数字电路-康华光-04组合逻辑电路分解.ppt
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1、数字电子技术4.1 4.1 组合组合逻辑电路的分析逻辑电路的分析4 组合逻辑电路数字电子技术教 学 要 求2 2、理解组合电路分析的目的;、理解组合电路分析的目的;3 3、掌握组合电路分析的基本步骤。、掌握组合电路分析的基本步骤。1 1、理解逻辑电路的分类及基本特点;、理解逻辑电路的分类及基本特点;数字电子技术组合组合电路电路时序时序电路电路逻逻辑辑电电路路输出取决于输出取决于当前的输入当前的输入 原来的状态原来的状态组合电路组合电路+记忆元件记忆元件逻辑电路的分类输出只取决于当前的输入输出只取决于当前的输入 特点:特点:组成:组成:门电路(无记忆元件)门电路(无记忆元件)特点:特点:组成:组
2、成:数字电子技术组合逻辑电路的分析与设计分析:分析:设计:设计:逻辑图逻辑图逻辑功能逻辑功能逻辑功能逻辑功能逻辑图逻辑图数字电子技术 组合逻辑电路的分析 1、由给定的逻辑图、由给定的逻辑图逐级写出逐级写出逻辑关系表逻辑关系表达式。达式。分析步骤:分析步骤:2、用逻辑代数或卡诺图对逻辑函数进行、用逻辑代数或卡诺图对逻辑函数进行化简。化简。3、列出输入输出真值表并得出逻辑功能。、列出输入输出真值表并得出逻辑功能。逻辑图逻辑图逻辑功能逻辑功能数字电子技术 这是什么这是什么功能呢?功能呢?&ABF 组合逻辑电路的分析 数字电子技术&ABF 组合逻辑电路的分析 逐级写表达式逐级写表达式 化简逻辑函数式化
3、简逻辑函数式数字电子技术相同为相同为“0”相异为相异为“1”异或门异或门=1 组合逻辑电路的分析 列出真值表列出真值表 得出逻辑功能得出逻辑功能数字电子技术【例例】分析下图的逻辑功能。分析下图的逻辑功能。&ABF 组合逻辑电路的分析 数字电子技术真值表真值表相同为相同为“1”相异为相异为“0”同或门同或门=1 组合逻辑电路的分析 逻辑功能逻辑功能数字电子技术&ABSC1课 堂 练 习分析下图的逻辑功能:分析下图的逻辑功能:表达式表达式 化简化简数字电子技术输入输入 输出输出A B S C 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 逻辑式:逻辑式:半半加加器器课 堂 练 习
4、 真值表真值表 逻辑功能逻辑功能数字电子技术 两个一位二进制数相加,只求本位的和及两个一位二进制数相加,只求本位的和及向高位的进位,不考虑低位送来的进位。向高位的进位,不考虑低位送来的进位。1+10本位本位加数加数 S:本位和本位和1C:进位进位半 加 器 注意:注意:二进制加法不同于逻辑加!二进制加法不同于逻辑加!数字电子技术 两个一位二进制数相加,除了本位的两个两个一位二进制数相加,除了本位的两个加数,还要考虑低位送来的进位。加数,还要考虑低位送来的进位。1 0 1+1 1 10 本位和本位和1高位高位 进位进位全 加 器01、低位进位低位进位数字电子技术课 外 作 业P192 4.1.1
5、 4.1.2 4.1.5数字电子技术4.2 4.2 组合组合逻辑电路的逻辑电路的设计设计4 组合逻辑电路数字电子技术教 学 要 求1 1、理解组合电路设计的任务与要求;、理解组合电路设计的任务与要求;2 2、掌握组合电路设计的基本步骤。、掌握组合电路设计的基本步骤。数字电子技术给定给定逻辑逻辑功能功能最简最简逻辑逻辑电路电路组合逻辑电路的设计组合逻辑电路设计的任务:组合逻辑电路设计的任务:数字电子技术逻辑功能逻辑功能组合逻辑电路的设计真值表真值表最简与或式最简与或式逻辑变换逻辑变换逻辑电路图逻辑电路图组合电路设计的基本步骤:组合电路设计的基本步骤:1、根据给定的实际问题,指定、根据给定的实际问
