组合逻辑电路的分析和设计方法

关于组合逻辑电路的分析和设计方法24.1概述

组合逻辑电路的特点

逻辑功能的描述下页总目录第2页,共31页，2024年2月25日，星期天3一、组合逻辑电路的特点数字电路根据逻辑功能组合逻辑电路时序逻辑电路功能特点：任意时刻的输出仅取决于该时刻的输入，与原状态无关。任何时刻，S和CO的取值只与A、B和CI的取值有关，与电路过去的工作状态无关。

输入变量输出变量举例：第3页,共31页，2024年2月25日，星期天4下页返回上页二、逻辑功能的描述用来表示逻辑功能的几种形式：逻辑图、逻辑函数式、真值表等，几种方法之间可相互转换。例如，将下图逻辑功能写成逻辑函数的形式：第4页,共31页，2024年2月25日，星期天5下页返回上页对于任何一个多输入、多输出的组合逻辑电路，都可以用下面框图表示。

输出与输入之间的逻辑关系可表示为:或写成向量的形式:输入变量输出变量组合逻辑电路组合逻辑电路的框图……结构上特点：不含记忆（存储）元件第5页,共31页，2024年2月25日，星期天64.2组合逻辑电路的分析方法和设计方法

组合逻辑电路的分析方法

组合逻辑电路的设计方法下页总目录第6页,共31页，2024年2月25日，星期天7逻辑电路图逻辑函数式11最简表达式化简22从输入到输出逐级写出4.2.1组合逻辑电路的分析方法给定逻辑电路图,通过分析找出电路的逻辑功能分析步骤：例如：第7页,共31页，2024年2月25日，星期天8最简表达式3真值表4电路的逻辑功能当输入A、B、C中有2个或3个为1时，输出Y为1，否则输出Y为0。所以这个电路实际上可用于3人表决电路：只要有2票或3票同意，表决就通过。43第8页,共31页，2024年2月25日，星期天9归纳：分析已知逻辑电路功能的步骤写出函数表达式化简函数真值表描述电路功能2逻辑电路图134第9页,共31页，2024年2月25日，星期天下页返回上页任何时刻，S、CO的取值只与A、B和CI取值有关，与电路过去的工作状态无关。

分析下图电路的逻辑功能，指出其用途。例：三个输入变量A、B、CI两个输出变量S、CO第10页,共31页，2024年2月25日，星期天下页返回上页①列写输出变量函数表达式解：②写出函数最简表达式

③

列出逻辑真值表A00001111B00110011CI01010101S01101001CO00010111第11页,共31页，2024年2月25日，星期天下页返回上页

④电路的逻辑功能A00001111B00110011CI01010101S01101001CO00010111由真值表可知，该电路为带有低位进位的加法器。A:被加数B:加数CI:低位进位位S：和CO：向高位的进位第12页,共31页，2024年2月25日，星期天13一、进行逻辑抽象1、分析事件的因果关系，确定输入变量和输出变量。把引起事件的原因定为输入变量，而事件的结果作为输出量。2、定义逻辑状态的含意。以二值逻辑的0、1两种状态分别代表输入变量和输出变量的两种不同状态。0和1的具体含义完全是由设计人选定的。即逻辑状态赋值。3、根据给定的因果关系列出逻辑真值表4.2.2组合逻辑电路的设计方法根据要求设计出最简逻辑电路第13页,共31页，2024年2月25日，星期天14二、写出逻辑函数式

为了对逻辑函数化简和变换，将真值表转换为对应的逻辑函数式。三、选定器件的类型

为了产生所需要的逻辑函数，可用小规模的门电路、中规模集成的常用组合逻辑器件或PLD来构成相应的逻辑电路。第14页,共31页，2024年2月25日，星期天15四、将逻辑函数化简或变换成适当的形式用小规模门电路设计方法:将函数式化成最简单形式，即乘积项最少，且每个乘积项中的因子也最少。用中规模集成的常用组合逻辑电路设计方法:将函数式变成适当的形式，以便能用最少的器件和最简单的连线接成所要求的逻辑电路。每一种中规模集成器件的逻辑功能都可以写成一个逻辑函数式，在使用这些器件设计组合逻辑电路时，应把待产生的逻辑函数变换成与所使用器件的逻辑函数式相同或类似的形式。五、根据化简或变换后的逻辑函数式画出逻辑电路的连接图六、工艺设计第15页,共31页，2024年2月25日，星期天16组合逻辑电路逻辑设计过程：第16页,共31页，2024年2月25日，星期天17下页返回上页[例4.2.2]

设计一个监视交通信号灯工作状态的逻辑电路。正常工作状态

交通信号灯的正常工作状态和故障状态RAGRAGRAG故障状态RAGRAGRAGRAGRAG红黄绿第17页,共31页，2024年2月25日，星期天18下页返回上页取红、黄、绿三盏灯的状态为输入变量：分别用R、A、G表示，灯亮时为1，不亮时为0。取故障信号为输出变量：以Z表示，并规定正常工作状态下Z为0，发生故障时Z为1。

解：1.进行逻辑抽象。如果信号灯出现故障，Z为1RAGZ第18页,共31页，2024年2月25日，星期天19下页返回上页

例4.2.2的逻辑真值表R00001111A00110011G01010101Z根据题意可列出真值表2.逻辑函数式11111000第19页,共31页，2024年2月25日，星期天20下页返回上页3.选定器件类型为小规模集成门电路。

4.化简逻辑函数。

转换为与非-与非式第20页,共31页，2024年2月25日，星期天21下页返回上页5.画出逻辑电路图。

例4.2.2的逻辑图之一第21页,共31页，2024年2月25日，星期天22下页返回上页用与-非门和反相器实现例4.2.2的逻辑图之二第22页,共31页，2024年2月25日，星期天23下页返回上页[题4.9]

医院优先照顾重患者的呼唤电路，医院有1，2，3，4四间病室，患者按病情由重至轻依次住进1~4号病室，每室分别装有A、B、C、D四个呼唤按钮，按下为1，值班室里对应的四个灯为L1、

L2

、L3

、L4

，灯亮为1，呼唤按钮优先级别由高到低依次为A、B、C、D，设计实现上述功能的逻辑电路。第23页,共31页，2024年2月25日，星期天24下页返回上页1.按要求列逻辑状态表。有四个输入变量A、B、C、D

。四个输出变量L1、L2

、L3

、L4

。

ABCD

L1

L2L3L4×××1××01×0010001第24页,共31页，2024年2月25日，星期天25下页返回上页1000L40100L30010L20001

L1

ABCD×××1××01×00100012.逻辑函数式

11111111000000000001111000011110CDABL1第25页,共31页，2024年2月25日，星期天26返回3.画逻辑图下页上页第26页,共31页，2024年2月25日，星期天27步骤：根据要求设计出实际逻辑电路确定输入、输出列出真值表写出表达式并简化画逻辑电路图形式变换根据设计所用芯片要求第27页,共31页，2024年2月25日，星期天28复习思考题（p167)1.什么是“逻辑抽象”？它包括哪些内容？2.为什么对同一个实际问题，经过不同同学的“逻辑抽象