辑电路设计采用中规模集成的常用组合逻辑电路设计）（）（）（），），正常工作状态下（正常工作状态下（013012011010(1AADAADAADAADYS 即可。即可。、两式对照，只需两式对照，只需）（写成上式对应的形式：写成上式对应的形式：10)(1)()(0 321001 DADADDCABABCCBACBACBABCCABCBAB

6、CAZ第第4章章 组合逻辑电路组合逻辑电路 至与非门即可。至与非门即可。接接、，并将，并将、按照上式，只需按照上式，只需765301276537653)( mmmmCABAAAmmmmmmmmABCCABCBABCAZ 采用中规模集成的常用组合逻辑电路设计采用中规模集成的常用组合逻辑电路设计ABCCABCBABCAZ 第第4章章 组合逻辑电路组合逻辑电路 4.3.2 复杂电路的设计采用层次化的设计方法1. 将整个逻辑电路划分成若干个比较大的顶级模块。2. 再将其逐级划分成更小的模块，直到划分为能够实现的、规模较小的底层模块电路为止。实现方式1. 自顶向下2. 自底向上 第第4章章 组合逻辑电路

7、组合逻辑电路 2. 用与非门设计组合逻辑电路 我们知道,与、或、非是最基本的三种逻辑运算,任何一个逻辑函数都可以用这三种运算的组合来表示。也就是说,任何一个逻辑函数都可以用与门、或门、非门这三种门电路来实现。利用与非门,通过简单的连接转换,可以很容易地构造出与门、或门和非门,如图413所示。因此,任何一个逻辑函数都可以用与非门来实现,由于这一原因,与非门获得了广泛的应用。第第4章章 组合逻辑电路组合逻辑电路 图413 用与非门构造与门、或门和非门 &AZA AA ZA1A&AZAB BA ZA&BAB&B&AZBA BA ZA1BABB&第第4章

8、章 组合逻辑电路组合逻辑电路 用与非门设计、实现组合逻辑电路时,可以根据求得的函数最简与或表达式,先画出用与门、或门和非门实现的电路,然后再用与非门去替代。而常用的做法是将最简与或表达式转换为与非与非表达式,直接用与非门去实现逻辑电路。 用与非门设计和实现组合逻辑电路的一般步骤如下:第第4章章 组合逻辑电路组合逻辑电路 （1）分析逻辑功能要求,确定输入/输出变量。 （2）列出真值表。 （3）用逻辑代数公式或卡诺图求出逻辑函数的最简与或表达式。 （4）通过两次求反,利用摩根定律将最简与或表达式转换为与非与非表达式。 （5）用与非门实现所得函数。 第第4章章 组合逻辑电路组合逻辑电路 图414 卡诺图 ABCD0001111011100011110111第第4章章 组合逻辑电路组合逻辑电路 【例4.5】 设计一个组合逻辑电路,输入是四位二进制数ABCD,当输入大于等于9而小于等于14时输出Z为1,否则输出Z为0。用与非门实现电路。 解:本电路有四个输入变量A、B、C、D和一个输出变量Z。根据逻辑功能的要求,可以列出如表25所示的真值表,再画出如图214所示的卡诺图。 由卡诺图可以得到输出Z的最简与或表达式为Z=ABD+ABC+ACD第第4章章 组合逻辑电路组合逻辑电路 表45 例4.5