6、题,指定其逻辑含义,列出真值表;其逻辑含义,列出真值表;2、用逻辑代数或卡诺图对逻辑、用逻辑代数或卡诺图对逻辑函数进行化简;函数进行化简;3、根据所用器件要求,对最简、根据所用器件要求,对最简逻辑式进行适当的变换;逻辑式进行适当的变换;4、画出逻辑电路图、画出逻辑电路图。数字电子技术【例例】设计三人表决电路。每人(设计三人表决电路。每人(A、B、C)一个按键,如果同意则按下,不同意则不)一个按键,如果同意则按下,不同意则不按。结果用指示灯(按。结果用指示灯(F)表示,多数同意时指)表示,多数同意时指示灯亮,否则不亮。示灯亮,否则不亮。三个按键三个按键A、B、C按下时为按下时为“1”,不,不按时
7、为按时为“0”。输出是。输出是F,多数赞成时是,多数赞成时是“1”,否则是,否则是“0”。1、首先指明逻辑符号取首先指明逻辑符号取“0”、“1”的含义:的含义:组合逻辑电路的设计数字电子技术 真真 值值 表表2、根据题意列出逻辑状态表:根据题意列出逻辑状态表:组合逻辑电路的设计数字电子技术3、用卡诺图化简:用卡诺图化简:ABC0001111001ABACBC组合逻辑电路的设计数字电子技术4、根据逻辑表达式画出逻辑图。根据逻辑表达式画出逻辑图。&1&AB BCF组合逻辑电路的设计数字电子技术&ABCF若要求全部用与非门实现:若要求全部用与非门实现:组合逻辑电路的设计数字电子技术 【例例】试用试用
8、2 2输入与非门和反相器设计一个输入与非门和反相器设计一个3 3输入、输入、3 3输出的信号排队电路。它的功能是:输出的信号排队电路。它的功能是:当输入当输入I I0为为0 0且且I I1为为1 1时,无论时,无论I I2为何值,输出为何值,输出L L1为为1 1,L L0、L L2均为均为0 0;当输入当输入I I0为为1 1时,无论时,无论I I1、I I2为何值,输出为何值,输出L L0为为1 1,L L1、L L2均为均为0 0;当输入当输入I I0、I I1均为均为0 0且且I I2为为1 1时,输出时,输出L L2为为1 1,L L0、L L1均为均为0 0;当输入当输入I I0、
9、I I1、I I2均为均为0 0时,输出也均为时,输出也均为0 0。组合逻辑电路的设计数字电子技术输输 入入输输 出出I0 I1 I2 L0 L1 L20 0 0 0 0 01 1 0 00 1 0 1 00 0 1 0 0 1【解解】(1 1)根据题意列出真值表:)根据题意列出真值表:组合逻辑电路的设计数字电子技术L0=I0L1=I0 I1L2=I0 I1 I2输输 入入输输 出出I0 I1 I2 L0 L1 L20 0 0 0 0 01 1 0 00 1 0 1 00 0 1 0 0 1【解解】(2 2)根据真值表写出逻辑表达式:)根据真值表写出逻辑表达式:组合逻辑电路的设计数字电子技术L
10、0=I0L1=I0 I1L2=I0 I1 I2【解解】(3 3)根据要求变换为)根据要求变换为2 2输入与非形式:输入与非形式:组合逻辑电路的设计L0=I0L1=I0 I1L2=I0 I1 I2数字电子技术11&1&1&1I0I1I2L0L1L2【解解】(4 4)画出逻辑电路图:)画出逻辑电路图:组合逻辑电路的设计L2=I0 I1 I2L1=I0 I1L0=I0数字电子技术 【例例】试设计一个在楼上、楼下均能开关路灯的试设计一个在楼上、楼下均能开关路灯的控制逻辑电路,要求全用与非门实现。控制逻辑电路,要求全用与非门实现。设楼上开关为设楼上开关为A A、楼下开关为、楼下开关为B B,断,断开时为
11、开时为0 0,闭合时为,闭合时为1 1;设路灯为;设路灯为Y Y,灯,灯灭时为灭时为0 0,灯亮时为,灯亮时为1 1。组合逻辑电路的设计【解解】(1 1)列真值表:)列真值表:数字电子技术 【例例】试设计一个在楼上、楼下均能开关路灯的试设计一个在楼上、楼下均能开关路灯的控制逻辑电路,要求全用与非门实现。控制逻辑电路,要求全用与非门实现。组合逻辑电路的设计【解解】(2 2)写表达式:)写表达式:数字电子技术 【例例】试设计一个在楼上、楼下均能开关路灯的试设计一个在楼上、楼下均能开关路灯的控制逻辑电路,要求全用与非门实现。控制逻辑电路,要求全用与非门实现。组合逻辑电路的设计【解解】(3 3)画逻辑
