4.1 概述4.2 组合逻辑电路的分析与设计.ppt

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1、第第4章章组合逻辑电路组合逻辑电路4.1概述概述4.2组合逻辑电路的分析与设计组合逻辑电路的分析与设计4.3常用组合逻辑集成模块及其应用常用组合逻辑集成模块及其应用4.4组合逻辑电路的竞争与冒险组合逻辑电路的竞争与冒险14.1概述概述逻逻辑辑电电路路组合逻辑电路：组合逻辑电路：时序逻辑电路：时序逻辑电路：该电路在任一时刻的输出该电路在任一时刻的输出仅取决于仅取决于该该时刻的输入，而与过去的输入时刻的输入，而与过去的输入无关无关。该电路在任一时刻的输出该电路在任一时刻的输出不不仅取决于仅取决于该该时刻的输入，而与过去的输入时刻的输入，而与过去的输入有关有关。没有记忆功能没有记忆功能有记忆功能有记

2、忆功能24.2组合逻辑电路的分析与设计组合逻辑电路的分析与设计4.2.1组合逻辑电路的分析方法组合逻辑电路的分析方法1.组合逻辑电路的分析步骤组合逻辑电路的分析步骤(1)根据已知逻辑电路图根据已知逻辑电路图写出最简逻辑表达式写出最简逻辑表达式；逻辑逻辑电路电路输入输出之间输入输出之间的逻辑关系的逻辑关系(2)根据化简后的逻辑表达式根据化简后的逻辑表达式列出真值表列出真值表；(3)由真值表由真值表分析其逻辑功能分析其逻辑功能。32.组合逻辑电路分析举例组合逻辑电路分析举例例例4.2.1分析如图所示的组合逻辑电路。分析如图所示的组合逻辑电路。F11C&ABC&BAF1解解（1）写出输出函数写出输出

3、函数F F的逻辑表达式并化简：的逻辑表达式并化简：L1L2L3图图4.2.2ABCL1=AF1=AABCL2=BF1=BABCL3=CF1=CABCF1=F=L1+L2+L34函数式化简函数式化简（2）列写真值表列写真值表从上面的逻辑函数式中从上面的逻辑函数式中还不能立刻看出该电路的逻还不能立刻看出该电路的逻辑功能和用途。辑功能和用途。00001111A B C F0011001101010101000000115A B C F00001111001100110101010110000001由真值表可知，只有当由真值表可知，只有当输入变量输入变量A、B、C相同时，相同时，即全为即全为0或全为或

4、全为1时，输出才时，输出才为为1。输入变量不一致时输。输入变量不一致时输出为出为0。故可用这个电路来。故可用这个电路来判别输入信号是否一致，一判别输入信号是否一致，一般称为般称为“一致电路一致电路”。（3）说明功能）说明功能6通过分析可见，原来电路用通过分析可见，原来电路用5个门实现，经个门实现，经化简后可用化简后可用3个门实现。如图所示。个门实现。如图所示。F1ABC&1 图图4.2.37例例4.2.2分析如图所示组合逻辑电路的逻辑功能。分析如图所示组合逻辑电路的逻辑功能。解解:（1）根据所给电路根据所给电路写出输出函数逻辑表达写出输出函数逻辑表达式式X3F3F2X3X2F1X1X2F0X1

5、X0F3=X3F2=X3 X2F1=X2 X1F0=X1 X08（2）列出真值表）列出真值表X3X2X1X0F3F2F1F000000000111111110000111100001111001100110011001101010101010101010000000011111111000011111111000000111100001111000110011001100110（3）说明功能）说明功能该电路把该电路把二进制二进制码转换格雷码码转换格雷码。F3=X3F2=X3 X2F1=X2 X1F0=X1 X09例例4.2.3试分析如图所示电路的逻辑功能，并指试分析如图所示电路的逻辑功能，并指

