【教学课件】第3单元组合逻辑电路的分析与设计.ppt

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1、第3单元 组合逻辑电路的分析与设计,教学目标：,1掌握组合逻辑电路的基本特点;2掌握组合逻辑电路的设计方法。,3.1 概述,数字电路系统组成简图,在实际应用中，往往需将若干个门电路组合起来实现不同的逻辑功能，这种电路是逻辑电路。,组合逻辑电路的典型框图如图3.10。它可用如下的逻辑函数来描述，即：Fi=fi(X0，X1，Xn)(i=1,2,m),组合逻辑电路的构成,组合逻辑电路框图,所谓分析，指的是逻辑分析，即根据已知的逻辑电路找出电路的输入和输出之间的逻辑关系，最后得到电路的功能。,341组合逻辑电路的分析方法,1组合逻辑电路分析的一般步骤：,组合逻辑电路,表达式,化简,真值表,简述逻辑功能

2、,组合逻辑电路的分析步骤,2.组合电路分析,例3.13 一个双输入，双输出端的组合逻辑电路如图3.12所示，分析该电路的功能。,解：（1）逐级写出表达式,逻辑图,（2）化简,(3)写出真值表,根据化简后的表达式写出真值表。,2.组合电路分析,（4）简述其逻辑功能。,2.组合电路分析,A、B表示两个1位二进制的加数，S是它们相加的本位和，C是向高位的进位。这种电路可用于实现两个1位二进制数的相加，它是运算器中的基本单元电路，称为半加器。,例314 分析下图所示电路的逻辑功能。,解：（1）写表达式并化简。,例3.14逻辑电路图,（2）列真值表（3）简述其逻辑功能,由真值表可知，电路三个变量一致时，

3、输出F为1；三个变量不一致时，输出为0。所以该电路称为“不一致电路”。,想一想：若需要知道别人设计好的数字电路图的逻辑功能时，怎么办？,组合逻辑电路的设计,1组合逻辑电路设计的步骤,逻辑问题,逻辑真值表,逻辑表达式,化简并根据提供的器件变换表达式,逻辑电路图,组合逻辑电路设计步骤,组合逻辑电路的设计就是根据给定的逻辑问题，画出实现这一逻辑功能的逻辑电路,2组合逻辑电路设计举例,例3.15：设计一个三人表决电路，结果按“少数服从多数”的原则决定。要求分别用与或门和与非门实现。解：（1）根据设计要求建立该逻辑函数的真值表。设三人的意见为变量A、B、C，表决结果为函数L。对变量及函数进行如下状态赋值

4、：对于变量A、B、C，设同意为逻辑“1”；不同意为逻辑“0”。对于函数L，设事情通过为逻辑“1”；没通过为逻辑“0”。,真值表,（2）由真值表写出逻辑表达式：,（3）化简.,（4）画出逻辑图.,如果要求用与非门实现该逻辑电路，就应将表达式转换成与非与非表达式：,画出逻辑图如图所示。,（2）列逻辑真值表。由于每一时刻只有一个输入端，所以输入组合只有8组，而不用列28次输出组合。,例3.16：设计一个8输入3输出的二进制编码电路，即8-3线编码器。要求，每一时刻只有一个输入键接通高电平，即为“1”，当不同的输入键为“1”时，会有一个对应二进制码输出。,解：（1）在实际问题变成逻辑问题。设8个输入表

5、示为I0I7，对应3个输出Y0Y2的二进制码和输入端的下标数码相一致。,2组合逻辑电路设计举例,(3)写出相应的表达式。,2组合逻辑电路设计举例,（4）画出逻辑电路图。,想一想：一种实际问题，只要能够转变为逻辑问题，并列出真值表，是否就可以得到与或式？也一定可以用逻辑电路来实现？,本单元学习指导,组合逻辑电路的逻辑功能特点：组合逻辑电路任一时刻的输出，取决于该时刻各输入状态的组合，而与电路的原状态无关。其电路结构特点：由门电路构成，电路中既无记忆单元，且由输出到各级门的输入也无任何反馈线。,设计逻辑函数要进行化简，逻辑函数的化简有两种方法：公式法和卡诺图法。公式法化简的优点是不受任何条件限制，

6、但要求使用者能熟练运用各种公式和规则，而且还需要一定的运算技巧和经验。卡诺图化简的优点是简单、直观，而且有一定的步骤可循，但变量数太多时，也将失去了机械、直观的优点。,各种组合逻辑电路在功能上千差万别，但其分析方法和设计方法都是共同的。掌握了一般的分析方法，可得知任何给定电路逻辑功能；掌握基本的设计方法，就可据已知的实际要求设计获得相应的逻辑电路。,本单元学习指导,实验三 组合逻辑电路设计之密码锁、8线-3线编码器,一实验目的,1掌握组合逻辑电路的设计方法。2用实验验证设计电路的逻辑功能。3掌握编码的概述，为后继内容做准备。,二、实验仪器和设备,1LCN-1数字电子技术实验箱274LS20（双

7、四输入TTL与非门）一块374LS00（双二输入TTL与非门）一块474LS21（双四输入与门）一块5万用表及钳子等工具,三、实验内容,1设计一个数字密码锁电路,设计网络示意图如图所示.,开锁信号输出,报警信号输出,控制输入,代码输入,下图是密码为1001的密码锁的参考电路。其中，A、B、C、D是四个二进制代码输入端，E为开锁控制输入端。,（1）根据要求，设定输入输出变量的个数，并根据电路的逻辑确定两者之间的对应关系，列出真值表，写出逻辑表达式，画出实验电路图。（2）搭试电路进行验证。利用数字电子技术实验箱提供工作所需电源、脉冲信号。F1、F2的由数字电子技术实验箱上的两个发光二极管配合喇叭监

8、测配合喇叭，当发光二极管（LED）亮，则表示接发光二极管的输出端为高电平；发光二极管不亮，则表示接发光二极管的输出端为低电平，不能开锁时，要求喇叭发出报警声。,实验要求如下：,2设计一个编码器电路,要求8个输入端对应于不同3位的二进制码输出。3位输出可以接三个指示灯，由二进制组合来表示，也可以按权位的高低按序接到实验箱的8字显示的8421码的其中4、2、1三个端，然后在对应每个输入端时的输入时有相对应的数字输出，如定义为3的按钮接通时输出为011，经译码显示为3。,四、实验报告要求,1写出真值表；2画出实验电路图；3说明实验原理；4画出编程器的电路结构并说明其工作现象和工作原理。,五、想想做做,制作自动售货冷饮机。要求：该冷饮机吸能接收5角或1元的硬币。该冷饮机售冷饮价格为1元。一次投币最多为两元（两个5角，一个1元）当投币大于等于1元时，给出冷饮一支和还给多余的钱币，小于1元时，则只还钱币而不给冷饮。钱币投好后要启动一下才进行。,伍角入口,一元入口,伍角入口,启动,冷饮机控制框图,