第3单元组合逻辑电路分析与设计

第3单元组合逻辑电路分析与设计第一页，共30页。教学目标：1．掌握组合逻辑电路的基本特点;2．掌握组合逻辑电路的设计方法。

第二页，共30页。3.1概述数字电路系统组成简图第三页，共30页。在实际应用中，往往需将若干个门电路组合起来实现不同的逻辑功能，这种电路是逻辑电路。

组合逻辑电路的典型框图如图3.10。它可用如下的逻辑函数来描述，即：Fi=fi(X0，X1，…，Xn)(i=1,2,…,m)组合逻辑电路的构成组合逻辑电路框图第四页，共30页。所谓分析，指的是逻辑分析，即根据已知的逻辑电路找出电路的输入和输出之间的逻辑关系，最后得到电路的功能。3．4．1组合逻辑电路的分析方法第五页，共30页。1．组合逻辑电路分析的一般步骤：组合逻辑电路表达式化简真值表简述逻辑功能组合逻辑电路的分析步骤第六页，共30页。2.组合电路分析例3.13

一个双输入，双输出端的组合逻辑电路如图3.12所示，分析该电路的功能。

解：（1）逐级写出表达式

逻辑图第七页，共30页。例3.13的真值表输入输出ABSC0000011010101101（2）化简

(3)写出真值表

根据化简后的表达式写出真值表。

2.组合电路分析第八页，共30页。（4）简述其逻辑功能。2.组合电路分析A、B表示两个1位二进制的加数，S是它们相加的本位和，C是向高位的进位。这种电路可用于实现两个1位二进制数的相加，它是运算器中的基本单元电路，称为半加器。

第九页，共30页。例3．14分析下图所示电路的逻辑功能。

解：（1）写表达式并化简。

例3.14逻辑电路图第十页，共30页。（2）列真值表（3）简述其逻辑功能由真值表可知，电路三个变量一致时，输出F为1；三个变量不一致时，输出为0。所以该电路称为“不一致电路”。

想一想：若需要知道别人设计好的数字电路图的逻辑功能时，怎么办？

第十一页，共30页。3.4.2组合逻辑电路的设计1．组合逻辑电路设计的步骤逻辑问题逻辑真值表逻辑表达式化简并根据提供的器件变换表达式逻辑电路图组合逻辑电路设计步骤组合逻辑电路的设计就是根据给定的逻辑问题，画出实现这一逻辑功能的逻辑电路

第十二页，共30页。2．组合逻辑电路设计举例例3.15：设计一个三人表决电路，结果按“少数服从多数”的原则决定。要求分别用与或门和与非门实现。解：（1）根据设计要求建立该逻辑函数的真值表。设三人的意见为变量A、B、C，表决结果为函数L。对变量及函数进行如下状态赋值：对于变量A、B、C，设同意为逻辑“1”；不同意为逻辑“0”。对于函数L，设事情通过为逻辑“1”；没通过为逻辑“0”。

真值表第十三页，共30页。（2）由真值表写出逻辑表达式：

（3）化简.

第十四页，共30页。（4）画出逻辑图.如果要求用与非门实现该逻辑电路，就应将表达式转换成与非—与非表达式：画出逻辑图如图所示。

第十五页，共30页。（2）列逻辑真值表。由于每一时刻只有一个输入端，所以输入组合只有8组，而不用列28次输出组合。第十六页，共30页。例3.16：设计一个8输入3输出的二进制编码电路，即8-3线编码器。要求，每一时刻只有一个输入键接通高电平，即为“1”，当不同的输入键为“1”时，会有一个对应二进制码输出。解：（1）在实际问题变成逻辑问题。设8个输入表示为I0~I7，对应3个输出Y0~Y2的二进制码和输入端的下标数码相一致。2．组合逻辑电路设计举例第十七页，共30页。(3)写出相应的表达式。2．组合逻辑电路设计举例（4）画出逻辑电路图。想一想：一种实际问题，只要能够转变为逻辑问题，并列出真值表，是否就可以得到与或式？也一定可以用逻辑电路来实现？

第十八页，共30页。本单元学习指导

组合逻辑电路的逻辑功能特点：组合逻辑电路任一时刻的输出，取决于该时刻各输入状态的组合，而与电路的原状态无关。其电路结构特点：由门电路构成，电路中既无记忆单元，且由输出到各级门的输入也无任何反馈线。

设计逻辑函数要进行化简，逻辑函数的化简有两种方法：公式法和卡诺图法。公式法化简的优点是不受任何条件限制，但要求使用者能熟练运用各种公式和规则，而且还需要一定的运算技巧和经验。卡诺图化简的优点是简单、直观，而且有一定的步骤可循，但变量数太多时，也将失去了机械、直观的优点。

第十九页，共30页。

各种组合逻辑电路在功能上千差万别，但其分析方法和设计方法都是共同的。掌握了一般的分析方法，可得知任何给定电路逻辑功能；掌握基本的设计方法，就可据已知的实际要求设计获得相应的逻辑电路。

本单元学习指导

第二十页，共30页。实验三

组合逻辑电路设计之密码锁、8线-3线编码器

一．实验目的

1．掌握组合逻辑电路的设计方法。2．用实验验证设计电路的逻辑功能。3．掌握编码的概述，为后继内容做准备。

第二十一页，共30页。二、实验仪器和设备

1．LCN-1数字电子技术实验箱2．74LS20（双四输入TTL与非门）

一块3．74LS00（双二输入TTL与非门）

一块4．74LS21（双四输入与门）

一块5．万用表及钳子等工具第二十二页，共30页。三、实验内容

1．设计一个数字密码锁电路

设计网络示意图如图所示.开锁信号输出报警信号输出控制输入代码输入ABCD第二十三页，共30页。

下图是密码为1001的密码锁的参考电路。其中，A、B、C、D是四个二进制代码输入端，E为开锁控制输入端。

第二十四页，共30页。（1）根据要求，设定输入输出变量的个数，并根据电路的逻辑确定两者之间的对应关系，列出真值表，写出逻辑表达式，画出实验电路图。（2）搭试电路进行验证。利用数字电子技术实验箱提供工作所需电源、脉冲信号。F1、F2的由数字电子技术实验箱上的两个发光二极管配合喇叭监测配合喇叭，当发光二极管（LED）亮，则表示接发光二极管的输出端为高电平；发光二极管不亮，则表示接发光二极管的输出端为低电平，不能开锁时，要求喇叭发出报警声。

实验要求如下：第二十五页，共30页。2．设计一个编码器电路

要求8个输入端对应于不同3位的二进制码输出。3位输出可以接三个指示灯，由二进制组合来表示，也可以按权位的高低按序接到实验箱的8字显示的8421码的其中4、2、1三个端，然后在对应每个输入端时的输入时有相对应的数字输出，如定义为3的按钮接通时输出为011，经译码显示为3。

第二十六页，共30页。四、实验报告要求

1．写出真值表；2．画出实验电路图；3．说明实验原理；4．画出编程器的电路结构并说明其工作现象和工作原理。

第二十七页，共30页。五、想想做做

制作自动售货冷饮机。要求：该冷饮机吸能接收5角或1元的硬币。该冷饮机售冷饮价格为1元。一次投