組合邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)方法

組合邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)方法1第1頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期二4.1概述

組合邏輯電路的特點(diǎn)

邏輯功能的描述下頁(yè)總目錄2第2頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期二一、組合邏輯電路的特點(diǎn)數(shù)字電路根據(jù)邏輯功能組合邏輯電路時(shí)序邏輯電路功能特點(diǎn)：任意時(shí)刻的輸出僅取決于該時(shí)刻的輸入，與原狀態(tài)無關(guān)。任何時(shí)刻，S和CO的取值只與A、B和CI的取值有關(guān)，與電路過去的工作狀態(tài)無關(guān)。

輸入變量輸出變量舉例：3第3頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期二下頁(yè)返回上頁(yè)二、邏輯功能的描述用來表示邏輯功能的幾種形式：邏輯圖、邏輯函數(shù)式、真值表等，幾種方法之間可相互轉(zhuǎn)換。例如，將下圖邏輯功能寫成邏輯函數(shù)的形式：4第4頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期二下頁(yè)返回上頁(yè)對(duì)于任何一個(gè)多輸入、多輸出的組合邏輯電路，都可以用下面框圖表示。

輸出與輸入之間的邏輯關(guān)系可表示為:或?qū)懗上蛄康男问?輸入變量輸出變量組合邏輯電路組合邏輯電路的框圖……結(jié)構(gòu)上特點(diǎn)：不含記憶（存儲(chǔ)）元件5第5頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期二4.2組合邏輯電路的分析方法和設(shè)計(jì)方法

組合邏輯電路的分析方法

組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法下頁(yè)總目錄6第6頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期二邏輯電路圖邏輯函數(shù)式11最簡(jiǎn)表達(dá)式化簡(jiǎn)22從輸入到輸出逐級(jí)寫出4.2.1組合邏輯電路的分析方法給定邏輯電路圖,通過分析找出電路的邏輯功能分析步驟：例如：7第7頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期二最簡(jiǎn)表達(dá)式3真值表4電路的邏輯功能當(dāng)輸入A、B、C中有2個(gè)或3個(gè)為1時(shí)，輸出Y為1，否則輸出Y為0。所以這個(gè)電路實(shí)際上可用于3人表決電路：只要有2票或3票同意，表決就通過。438第8頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期二歸納：分析已知邏輯電路功能的步驟寫出函數(shù)表達(dá)式化簡(jiǎn)函數(shù)真值表描述電路功能2邏輯電路圖1349第9頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期二下頁(yè)返回上頁(yè)任何時(shí)刻，S、CO的取值只與A、B和CI取值有關(guān)，與電路過去的工作狀態(tài)無關(guān)。

分析下圖電路的邏輯功能，指出其用途。例：三個(gè)輸入變量A、B、CI兩個(gè)輸出變量S、CO第10頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期二下頁(yè)返回上頁(yè)①列寫輸出變量函數(shù)表達(dá)式解：②寫出函數(shù)最簡(jiǎn)表達(dá)式

③

列出邏輯真值表A00001111B00110011CI01010101S01101001CO00010111第11頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期二下頁(yè)返回上頁(yè)

④電路的邏輯功能A00001111B00110011CI01010101S01101001CO00010111由真值表可知，該電路為帶有低位進(jìn)位的加法器。A:被加數(shù)B:加數(shù)CI:低位進(jìn)位位S：和CO：向高位的進(jìn)位第12頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期二一、進(jìn)行邏輯抽象1、分析事件的因果關(guān)系，確定輸入變量和輸出變量。把引起事件的原因定為輸入變量，而事件的結(jié)果作為輸出量。2、定義邏輯狀態(tài)的含意。以二值邏輯的0、1兩種狀態(tài)分別代表輸入變量和輸出變量的兩種不同狀態(tài)。0和1的具體含義完全是由設(shè)計(jì)人選定的。即邏輯狀態(tài)賦值。3、根據(jù)給定的因果關(guān)系列出邏輯真值表4.2.2組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法根據(jù)要求設(shè)計(jì)出最簡(jiǎn)邏輯電路13第13頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期二二、寫出邏輯函數(shù)式

