数字电子技术基础组合逻辑电路.pptx

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1、概述概述组合逻辑电路中的竞争冒险组合逻辑电路中的竞争冒险加法器和数值比较器加法器和数值比较器数据选择器数据选择器与数据分配器与数据分配器译码器译码器编码器编码器组合逻辑电路的组合逻辑电路的分析和设计方法分析和设计方法第1页/共33页一、组合逻辑电路的概念 指任何时刻的输出仅取决于指任何时刻的输出仅取决于该时刻输入信号的组合，而与电该时刻输入信号的组合，而与电路原有的状态无关的电路。路原有的状态无关的电路。数字电路根据逻辑功能特点的不同分为数字电路根据逻辑功能特点的不同分为 组合逻辑电路组合逻辑电路 时序逻辑电路时序逻辑电路 指任何时刻的输出不仅取决指任何时刻的输出不仅取决于该时刻输入信号的组合

2、，而且于该时刻输入信号的组合，而且与电路原有的状态有关的电路。与电路原有的状态有关的电路。第2页/共33页二、组合逻辑电路的特点与描述方法 组合逻辑电路的逻辑功能特点：组合逻辑电路的逻辑功能特点：没有存储和记忆作用。没有存储和记忆作用。组合电路的组成特点：组合电路的组成特点：由门电路构成，不含记忆单元，只存在从输入到输出由门电路构成，不含记忆单元，只存在从输入到输出的通路，没有反馈回路。的通路，没有反馈回路。组合电路的描述方法主要有逻辑表达式、组合电路的描述方法主要有逻辑表达式、真值表、卡诺图和逻辑图等。真值表、卡诺图和逻辑图等。第3页/共33页理解组合逻辑电路理解组合逻辑电路分析与设计的基本

3、方法分析与设计的基本方法。熟练掌握逻辑功能的熟练掌握逻辑功能的逻辑表达式、真值表、逻辑表达式、真值表、卡诺图和逻辑图卡诺图和逻辑图表示法及其相互转换。表示法及其相互转换。4.2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和设计方法 第4页/共33页一、组合逻辑电路的基本分析方法分析思路：分析思路：基本步骤：基本步骤：根根据据给给定定逻逻辑辑电电路路，找找出出输输出出输输入入间间的的逻逻辑辑关关系系，从而确定电路的逻辑功能。从而确定电路的逻辑功能。根据给定逻辑图根据给定逻辑图写出输出逻辑式写出输出逻辑式，并进行必要的化简，并进行必要的化简列真值表列真值表分析逻辑功能分析逻辑功能第5页/

4、共33页 例例 分析下图所示逻辑分析下图所示逻辑 电路的功能。电路的功能。解：解：(1)写出输出逻辑函数式写出输出逻辑函数式ABCYY1YY1001010100111(3)分析逻辑功能分析逻辑功能(2)列逻辑函数真值表列逻辑函数真值表111011101001110010100000YCBA输输 出出输输 入入01010000111100001111根据异或功能可列出真值表如右表；根据异或功能可列出真值表如右表；也可先求标准与或式，然后得真值表。后也可先求标准与或式，然后得真值表。后者是分析电路的常用方法，下面介绍之。者是分析电路的常用方法，下面介绍之。通过分析真值表通过分析真值表特点来说明功能

5、。特点来说明功能。A、B、C 三个输入变量中，有奇数个三个输入变量中，有奇数个 1时，输出为时，输出为 1，否则输出为，否则输出为 0。因此，图示。因此，图示电路为三位判奇电路，又称奇校验电路。电路为三位判奇电路，又称奇校验电路。0101001100111111第6页/共33页 初学者一般从输入向输出逐级写出各初学者一般从输入向输出逐级写出各个门的输出逻辑式。熟练后可从输出向输个门的输出逻辑式。熟练后可从输出向输入直接推出整个电路的输出逻辑式。入直接推出整个电路的输出逻辑式。由由 Si 表达式可知，表达式可知，当输入有奇数个当输入有奇数个 1 时，时，Si=1，否则，否则 Si=0。例例 分析

6、下图电路的逻辑功能。分析下图电路的逻辑功能。解：解：(2)列真值表列真值表(1)写出输出逻辑函数式写出输出逻辑函数式AiBiCi-1CiSiAiBi Ci-10100 01 11 10 1 1 1 1111011101001110010100000CiSiCi-1BiAi输输 出出输输 入入11110000由由 Ci-1 表达表达式可画出其式可画出其卡诺图为：卡诺图为：11101000可列出真值表为可列出真值表为(3)分析逻辑功能分析逻辑功能将将两两个个一一位位二二进进制制数数 Ai、Bi 与与低低位位来来的的进进位位 Ci-1 相相加加，Si 为为本本位位和和，Ci 为为向向高高位位产产生生