6、出该电路的用途。出该电路的用途。F&ABAC&A&B&BCC ABACABABBCABBACABCCBAABCCBA+图图4.2.4CBA102）填写真值表）填写真值表由于逻辑函数由于逻辑函数F已展成最小项已展成最小项标准表达式，所以可直接写出真值标准表达式，所以可直接写出真值表，如右表所示。表，如右表所示。0000A B C F00001111001100110101010111111）写出逻辑表达式）写出逻辑表达式CBACBAABCCBA+F=ABC111111A B C F000011110011001101010101000011113）逻辑功能分析）逻辑功能分析输入变量取值中输入变量

7、取值中1的个数为的个数为奇数时，输出奇数时，输出F为为1。该电路的。该电路的逻辑功能为逻辑功能为三变量奇校验电路三变量奇校验电路。12 在数字设备中在数字设备中,由于存在干扰由于存在干扰,在代码的产生、在代码的产生、变换和传输中可能会发生差错。变换和传输中可能会发生差错。即有的即有的“1 1”错成错成“0 0”，或者是，或者是“0 0”错成错成“1 1”。11001011001011001110011 1“1”1”的个数的个数奇数奇数偶数偶数010101010 00 00101偶数偶数奇数奇数为检测传输过程中的差错为检测传输过程中的差错,常用技术是常用技术是奇偶检测码奇偶检测码13FABC图图

8、4.2.5141.实现组合逻辑电路设计时，基于选用器件的不同，实现组合逻辑电路设计时，基于选用器件的不同，有着不同的设计方法，一般的设计方法有：有着不同的设计方法，一般的设计方法有：2)用中规模集成电路（用中规模集成电路（MSI）功能模块功能模块实现组合逻辑电路；实现组合逻辑电路；3)用大规模集成电路，即编程逻辑器件用大规模集成电路，即编程逻辑器件PLD，用编程软件来实现组合逻辑设计。用编程软件来实现组合逻辑设计。4.2.2组合逻辑电路的设计组合逻辑电路的设计1)用小规模集成电路（用小规模集成电路（SSI），），即集成门电路，即集成门电路，采用数字设计的经典方法来设计组合逻辑电采用数字设计的经

9、典方法来设计组合逻辑电路；路；152.组合逻辑电路的设计步骤为：组合逻辑电路的设计步骤为：(3)依据所选器件类型，进行函数表达式依据所选器件类型，进行函数表达式变换变换，并，并画出逻辑电路图画出逻辑电路图。(1)将文字描述的逻辑命题变换为将文字描述的逻辑命题变换为真值表真值表；(2)写出逻辑函数表达式并化简；写出逻辑函数表达式并化简；用小规模集成电路（用小规模集成电路（SSI），），即集成门电路即集成门电路163.组合逻辑电路的设计举例组合逻辑电路的设计举例 例：例：某培训班进行结业考试。有一名主评判员，某培训班进行结业考试。有一名主评判员，两名副评判员。在评判时，按照少数服从多数原两名副评判

10、员。在评判时，按照少数服从多数原则，而且其中一名必须是主评判员，才可通过。则，而且其中一名必须是主评判员，才可通过。试用试用与非门与非门构成逻辑电路实现此评判规定。构成逻辑电路实现此评判规定。解：解：1）根据要求，设定三个输入变量）根据要求，设定三个输入变量A、B、CA表示主评判员表示主评判员；B、C表示副评判员；表示副评判员；“1”表示认为合格；表示认为合格；“0”表示认为不合表示认为不合格。格。设定输出变量设定输出变量F；“1”表示考试通过，表示考试通过，”0”表示不通过。表示不通过。17列写真值表列写真值表000001010011100101110111A B C F00000111F=

11、ABC+ABC+ABCABC+ABC+ABC=+ABC=AC(B+B)+AB(C+C)=AC+AB(2)写出逻辑函数表达式并化简；写出逻辑函数表达式并化简；ABC11118 ABC&F&(3)依据所选器件类型，进行函数表达式变换依据所选器件类型，进行函数表达式变换，并画出逻辑电路图。并画出逻辑电路图。F=AC+AB=AC+AB=AC AB19例例：某班有某班有10名学生，学号为：名学生，学号为：0，19，用，用4位二进制数位二进制数ABCD（其中其中A为最高位）进行编号，分别为为最高位）进行编号，分别为0000，0001，0010，1001。规定学号。规定学号为为37号的学生才允许进实验室，号

