4.1概述4.2组合逻辑电路的分析与设计.ppt
1,第4章 组合逻辑电路,4.1 概述4.2 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4.4 组合逻辑电路的竞争与冒险,2,4.1 概述,逻辑电路,组合逻辑电路：,时序逻辑电路：,该电路在任一时刻的输出仅取决于该时刻的输入，而与过去的输入无关。,该电路在任一时刻的输出不仅取决于该时刻的输入，而与过去的输入有关。,没有记忆功能,有记忆功能,3,4.2 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,1.组合逻辑电路的分析步骤,(1)根据已知逻辑电路图写出最简逻辑表达式；,逻辑电路,输入输出之间的逻辑关系,(2)根据化简后的逻辑表达式列出真值表；,(3)由真值表分析其逻辑功能。,4,2.组合逻辑电路分析举例,例4.2.1 分析如图所示的组合逻辑电路。,F1,解（1）写出输出函数F的逻辑表达式并化简：,L1,L2,L3,图4.2.2,5,函数式化简,（2）列写真值表 从上面的逻辑函数式中还不能立刻看出该电路的逻辑功能和用途。,00001111,00110011,01010101,000000,1,1,6,由真值表可知，只有当输入变量A、B、C相同时，即全为0或全为1时，输出才为1。输入变量不一致时输出为0。故可用这个电路来判别输入信号是否一致，一般称为“一致电路”。,（3）说明功能,7,通过分析可见，原来电路用5个门实现，经化简后可用3个门实现。如图所示。,8,例4.2.2 分析如图所示组合逻辑电路的逻辑功能。,解:（1）根据所给电路写出输出函数逻辑表达式,F3=X3 F2=X3 X2F1=X2 X1 F0=X1 X0,9,（2）列出真值表,（3）说明功能,该电路把二进制码转换格雷码。,F3=X3 F2=X3 X2F1=X2 X1 F0=X1 X0,10,例4.2.3 试分析如图所示电路的逻辑功能，并指出该电路的用途。,AC,AB,BC,图4.2.4,11,2）填写真值表,由于逻辑函数F已展成最小项标准表达式，所以可直接写出真值表，如右表所示。,0000,1,1,1,1,1）写出逻辑表达式,12,3）逻辑功能分析,输入变量取值中1的个数为奇数时，输出F为1。该电路的逻辑功能为三变量奇校验电路。,13,在数字设备中,由于存在干扰,在代码的产生、变换和传输中可能会发生差错。,即有的“1”错成“0”，或者是“0”错成“1”。,110010,110011,“1”的个数,奇数,偶数,0101,0001,偶数,奇数,14,15,1.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：,2)用中规模集成电路（MSI）功能模块实现组合逻辑电路；,3)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。,4.2.2 组合逻辑电路的设计,1)用小规模集成电路（SSI），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路；,16,2.组合逻辑电路的设计步骤为：,(3)依据所选器件类型，进行函数表达式变换，并画出逻辑电路图。,(1)将文字描述的逻辑命题变换为真值表；,(2)写出逻辑函数表达式并化简；,用小规模集成电路（SSI），即集成门电路,17,3.组合逻辑电路的设计举例,例：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则，而且其中一名必须是主评判员，才可通过。试用与非门构成逻辑电路实现此评判规定。,解：1）根据要求，设定三个输入变量A、B、C,A表示主评判员；B、C表示副评判员；“1”表示认为合格；“0”表示认为不合格。,设定输出变量F；“1”表示考试通过，”0”表示不通过。,18,列写真值表,0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1,00000111,F=,+ABC,=,+ABC,=AC,+AB,(2)写出逻辑函数表达式并化简；,19,(3)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。,F=,AC+AB,20,例：某班有10名学生，学号为：0，19，用4位二进制数ABCD（其中A为最高位）进行编号，分别为0000，0001，0010，1001。规定学号为37号的学生才允许进实验室，试用与非门设计判别能否进实验室的组合逻辑电路。,21,(1)将文字描述的逻辑命题变换为真值表；,解：,定义输入输出变量，并列真值表,输入变量：A,B,C,D在题中已明确；,输出变量：F；“1”表示可以进入“0”表示不能进入,00000,11111,22,1,1,1,1,1,F=,CD,+B,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；,23,F=,=,(3)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。,24,(4)讨论 在上述设计中，我们运用无关项化简时，将无关项m10、m12、m13、m14、m15均作1使用，显然，当输入1010、1100等这些项时，F就会等于1，所以把用这种设计方 法设计的电路叫做“不拒绝伪码”电路。如果在设计时，把无关项均作为“0”来对待，便得到“拒绝伪码”输入的电路。,F=,25,例：设计一个将8421码转换成余三码的电路，用与非门实现。,(1)将文字描述的逻辑命题变换为真值表；,解：,输入变量：ABCD表示8421BCD码；,输出变量：Y4Y3Y2Y1 表示余三码；,26,(2)写出最简逻辑函数表达式；,A,B,C,D,Y4=A+BD+BC,Y4,27,(3)画出逻辑电路图。,Y4=A+BD+BC,28,例：设计一个将余3码变换成8421码的组合逻辑电路。,解：（1）根据题目要求，列出真值表：,29,（2）用卡诺图进行化简。（注意利用无关项）,30,31,逻辑表达式：,（3）由逻辑表达式画出逻辑图。,32,作业,4.4 4.6,