12、图:)画逻辑图:注意:注意:最简单的逻辑式在用集成器件实现时,最简单的逻辑式在用集成器件实现时,电路结构不一定是最简单的!电路结构不一定是最简单的!数字电子技术 三个同学同住一宿舍,共用一盏灯,试设三个同学同住一宿舍,共用一盏灯,试设计一个控制电路,要求保证每一个学生在各计一个控制电路,要求保证每一个学生在各自的床上都能独立的开灯、关灯。自的床上都能独立的开灯、关灯。(设三个床头开关按下为(设三个床头开关按下为1,灯亮为,灯亮为1。)。)课 堂 练 习数字电子技术 三个同学同三个同学同住一宿舍,共住一宿舍,共用一盏灯,试用一盏灯,试设计一个控制设计一个控制电路,要求保电路,要求保证每一个学生证
13、每一个学生在各自的床上在各自的床上都能独立的开都能独立的开灯、关灯。灯、关灯。课 堂 练 习ABCF000000101110001111010010111011输输 入入输输 出出01数字电子技术 A=1、B=C=0时,红绿灯亮;时,红绿灯亮;B=1、A=C=0时,绿蓝灯亮;时,绿蓝灯亮;C=1、A=B=0时,红蓝灯亮;时,红蓝灯亮;A=B=C=0时,三灯全亮;时,三灯全亮;A、B、C其它情况,三灯全灭。其它情况,三灯全灭。课 堂 练 习 试设计一个三输入三输出的彩灯控制电路,试设计一个三输入三输出的彩灯控制电路,并全用与非门实现。功能如下:并全用与非门实现。功能如下:逻逻辑辑电电路路 ABC
14、红红绿绿蓝蓝数字电子技术 输输 入入 输输 出出 A B C R G G Y Y0 0 0 1 1 11 0 0 1 1 00 1 0 0 1 10 0 1 1 0 11 1 1 0 0 00 1 1 0 0 01 0 1 0 0 01 1 0 0 0 01 1、由给定的逻辑功能,列出真值表。、由给定的逻辑功能,列出真值表。假设:假设:灯灭为灯灭为“0 0”灯亮为灯亮为“1 1”课 堂 练 习数字电子技术 输输 入入 输输 出出 A B C R G G Y Y0 0 0 1 1 11 0 0 1 1 00 1 0 0 1 10 0 1 1 0 11 1 1 0 0 00 1 1 0 0 01
15、0 1 0 0 01 1 0 0 0 011100000ABC0100 01 11 10R课 堂 练 习2 2、由真值表填卡诺图、由真值表填卡诺图,并化为最简与或式并化为最简与或式:数字电子技术课 堂 练 习2 2、由真值表填卡诺图、由真值表填卡诺图,并化为最简与或式并化为最简与或式:输输 入入 输输 出出 A B C R G G Y Y0 0 0 1 1 11 0 0 1 1 00 1 0 0 1 10 0 1 1 0 11 1 1 0 0 00 1 1 0 0 01 0 1 0 0 01 1 0 0 0 0ABC0100 01 11 1011010000G数字电子技术课 堂 练 习2 2、
16、由真值表填卡诺图、由真值表填卡诺图,并化为最简与或式并化为最简与或式:输输 入入 输输 出出 A B C R G G Y Y0 0 0 1 1 11 0 0 1 1 00 1 0 0 1 10 0 1 1 0 11 1 1 0 0 00 1 1 0 0 01 0 1 0 0 01 1 0 0 0 0ABC0100 01 11 1010110000Y数字电子技术课 堂 练 习2 2、由真值表填卡诺图、由真值表填卡诺图,并化为最简与或式并化为最简与或式:输输 入入 输输 出出 A B C R G G Y Y0 0 0 1 1 11 0 0 1 1 00 1 0 0 1 10 0 1 1 0 11
