第06講組合邏輯電路分析與設(shè)計

第06講組合邏輯電路分析與設(shè)計第6講DigitalLogicCircuit

第6講組合邏輯電路分析與設(shè)計

課時授課計劃課程內(nèi)容

第6講組合邏輯電路分析與設(shè)計

DigitalLogicCircuit

課題：概述組合邏輯電路的分析方法組合邏輯電路的設(shè)計方法目的與要求：1掌握組合邏輯電路的定義、特點和研究重點、功能描述。2掌握組合電路的分析方法和設(shè)計方法。重點與難點：重點：組合電路的分析方法和設(shè)計方法。難點：命題的邏輯描述。

第6講組合邏輯電路分析與設(shè)計

教學(xué)方法設(shè)計：

DigitalLogicCircuit

1.由于分析與設(shè)計是逆過程，所以重點講分析方法，設(shè)計方法自然引入。2.講解中注意闡明分析、設(shè)計思想。3.需要通過一定量的例題說明方法，最后歸納總結(jié)。課堂討論：生活中組合電路的實例(電子密碼鎖，銀行取款機、液位/火災(zāi)報警器等)復(fù)習(xí)(提問):1.描述組合邏輯電路邏輯功能的方法主要有？2.各種表示法之間的相互轉(zhuǎn)換？

一、概述DigitalLogicCircuit

第6講組合邏輯電路分析與設(shè)計

組合邏輯電路：在任何時刻的輸出狀態(tài)只取決于這一組合邏輯電路：時刻的輸入狀態(tài)，而與電路的狀態(tài)無關(guān)的電路。電路結(jié)構(gòu)：電路結(jié)構(gòu)：由邏輯門電路組成。電路特點：沒有記憶元件，沒有從輸出到輸入的反饋電路特點：回路。

本講討論采用SSI的組合邏輯電路的分析和設(shè)計方法。

二、組合邏輯電路分析DigitalLogicCircuit

第6講組合邏輯電路分析與設(shè)計

是指對于已知的邏輯電路圖，推導(dǎo)出描述其邏輯特性的邏輯表達(dá)式，進(jìn)而評述其邏輯功能的過程。廣泛用于系統(tǒng)仿制、系統(tǒng)維修等領(lǐng)域，是學(xué)習(xí)、追蹤最新技術(shù)的必備手段。步驟：組合邏輯電路的分析過程通常包含下列步驟步驟1)分別用標(biāo)出每一級的輸出端；2)根據(jù)邏輯關(guān)系寫出每一級輸出端對應(yīng)的邏輯關(guān)系表達(dá)式；并一級一級向下寫，直至寫出最終輸出端的表達(dá)式；3)列出最初輸入狀態(tài)與最終輸出狀態(tài)間的真值表(注意：輸入、輸出變量的排列順序可能會影響分析的結(jié)果，一般按ABC或F3F2F1的順序排列);4)根據(jù)真值表或表達(dá)式分析出邏輯電路的功能；5)評價及改進(jìn)意見。

例1.分析下圖所示的組合邏輯電路。

第6講組合邏輯電路分析與設(shè)計

DigitalLogicCircuit

解：由圖可見，該電路由4個與非門構(gòu)成三級組合邏輯電路⑴由邏輯圖，逐級寫出邏輯函數(shù)表達(dá)式

⑵變換和簡化邏輯表達(dá)式

⑶列出真值表

第6講組合邏輯電路分析與設(shè)計

DigitalLogicCircuit

⑷根據(jù)邏輯表達(dá)式和真值表分析可知，當(dāng)輸入信號A和B相同時，輸出為低電平“0”;A和B相異時，輸出為高電平“1”,所以該電路為“異或”邏輯

電路。如果A、B是兩個二進(jìn)制數(shù)的輸入，則輸出F是輸入的兩數(shù)之本位和，因此可將該電路看作是一位二進(jìn)制求和電路。

歸納總結(jié)：1.各步驟間不一定每步都要，如已最簡時可省略化簡；由歸納總結(jié)表達(dá)式能直接概述功能時不一定要列真值表。2.不是每個電路都可用簡煉的文字來描述其功能。

