数字电子技术 第4.1讲.pptVIP

3.1 组合逻辑电路的分析和设计方法 * * 第四章 组合逻辑电路 组合逻辑电路的分析和设计方法 组合逻辑电路的竞争与冒险 学习要点 组合电路的分析方法和设计方法 竞争与冒险的概念以及如何消除竞争与冒险 加法器、编码器、译码器等中规模集成电路的逻辑功能和使用方法 概述 1.组合逻辑电路的特点：当前输出仅由当前输入决定，与电路以前状态无关；电路结构中无反馈环路，无记忆性元件。 2.组合逻辑电路的框图 3.1.1组合逻辑电路的分析方法 3.1.2组合逻辑电路的设计方法 根据逻辑图，写出逻辑函数的表达式，然后列出真值表，经过分析得知电路功能。这个过程就是组合逻辑电路的分析。 分析的目的：是为了确定电路的的逻辑功能。 3.1.1 组合逻辑电路的分析方法 (1) 由逻辑图写出各输出端的逻辑表达式； (2) 化简和变换各逻辑表达式； (3) 列出真值表； (4) 根据真值表和逻辑表达式对逻辑电路进行分析， 最后确定其功能。 ★组合逻辑电路的分析步骤： 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 C B A 例1 已知逻辑电路如图所示，分析该电路的功能。 1.根据逻辑图，写出输出逻辑表达式 2. 列写真值表。 3. 确定逻辑功能： 解： 电路具有为奇校验功能。 一个双输入端、双输出端的组合逻辑电路如图所示，分析该电路的功能。 1 1 0 1 1 0 0 0 C S B A 输 出 输 入 逻辑功能： 解： 例2 0 0 1 0 1 0 0 1 加法器 课堂练习：请分析该逻辑图 的逻辑功能。 解：①写出各级的逻辑函数 表达式 ②化简为最简与或表达式： ③转换为真值表： 真值表 ④分析该逻辑图的逻辑功能 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是一种3人表决用的组合电路：只要有2票或3票同意，表决就通过。 3.1.2 组合逻辑电路的设计方法 组合逻辑电路的设计通常是给出逻辑功能，通过分析、设计出符合要求的逻辑图。 ★组合逻辑电路的设计步骤 根据实际逻辑问题确定输入、输出变量，并定义逻辑状态的含义； 2.根据输入、输出的因果关系，列出真值表； 3.由真值表写出逻辑表达式，根据需要简化和变换逻辑表达式； 4.画出逻辑图。 原则：最简（要求所用器件的种类和数量都尽可能 少，且器件之间的连线也最少)。 举例1：用与非门设计一个楼上、楼下开关的控制逻辑电路来控制楼梯上的路灯，使之在上楼前，用楼下开关打开电灯，上楼后，用楼上开关关灭电灯；或者在下楼前，用楼上开关打开电灯，下楼后，用楼下开关关灭电灯。 解：①分析逻辑功能，列出真值表 设楼上开关为A，楼下开关为B，灯泡为Y。 并设A、B打在上面为0，打在下面时为1；灯亮时Y为1，灯灭时Y为0。根据逻辑要求列出真值表。 ②写出逻辑函数表达式 ③变换为与非表达式 真值表 ④用与非门实现的逻辑图： ⑤变换同或表达式： ⑥用同或门实现的逻辑图： 举例2：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1 R A G Z 解：①分析逻辑功能，列出真值表 输入变量： 红（R）、黄（A）、绿（G） 输出变量： 故障信号（Z） 设出现该色灯则为1，否则为0；出现故障信号为1，正常为0 真值表 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 Z G A R 输出 输入变量 ②写出逻辑函数表达式： ③化简： 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 01 00 R AG ④画出逻辑图： ⑤如果要求用与非门和非门实现，其逻辑图为： 试用与非门和反相器设计一个优先排队电路。火车有特快、直快和慢车。它们进出站的优先次序是：特快、直快、慢车，同一时刻只能有一列车进出。 解： 例3 当特快A=1时，无论直快B，慢车C为何值，LA=1，LB=LC=0； 当直快B=1，且A= 0 时，无论C为何值，LB=1，LA =LC=0； 当慢车C=1，且A=B=0 时，LC=1，LA= LB=0。 3）根据题意，变换成与非形式 0 0 1 1 0 0 0 1 0 × 1 0 1 0 0 × × 1 0 0 0 0 0 0 LA LB LC C B A 经过逻辑抽象，可列真值表： 2）写出逻辑表达式。 1）由题意进行逻辑抽象。 4）画出逻辑电路图。 课 堂 练 习 解 1)