17、1 1 0 0 00 1 1 0 0 01 0 1 0 0 01 1 0 0 0 0最简与或式最简与或式数字电子技术课 堂 练 习3 3、用与非门实现、用与非门实现:最简与或式最简与或式与非与非式与非与非式数字电子技术&GY&RA B C111课 堂 练 习数字电子技术课 外 作 业P194 4.2.1 4.2.2数字电子技术4.3 4.3 组合组合逻辑电路中的逻辑电路中的竞争冒险竞争冒险4 组合逻辑电路数字电子技术教 学 要 求1 1、理解竞争、理解竞争-冒险的概念及产生的原因;冒险的概念及产生的原因;2 2、掌握冒险现象的判别及消除方法。、掌握冒险现象的判别及消除方法。数字电子技术组合电路
18、中的竞争-冒险 竞争竞争-冒险现象冒险现象:任何一个门电路,只:任何一个门电路,只要有两个输入信号同时向相反方向变化要有两个输入信号同时向相反方向变化(竞争竞争),则输出端就有可能出现虚假),则输出端就有可能出现虚假信号信号尖峰脉冲(尖峰脉冲(冒险冒险)。)。数字电子技术 A BF tUTUTtFBt01tA0100干扰脉冲干扰脉冲例:例:与门的竞争与门的竞争-冒险冒险组合电路中的竞争-冒险数字电子技术1&AFF=A AF=A+A 也可能产生冒险现象也可能产生冒险现象AAF竞争-冒险的产生原因干扰脉冲干扰脉冲产生竞争冒险的主要原因是门电路的延迟时间。产生竞争冒险的主要原因是门电路的延迟时间。数
19、字电子技术1.1.代数法代数法 首首先先,找找出出具具有有竞竞争争的的变变量量,然然后后逐逐次次改改变变其它变量,判断是否存在冒险,是何种冒险。其它变量,判断是否存在冒险,是何种冒险。竞争-冒险现象的判别数字电子技术例:判断例:判断 是否存在冒险现象。是否存在冒险现象。竞争-冒险现象的判别解:由函数可看出变量解:由函数可看出变量A A和和C C具有竞争,且有具有竞争,且有 BC=00 F=ABC=01 F=A BC=10 F=ABC=11 F=A+AAB=00 F=CAB=01 F=1 AB=10 F=CAB=11 F=C 数字电子技术2.2.卡诺图法卡诺图法 两个卡诺圈相切,将产生冒险。两个
20、卡诺圈相切,将产生冒险。竞争-冒险现象的判别数字电子技术2.2.卡诺图法卡诺图法 竞争-冒险现象的判别两个卡诺圈相切,将产生冒险。两个卡诺圈相切,将产生冒险。数字电子技术试判断下图所示卡诺图的冒险情况。试判断下图所示卡诺图的冒险情况。课 堂 练 习 将产生冒险将产生冒险,相切处,相切处A=0,C=1,BA=0,C=1,B变量变化时变量变化时产生;产生;无冒险无冒险数字电子技术试判断下图所示卡诺图的冒险情况。试判断下图所示卡诺图的冒险情况。课 堂 练 习无冒险无冒险有冒险有冒险数字电子技术1).1).引入引入选通脉冲选通脉冲 在输入信号发生竞争期在输入信号发生竞争期间封锁门,等电路达到新稳态后再
21、输出。间封锁门,等电路达到新稳态后再输出。2).2).接入接入滤波电容滤波电容吸收窄脉冲。吸收窄脉冲。3).3).修改逻辑设计,增加修改逻辑设计,增加冗余项冗余项。竞争-冒险的消除办法数字电子技术A1B&2&3C&1“1”“1”选通选通FCf滤波滤波竞争-冒险的消除办法数字电子技术A&11B&2&3C&4“1”“1”F当当 ,F=A+时时,有冒险。有冒险。添项添项+BC冗余项冗余项竞争-冒险的消除办法数字电子技术冗余项冗余项1111 当当B=C=1B=C=1时,始终有时,始终有F=1,F=1,所以所以A A的变化不会引起的变化不会引起竞争竞争-冒险,使可靠性提高。冒险,使可靠性提高。ABC01
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- 数字电路 康华 04 组合 逻辑电路 分解
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