7、的的进位。这种功能的电路称为全加器。进位。这种功能的电路称为全加器。第7页/共33页二、组合逻辑电路的基本设计方法 设计思路：设计思路：基本步骤：基本步骤：分析给定逻辑要求，设计出能实现该功能分析给定逻辑要求，设计出能实现该功能的组合逻辑电路。的组合逻辑电路。分析设计要求并分析设计要求并列出真值表列出真值表求最简输出求最简输出逻辑式逻辑式画逻辑图。画逻辑图。首先分析给定问题，弄清楚输入变量和输出变量是首先分析给定问题，弄清楚输入变量和输出变量是哪些，并规定它们的符号与逻辑取值哪些，并规定它们的符号与逻辑取值(即规定它们何时即规定它们何时取值取值 0，何时取值，何时取值1)。然后分析输出变量和输

8、入变量间。然后分析输出变量和输入变量间的逻辑关系，列出真值表。的逻辑关系，列出真值表。根根据据真真值值表表用用代代数数法法或或卡卡诺诺图图法法求求最最简简与与或或式式，然然后后根根据据题题中中对对门门电电路路类类型型的的要要求求，将将最最简简与与或或式式变变换为与门类型对应的最简式。换为与门类型对应的最简式。第8页/共33页下面通过例题学习下面通过例题学习如何设计组合逻辑电路如何设计组合逻辑电路 (一一)单输出组合逻辑电路设计举例单输出组合逻辑电路设计举例 例例 设计一个设计一个A、B、C三人表决电路。当表决某个提案时，三人表决电路。当表决某个提案时，多数人同意，则提案通过，但多数人同意，则提

9、案通过，但A具有否决权。用与非门实现。具有否决权。用与非门实现。解：解：(1)分析设计要求，列出真值表分析设计要求，列出真值表设设 A、B、C 同意提案时取值同意提案时取值为为 1，不同意时取值为，不同意时取值为 0；Y 表示表示表决结果，提案通过则取值为表决结果，提案通过则取值为 1，否则取值为否则取值为 0。可得真值表如右。可得真值表如右。A、B、C三人表决电路三人表决电路多数人同意，则提案通过，但多数人同意，则提案通过，但A具有否决权具有否决权111011101001110010100000YCBA输出输出输输 入入0000000011111111110(2)化简输出函数化简输出函数Y=

10、AC+ABABC0100 01 11 10 1 1 1 0 0 0 0 0用与非门实现用与非门实现，并求最简与非式，并求最简与非式=AC+AB=ACAB第9页/共33页(3)根据输出逻辑式画逻辑图根据输出逻辑式画逻辑图YABCY=ACAB第10页/共33页设计举例：设计一个监视交通信号灯状态的逻辑电路如果信号灯出现故障，Z为1RAGZ第11页/共33页设计举例：1.抽象输入变量:红（R）、黄（A）、绿（G）输出变量：故障信号（Z）2.写出逻辑表达式输入变量输入变量输输出出R R A AG GZ Z0 00 00 01 10 00 01 10 00 01 10 00 00 01 11 11 11

11、 10 00 00 01 10 01 11 11 11 10 01 11 11 11 11 1第12页/共33页设计举例：3.选用小规模SSI器件4.化简5.画出逻辑图第13页/共33页 (二二)多多输出组合逻辑电路设计举例输出组合逻辑电路设计举例 第14页/共33页BiAi输输 入入CiSi输输 出出相加的两个数相加的两个数本位和本位和向高位的进位向高位的进位解：解：(2)求最简输出函数式求最简输出函数式Ci =Ai Bi(3)画逻辑图画逻辑图10110101011000111BiAi输输 入入CiSi输输 出出00 例例 试设计半加器试设计半加器电路。电路。将两个将两个 1 位二进制位二进

12、制数相加，而不考虑低位数相加，而不考虑低位进位的运算电路，称为进位的运算电路，称为半加器。半加器。SiCiAiBi(1)分析设计要求，分析设计要求，列真值表。列真值表。第15页/共33页半加器电路能用半加器电路能用与非门实现吗？与非门实现吗？用与非门实现的半加器电路为用与非门实现的半加器电路为AiBiSiCi1 iiiBAC=iiiiiBABAS+=iiiiiiABABBA.=此式虽非最简，但这样可利用此式虽非最简，但这样可利用 Ci 中的中的信号信号 Ai Bi，省去实现省去实现 Ai 和和 Bi 的两个非门，的两个非门，从而使整体电路最简。从而使整体电路最简。第16页/共33页4.3 若干