例：DigitalLogicCircuit

例2.分析下圖所示的組合邏輯電路。

第6講組合邏輯電路分析與設(shè)計

ABC1

≥1

Y1≥1Y31Y

≥1

Y2

邏輯表達(dá)式

最簡與或表達(dá)式

Y=ABC+AB+B=AB+B=A+B

第6講組合邏輯電路分析與設(shè)計電路的邏輯功能電路的輸出Y只與輸入A、B有關(guān)，而與輸入C無關(guān)。Y和A、B的邏輯關(guān)系為：A、B中只要一個為0,Y=1;A、B全為1時，Y=0。所以Y和A、B的邏輯關(guān)系為與非運算的關(guān)系。

DigitalLogicCircuit

真值表

A00001111

B00110011

C01010101

Y11111100

用與非門實現(xiàn)

Y=A+B=ABABCY

三、組合邏輯電路設(shè)計DigitalLogicCircuit

第6講組合邏輯電路分析與設(shè)計

將用戶的具體設(shè)計要求用邏輯函數(shù)加以描述，再用具體的邏輯器件和電路加以實現(xiàn)的過程。組合邏輯電路的設(shè)計可分為用小規(guī)模集成電路、中規(guī)模集成電路和可編程邏輯器件的設(shè)計，本講主要介紹用小規(guī)模集成電路(即用邏輯門電路)來實現(xiàn)組合邏輯電路的功能，后面還會介紹有關(guān)可編程邏輯器件設(shè)計組合邏輯電路的方法。組合邏輯電路的設(shè)計步驟步驟分為：步驟1)根據(jù)電路功能的文字描述，將其輸入與輸出的邏輯關(guān)系用真值表的形式列出；2)根據(jù)真值表寫出邏輯函數(shù)表達(dá)式并進(jìn)行化簡(對于簡單的問題可以直接寫出邏輯表達(dá)式);3)選擇合適的邏輯門電路，把最簡的邏輯函數(shù)表達(dá)式轉(zhuǎn)換為相應(yīng)門器件的表達(dá)式；4)根據(jù)最終的邏輯函數(shù)表達(dá)式畫出該電路的邏輯電路圖；5)最后一步進(jìn)行實物安裝調(diào)試，這是最終驗證設(shè)計是否正確的手段。

第6講組合邏輯電路分析與設(shè)計

DigitalLogicCircuit

組合邏輯電路設(shè)計的關(guān)鍵關(guān)鍵是如何將文字描述的實際問題抽象關(guān)鍵為邏輯問題。實際設(shè)計過程中，常常要考慮下述兩個問題：①提供輸入信號的情況。輸入信號有兩種提供方式：一種是既能提供原變量信號，又能提供反變量信號；一種是只能提供原變量信號，不能提供反變量信號。②對組合電路信號傳輸時間的要求。這就是對組合電路“級數(shù)”的要求。有時有些電路通過增加“級數(shù)”可以減少總器件數(shù)；反之，增加器件總數(shù)可以減少“級數(shù)”,進(jìn)而縮短信號傳輸時間。

電路功能描述

DigitalLogicCircuit

第6講組合邏輯例：設(shè)計一個樓上、樓下開關(guān)的控制

邏輯電路電路分析與設(shè)計來控制樓梯上的路燈，使之在上樓前，用樓下開關(guān)打開電燈，上樓后，用樓上開關(guān)關(guān)滅電燈；或者在下樓前，用樓上開關(guān)打開電燈，下樓后，用樓下開關(guān)關(guān)滅電燈。1

窮舉法1

設(shè)樓上開關(guān)為A,樓下開關(guān)為B,燈泡為Y。并設(shè)A、B閉合時為1,斷開時為0;燈亮?xí)rY為1,燈滅時Y為0。邏輯。A0B0101Y0110

真值表

011

2邏輯表達(dá)式或卡諾圖

2

Y=AB+AB與