為了對(duì)邏輯函數(shù)化簡(jiǎn)和變換，將真值表轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的邏輯函數(shù)式。三、選定器件的類型

為了產(chǎn)生所需要的邏輯函數(shù)，可用小規(guī)模的門電路、中規(guī)模集成的常用組合邏輯器件或PLD來構(gòu)成相應(yīng)的邏輯電路。14第14頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期二四、將邏輯函數(shù)化簡(jiǎn)或變換成適當(dāng)?shù)男问接眯∫?guī)模門電路設(shè)計(jì)方法:將函數(shù)式化成最簡(jiǎn)單形式，即乘積項(xiàng)最少，且每個(gè)乘積項(xiàng)中的因子也最少。用中規(guī)模集成的常用組合邏輯電路設(shè)計(jì)方法:將函數(shù)式變成適當(dāng)?shù)男问?，以便能用最少的器件和最?jiǎn)單的連線接成所要求的邏輯電路。每一種中規(guī)模集成器件的邏輯功能都可以寫成一個(gè)邏輯函數(shù)式，在使用這些器件設(shè)計(jì)組合邏輯電路時(shí)，應(yīng)把待產(chǎn)生的邏輯函數(shù)變換成與所使用器件的邏輯函數(shù)式相同或類似的形式。五、根據(jù)化簡(jiǎn)或變換后的邏輯函數(shù)式畫出邏輯電路的連接圖六、工藝設(shè)計(jì)15第15頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期二組合邏輯電路邏輯設(shè)計(jì)過程：16第16頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期二下頁(yè)返回上頁(yè)[例4.2.2]

設(shè)計(jì)一個(gè)監(jiān)視交通信號(hào)燈工作狀態(tài)的邏輯電路。正常工作狀態(tài)

交通信號(hào)燈的正常工作狀態(tài)和故障狀態(tài)RAGRAGRAG故障狀態(tài)RAGRAGRAGRAGRAG紅黃綠17第17頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期二下頁(yè)返回上頁(yè)取紅、黃、綠三盞燈的狀態(tài)為輸入變量：分別用R、A、G表示，燈亮?xí)r為1，不亮?xí)r為0。取故障信號(hào)為輸出變量：以Z表示，并規(guī)定正常工作狀態(tài)下Z為0，發(fā)生故障時(shí)Z為1。

解：1.進(jìn)行邏輯抽象。如果信號(hào)燈出現(xiàn)故障，Z為1RAGZ18第18頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期二下頁(yè)返回上頁(yè)

例4.2.2的邏輯真值表R00001111A00110011G01010101Z根據(jù)題意可列出真值表2.邏輯函數(shù)式1111100019第19頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期二下頁(yè)返回上頁(yè)3.選定器件類型為小規(guī)模集成門電路。

4.化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)。

轉(zhuǎn)換為與非-與非式20第20頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期二下頁(yè)返回上頁(yè)5.畫出邏輯電路圖。

例4.2.2的邏輯圖之一21第21頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期二下頁(yè)返回上頁(yè)用與-非門和反相器實(shí)現(xiàn)例4.2.2的邏輯圖之二22第22頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期二下頁(yè)返回上頁(yè)[題4.9]

醫(yī)院優(yōu)先照顧重患者的呼喚電路，醫(yī)院有1，2，3，4四間病室，患者按病情由重至輕依次住進(jìn)1~4號(hào)病室，每室分別裝有A、B、C、D四個(gè)呼喚按鈕，按下為1，值班室里對(duì)應(yīng)的四個(gè)燈為L(zhǎng)1、

L2

、L3

、L4

，燈亮為1，呼喚按鈕優(yōu)先級(jí)別由高到低依次為A、B、C、D，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)上述功能的邏輯電路。23第23頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期二下頁(yè)返回上頁(yè)1.按要求列邏輯狀態(tài)表。有四個(gè)輸入變量A、B、C、D

。四個(gè)輸出變量L1、L2

、L3

、L4

。

ABCD

L1

L2L3L4×××1××01×001000124第24頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期二下頁(yè)返回上頁(yè)1000L40100L30010L20001

L1

ABCD×××1××01×00100012.邏輯函數(shù)式

11111111000000000001111000