电路基础与集成电子技术 组合逻辑电路的设计

1、13.6 组合数字电路的设计13.6.1 用小规模集成电路进行设计13.6.2 用中规模集成电路进行设计13章 组合逻辑电路 2010.03 组合数字电路的设计就是根据设计的逻辑要求，将电路设计出来。 电路设计的逻辑要求可以有多种表达方式： 1. 文字说明; 2. 给出电路输出的波形图; 3. 给出真值表。 13.6.1.1 一灯二处控制电路 所谓一灯二处控制，就是二个开关A和B都可以控制这盏灯。要求开关A和B每改变一次状态，灯的亮或灭就改变一次。例如楼梯上的灯，设在二层之间的缓台的上方，在楼上通过开关B可以开或关灯，在楼下通过开关A也可以开或关灯，设计能实现这一功能的逻辑电路。 13.6.1

2、 用小规模集成电路进行设计13章 组合逻辑电路 2010.03这是一个组合数字电路，设计步骤如下。 1. 根据设计要求列出真值表 开关有二个状态，分别用“0”和“1”表示，A、B二个开关组合，共有四种状态，设一个初始状态灯是灭的（也可以设为亮的），根据题意可列出真值表，如表3-5所示。2. 根据真值表列出逻辑式并化简表13.11 比较单元真值表 A BF 0 0 1 0 0 1 1 11001 设初始状态A=B=0灯是亮的。灯亮用F=1表示，灯灭用F=0表示。 13章 组合逻辑电路 2010.033. 根据逻辑式画出逻辑图 A BF 0 0 1 0 0 1 1 11001亮灭灭亮图13.6.1

3、 接点开关控制电路 图13.6.2 一灯两处控制逻辑电路 13章 组合逻辑电路 2010.03 该电路采用异或逻辑也可以实现一灯二处控制的功能，见下图。根据前面的介绍可知，与逻辑相当触点的串联，或逻辑相当触点的并联。根据逻辑式 它相当触点和B触点的串联；触点和A触点的串联，然后二者再并联。所用的开关是两个单刀双掷开关，一个触点位是原变量，另一个触点位是反变量，每个开关应该有一个公共端和二个可转换的接触点。13章 组合逻辑电路 2010.0313.6.1.2 三变量一致电路的设计 设计一个三变量A、B、C一致电路，设三个变量相等时电路输出F=1，输出不等时输出F=0。1按逻辑要求列出真值表13章

4、 组合逻辑电路 2010.032由真值表写出逻辑式 将以上逻辑式进行变换，设 该电路只有当A=B=C=0和A=B=C=1时输出等于“1”。显然3画出逻辑图13章 组合逻辑电路 2010.03 13.6.1.3 代码转换电路的设计设计一个代码转换译码器，要求将余三码转换为BCD8421码。1按逻辑要求列出真值表十进制E3 E3 E1 E0D C B A0123456789 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0

5、 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1不使用的码 约束项13章 组合逻辑电路 2010.032由真值表写出逻辑式3 由真值表可知，有六项0000、0001、0010、1101、1110、1111，它们受到余三码编码条件的限制而不存在，或称之为受到约束，这六个最小项就是约束项，它们永远为“0”，即 由于约束项实际上并不存在，这样，约束项既可当“0”，也可当“1”，并不影响电路的逻辑功能，我们用或者这个符号表示约束项，这有利于化简。 将真值表中的余三

6、码作为输入变量，BCD8421码作为输出变量。写出输出关于输入的逻辑表达式，需要用4个卡诺图。 由卡诺图可得BCD8421码的逻辑表达式：13章 组合逻辑电路 2010.03图13.6.4 卡诺图13章 组合逻辑电路 2010.033对逻辑式进行简化和变换在画逻辑图时，将C式、D式变换如下。13章 组合逻辑电路 2010.034画出逻辑图图13.6.5 代码转换译码器逻辑图13章 组合逻辑电路 2010.0313.3.2.3 LED显示译码器的设计(1) 确定字形与编码的对应关系字形 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 (2)画出卡诺图13章 组合逻辑电路 2010.0

7、3(3)根据卡诺图写出逻辑式(4)根据逻辑式画出逻辑图13章 组合逻辑电路 2010.03 13.6.1.4 任意字形显示译码器电路的设计 设计一个显示译码器，采用共阳极数码管，每个笔划段电流小于8mA，显示的字型如图13.6.6所示。 图13.6.6 设计的显示字型1按逻辑要求列出显示字形的真值表 要显示的字型有个，确定控制变量数为三个，用A、B、C表示。三个控制变量可以控制个字型，多余的一个可以视为任意状态。采用共阳极LED数码管，笔划段加“1”代表该笔划段熄灭，笔划段加“0”代表该笔划段点亮，于是可以做出真值表。 13章 组合逻辑电路 2010.032由真值表填入卡诺图并写出逻辑式13章

8、 组合逻辑电路 2010.0313章 组合逻辑电路 2010.03图13.6.8 LED显示译码器的逻辑图13章 组合逻辑电路 2010.0313.6.2 用中规模集成电路进行设计13.6.2.1 用二进制译码器实现任意组合逻辑电路1 0 0mi用三变量二进制译码器74LS138实现一个全加器。 13章 组合逻辑电路 2010.03 可以用数据选择器实现组合逻辑电路，因为数据选择器是一个mi的电路结构。在用MUX实现组合数字电路时，分二种情况，一是MUX选择变量的数目与要实现的组合电路的变量数相同；二是选择变量的数目要少于组合电路的变量数。 下面通过事例来说明用MUX构成组合数字电路的方法。先

9、看选择变量的数目与要实现的组合电路的变量数相同的情况。用MUX实现下列组合逻辑函数： =m6+ m7+ m0+ m2+ m4 =m0+ m2+ m4+ m6+ m713.6.2.2 用数据选择器实现任意组合逻辑电路 1. 输入逻辑变量数目与选择变量相同13章 组合逻辑电路 2010.03采用八选一数据选择器 存在的最小项就在数据输入端接“1”；不存在的最小项接“0”。13章 组合逻辑电路 2010.03 用四选一数据选择器的情况 从三个变量中挑选哪两个选择变量，有时结果简单的程度会不同。反相器进行第一级译码MUX进行第二级译码 2. 输入逻辑变量数目多于选择变量13章 组合逻辑电路 2010.

10、03四位全加器做代码转换用。Di Ci Bi Ai DO CO BO AO 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 Di Ci Bi Ai + 0000 = OUTDi Ci Bi Ai + 0011= OUTBCD8421码BCD5421码13.6.2.3 用4位全加器设计代码转换电路13章 组合逻辑电路 2010.03CACBD从而完成了BCD8421码至BCD5421码的转换。 13章 组合逻辑电路 2010.03 通过上述中规模集成电路设计组合逻辑电路的举例，可以看出它有许多优点。 一是在一些场合不必进行逻辑函数的化简； 二是理论上可以设计出任意的组合逻辑电路； 三是设计出来的电路简单，占用印制电路板面积小