第3章-组合逻辑电路课件

第3章组合逻辑电路的分析和设计1组合逻辑电路的分析2组合逻辑电路的设计3组合逻辑电路的竞争与冒险概述2、特点:某一时刻的输出状态仅由该时刻电路的输入信号决定,而与该电路在此输入信号之前所具有的状态无关。1、组合逻辑电路：用各种门电路组成的，用于实现某种功能的复杂逻辑电路。A1A2AnL1L2Lm组合逻辑电路（i=1、2、…、m）电路结构特点：（1）输出、输入之间没有反馈延迟通路。（2）电路中不含记忆单元。3.1组合逻辑电路的分析二、步骤1、

根据给定的逻辑电路图，写出逻辑表达式。2、

化简逻辑函数表达式。3、

根据化简以后的逻辑表达式列出真值表。4、

分析该电路所具有的逻辑功能。5、对电路进行评价或改进。

一、目的：对一个已知的逻辑电路，找出其输出与输入之间的逻辑关系，用逻辑函数描述它的工作，评定它的逻辑功能。

化简得出结论（逻辑功能）。组合逻辑电路图写出逻辑表达式例1：&&&&ABYABAABBABY=AABBAB=AAB+BAB=AAB+BAB=AB(A+B)=(A+B)(A+B)=0+AB+AB+0异或门组合逻辑电路的分析=AB+AB例2：M=1(高电平）：Y=AM=0(低电平）：Y=B本图功能：二选一电路。数据选择器B&&&AMY1Y=AMBM=AM+BM组合逻辑电路的分析ABCZ00000101001110010111011101101001例3：组合逻辑电路的分析ACZCAABBBC&&&&&&&Z6Z5Z4Z2Z3Z1功能分析：输入有奇数个1时，输出为1，否则输出为0，该电路为奇偶校验器若用异或门去实现该电路，只需两个异或门。例4：组合逻辑电路的分析该电路为一个简单的二进制译码器&&B&&&&AZ1Z0Z2Z31000010000100001ABZ0Z1Z2Z3000110110123例4：组合逻辑电路的分析仅当A、B、C相同时，输出为1，否则，输出为0。电路具有检查输入信号是否一致的功能——不一致电路&≥1B&&&AP1ZP2P3ABCCP4ABCZ000001010011100101110111100000013.2组合逻辑电路的设计方法步骤:根据题意列真值表逻辑式化简卡诺图化简画逻辑电路图写最简逻辑式组合电路的设计是根据给定的逻辑功能要求，找出用最少的逻辑门来实现该逻辑功能的电路。例1设计一个三人表决逻辑电路，要求:三人A、B、C各控制一个按键，按下为“1”，不按为“0”。多数（2）按下为通过。通过时L＝1，不通过L＝0。用与非门实现。LABC+5V要设计的逻辑电路ABCL00000010010001111000101111011111ABC0000111110111100002、用画卡诺图化简L=AC+BC+AB3、写出最简“与或”式1、列真值表BCACAB4、用与非门实现逻辑电路L=AB+AC+BC=AB•AC•BC&&&&ABCL&例2:

设计一个举重裁判表决器。设举重有三个裁判，一个主裁判和两个副裁判。杠铃的完全举起由每一裁判按一下自己前面的按钮来确定。只有当两个裁判（其中必须有主裁判）判明成功，表示成功的灯才亮。试设计该电路。设：

A——主裁判，B，C——副裁判，Z——“成功”与否

ABCZ00000101001110010111011100000111ACBZ=AB+AC111例2:

设计一个举重裁判表决器。设举重有三个裁判，一个主裁判和两个副裁判。杠铃的完全举起由每一裁判按一下自己前面的按钮来确定。只有当两个裁判（其中必须有主裁判）判明成功，表示成功的灯才亮。试设计该电路。设：

A——主裁判，B，C——副裁判，Z——“成功”与否

111ACBZ=AB+ACZCABA&&≥1例3:

交通灯故障监测逻辑电路的设计。红灯R黄灯Y绿灯G单独亮正常黄、绿同时亮正常其它情况不正常RYG单独亮正常黄、绿同时亮正常其他情况不正常RYG00001111101111Z=RYG+RG+RYRYGZ000100100100011010001011110111111、列真值表2、卡诺图化简RYRG3、写最简逻辑式设：灯亮为“1”，不亮为“0”，正常为“0”，不正常为“1”。例24、用基本逻辑门构成逻辑电路RYG&111&&1Z若要求用与非门构成逻辑电路呢？Z=RYG+RG+RY5、用与非门构成逻辑电路=RYG+RG+RY=RYG•RG•RYZ=RYG+RG+RYRYG&111&&Z&例4:列车车站的发车优先顺序为：特快、直快、慢车。在同一时间里，车站里只能开出一班列车，即车站只能给出一班列车的开车信号。设计一个满足上述要求的电路。