13、常用组合逻辑电路4.3.1 编码器编码：将输入的每个高/低电平信号变成一个对应的二进制代码第17页/共33页编码编码 将具有特定含义的信息编将具有特定含义的信息编成相应二进制代码的过程。成相应二进制代码的过程。实现编码功能的电路实现编码功能的电路 编码器编码器 二进制编码器二进制编码器 二二-十进制编码器十进制编码器 优先编码器优先编码器 编码器编码器(即即Encoder)被编被编信号信号 二进制二进制代码代码 编编码码器器 第18页/共33页一、普通编码器特点：任何时刻只允许输入一个编码信号。例：3位二进制普通编码器输输 入入输输 出出I I0 0I I1 1I I2 2I I3 3I I4

14、 4I I5 5I I6 6I I7 7Y Y2 2Y Y1 1Y Y0 01 10 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 01 10 00 00 00 00 00 00 00 01 10 00 01 10 00 00 00 00 00 01 10 00 00 00 01 10 00 00 00 00 01 11 10 00 00 00 01 10 00 00 01 10 00 00 00 00 00 00 01 10 00 01 10 01 10 00 00 00 00 00 01 10 01 11 10 00 00 00 00 00 00 00 01 11 11 11

15、 1第19页/共33页利用无关项化简，得：第20页/共33页二、优先编码器特点：允许同时输入两个以上的编码信号，但只对其中优先权最高的一个进行编码。例：8线-3线优先编码器（设I7优先权最高I0优先权最低）输输 入入输输 出出I I0 0I I1 1I I2 2I I3 3I I4 4I I5 5I I6 6I I7 7Y Y2 2Y Y1 1Y Y0 0X XX XX XX XX XX XX X1 11 11 11 1X XX XX XX XX XX X1 10 01 11 10 0X XX XX XX XX X1 10 00 01 10 01 1X XX XX XX X1 10 00 00

16、 01 10 00 0X XX XX X1 10 00 00 00 00 01 11 1X XX X1 10 00 00 00 00 00 01 10 0X X1 10 00 00 00 00 00 00 00 01 11 10 00 00 00 00 00 00 00 00 00 0第21页/共33页低电平实例：74HC148第22页/共33页选通信号选通信号第23页/共33页附加输出信号为0时，电路工作无编码输入为0时，电路工作有编码输入第24页/共33页输输 入入输输 出出1 1X XX XX XX XX XX XX XX X1 11 11 11 11 10 01 11 11 11 11

17、 11 11 11 11 11 11 10 01 10 0X XX XX XX XX XX XX X0 00 00 00 01 10 00 0X XX XX XX XX XX X0 01 10 00 01 11 10 00 0X XX XX XX XX X0 01 11 10 01 10 01 10 00 0X XX XX XX X0 01 11 11 10 01 11 11 10 00 0X XX XX X0 01 11 11 11 11 10 00 01 10 00 0X XX X0 01 11 11 11 11 11 10 01 11 10 00 0X X0 01 11 11 11 11

18、 11 11 11 10 01 10 00 00 01 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 10 0第25页/共33页状态状态1 11 1不工作不工作0 01 1工作，但无工作，但无输入输入1 10 0工作，且有工作，且有输入输入0 00 0不可能出现不可能出现附加输出信号的状态及含意附加输出信号的状态及含意第26页/共33页控制端扩展功能举例：例：用两片8线-3线优先编码器16线-4线优先编码器其中，的优先权最高 第27页/共33页状态状态1 11 1不工作不工作0 01 1工作，但无输入工作，但无输入1 10 0工作，且有输入工作，且有输入0 00 0不可能出现不可能出现第28页/共33页 第一片为高优先权第一片为高优先权 只有只有(1)(1)无编码输入时，无编码输入时，(2)(2)才允许工作才允许工作 第第(1)(1)片片 时表示对时表示对 的编码的编码 低低3 3位输出应是两片的输出的位输出应是两片的输出的“或或”第29页/共33页第30页/共33页三、二-十进制优先编码器将 编成0110 1110 的优先权最高，最低输入的低电平信号变成一个对应的十进制的编码第31页/共33页第32页/共33页谢谢您的观看！第33页/共33页