12、的学生才允许进实验室，试用试用与非门与非门设计判别能否进实验室设计判别能否进实验室的组合逻辑电路。的组合逻辑电路。20(1)将文字描述的逻辑命题将文字描述的逻辑命题变换为真值表；变换为真值表；解：解：定义输入输出变量，并列真值表定义输入输出变量，并列真值表输入变量：输入变量：A,B,C,D在题中已明确；在题中已明确；输出变量：输出变量：F；“1”表示表示可以可以进入进入“0”表示表示不能不能进入进入00000 AB C DF0000000011111111000011110000111100110011001100110101010101010101111112111111ABCDF=CD+B

13、F=m(3,4,5,6,7)+d(10,11,12,13,14,15)(2)写出最简逻辑函数表达式；写出最简逻辑函数表达式；22 DCB&F&F=CD+B=CD B(3)依据所选器件类型，进行函数表达依据所选器件类型，进行函数表达式变换式变换，并画出逻辑电路图。，并画出逻辑电路图。23(4)讨论讨论在上述设计中，我们运用无关项化简时，将在上述设计中，我们运用无关项化简时，将无关项无关项m10、m12、m13、m14、m15均作均作1使用，显然，使用，显然，当输入当输入1010、1100等这些项时，等这些项时，F就会等于就会等于1，所以把，所以把用这种设计方用这种设计方法设计的电路叫做法设计的电

14、路叫做“不拒绝伪码不拒绝伪码”电路。电路。如果在设计时，把无关项均作为如果在设计时，把无关项均作为“0”来对待，便得到来对待，便得到“拒绝伪码拒绝伪码”输入的电路。输入的电路。11111ABCDF=ACD+AB11111ABCDF=CD+B24例：例：设计一个将设计一个将8421码转换成余码转换成余三码的电路，用与非门实现。三码的电路，用与非门实现。(1)将文字描述的逻辑命题将文字描述的逻辑命题变换为变换为真值表真值表；解：解：输入变量：输入变量：ABCD表示表示8421BCD码；码；输出变量：输出变量：Y4Y3Y2Y1表示余三码；表示余三码；A B C DY4Y3Y2Y10000011111

15、0111100001100110011010101010100000000011111111000011110000111100110011001100110101010101010101伪伪码码25A B C DY4Y3Y2Y100000111110111100001100110011010101010100000000011111111000011110000111100110011001100110101010101010101伪码(2)写出最简逻辑函数表达式；写出最简逻辑函数表达式；0000011111ABCDY4=A+BD+BCY4Y3=BD+BC+BCDY2=CD+CDY1=D26

16、(3)(3)画出逻辑电路图。画出逻辑电路图。1 1&1 11 1&1 11 1Y4Y3Y2Y1ABCDY4=A+BD+BCY2=CD+CDY1=DDYDCYDCBYBCBDABCBDAY=+=+=1234)(Y3=BD+BC+BCD27输出（输出（8421码）码）输入（余输入（余3码）码）00000001001000110100010101100111100010010011010001010110011110001001101010111100L3L2L1L0A3A2A1A0例：例：设计一个将余设计一个将余3码变换成码变换成8421码的组合逻辑电路。码的组合逻辑电路。解：解：（1）根据题目要求，列出真值表：）根据题目要求，列出真值表：28A1A3A2A00100000001A1A3A2A00001001110（2）用卡诺图进行化简。（注意利用无关项）用卡诺图进行化简。（注意利用无关项）29A1A3A2A01010000110A1A3A2A0011001101030逻辑表达式：逻辑表达式：（3）由逻辑表达）由逻辑表达式画出逻辑图。式画出逻辑图。31作业作业4.44.632