特快直快慢车A

B

C红黄绿ZAZBZC000001010011100101110111000001010010100100100100ACB1111ACB1111&&ZCZBZA例5:人类有四种基本血型A、B、AB、O型，输血者和受血者的血型必须符合一定的原则（如图），试用与非门设计一个检验输血者和受血者血型是否符合的电路。输血者血型受血者血型ABBBAAABOO输血者的血型用ab表示，受血者的血型用cd表示。00——A型01——B型10——AB型11——O型符合规定——1不符合规定——00000010111111010例5:输血者血型受血者血型ABBBAAABOO输血者的血型用ab表示，受血者的血型用cd表示。00——A型01——B型10——AB型11——O型符合规定——1不符合规定——0abcdZ000000010010001101000101011001111000100110101011110011011110111110100110001011110000010111111010例5:abcdZ00000001001000110100010101100111100010011010101111001101111011111010011000101111acb1111d11111例5:abcdZ00000001001000110100010101100111100010011010101111001101111011111010011000101111adcb1111&&&&&Z例6:用与非门设计一个一位十进制数的数值范围指示器，电路的输入A、B、C、D是一位十进制数的NBCD码，即X=8A+4B+2C+D，要求当X≥5时，输出F=1，否则F=0，该电路能实现四舍五入。ABCDZ00000001001000110100010101100111100010011010101111001101111011110000011111ddddddACB11d1D1ddd1dd例6:用与非门设计一个一位十进制数的数值范围指示器，电路的输入A、B、C、D是一位十进制数的NBCD码，即X=8A+4B+2C+D，要求当X≥5时，输出F=1，否则F=0，该电路能实现四舍五入。ACB11d1D1ddd1ddA1&&Z&BDC例7:设计一个代码转换电路，将8421码转换为Gray码。

B4B3B2B1G4G3G2G100000001001000110100010101100111100010011010101111001101111011110000000100110010011001110101010011001101111111101010101110011000=1=1=1B4B1B2B3G4G1G2G33.3组合电路中的竞争冒险一、门电路的传输时延及影响

FAB&FABtpdHtpd3.3组合电路中的竞争冒险二、竞争现象与冒险的产生CBFAP2HB1&&&ACP1当A=C=1时从理论上看：不论B为什么，输出都为1HP2P1F3.3组合电路中的竞争冒险二、竞争现象与冒险的产生CLBABFAP21≥1≥1≥1CP1当A=C=0时从理论上看：不论B为什么，输出都为0LP2P1F若将电路改成或非门，则3.3组合电路中的竞争冒险二、竞争现象与冒险的产生1、同一信号（或同时变化的某些信号）经过不同的路径到达某一点时有时差——竞争。2、当存在竞争时，输出端可能出现虚假的信号——过渡干扰脉冲（毛刺），若出现了干扰脉冲——冒险。3、注意竞争是逻辑电路正常工作中也会出现的现象，不会产生错误输出的竞争——非临界竞争；它是无害的。会产生错误输出的竞争——临界竞争；它是有害的。4、险象的分类3.3组合电路中的竞争冒险二、竞争现象与冒险的产生4、险象的分类（1）静态险象：在输入信号变化时，而输出不应有变化的情况下，在输出端产生的险象。按产生的原因分：功能险象；两个或两个以上的输入信号同时发生变化；逻辑险象；门对同一变化信号的延迟。按产生毛刺的极性分：静1险象（偏0险象）010（2）动态险象： 在输入值变化以后，输出值也应变化，并且在输出稳定之前，输出要变化三次的现象。静0险象（偏1险象）1013.3组合电路中的竞争冒险二、竞争现象与冒险的产生ABCZP3P2P1&&&&当B=C=1时，Z=ACP2P1P3ZBAA动态险象的实例3.3组合电路中的竞争冒险三、险象的判别当变量同时以原变量和反变量的形式出现在函数式中，该变量就具备了竞争条件。

逻辑险象的形式：动态险象可能的形式：1、代数法判断具备竞争条件的某变量（例如A）是否存在险象，可将除该变量以外的其它变量任意取0或1值，若原函数能够化成A+（对于与或表达式）或A（对于或与表达式）的形式，该函数对变量A就存在险象。3.3组合电路中的竞争冒险三、险象的判别判断D：令A=1，C=0则1、代数法式中出现了A和D的互补与项判断A：令B=1，D=1则例1:判断C：令A=1则例2:式中出现了A和C的互补与项判断A：令B=1，C=0则当A=0，B=1时；Z=1B=0时；Z=C不产生险象3.3组合电路中的竞争冒险三、险象的判别判断C：令A=0，B=0则1、代数