组合逻辑电路分析与设计.ppt

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1、第7讲课时授课计划课程内容课题：概述组合逻辑电路的分析方法组合逻辑电路的设计方法目的与要求：1掌握组合逻辑电路的定义、特点和研究重点、功能描述。2掌握组合电路的分析方法和设计方法。重点与难点：重点：组合电路的分析方法和设计方法。难点：命题的逻辑描述。教学方法设计：1.由于分析与设计是逆过程，所以重点讲分析方法，设计方法自然引入。2.讲解中注意阐明分析、设计思想。3.需要通过一定量的例题说明方法，最后归纳总结。课堂讨论：生活中组合电路的实例（电子密码锁，银行取款机、液位/火灾报警器等）复习（提问）：1.描述组合逻辑电路逻辑功能的方法主要有？2.各种表示法之间的相互转换？一、概述组合逻辑电路：

2、在任何时刻的输出状态只取决于这一时刻的输入状态，而与电路的状态无关的电路。电路结构：由逻辑门电路组成。电路特点：没有记忆元件，没有从输出到输入的反馈回路。本讲讨论采用SSI的组合逻辑电路的分析和设计方法。二、组合逻辑电路分析是指对于已知的逻辑电路图，推导出描述其逻辑特性的逻辑表达式，进而评述其逻辑功能的过程。广泛用于系统仿制、系统维修等领域，是学习、追踪最新技术的必备手段。组合逻辑电路的分析过程通常包含下列步骤：1）分别用代号标出每一级的输出端；2）根据逻辑关系写出每一级输出端对应的逻辑关系表达式；并一级一级向下写，直至写出最终输出端的表达式；3）列出最初输入状态与最终输出状态间的真值表（

3、注意：输入、输出变量的排列顺序可能会影响分析的结果，一般按ABC或F3F2F1的顺序排列）；4）根据真值表或表达式分析出逻辑电路的功能；5）评价及改进意见。例1.分析下图所示的组合逻辑电路。解：由图可见，该电路由4个与非门构成三级组合逻辑电路⑴由逻辑图，逐级写出逻辑函数表达式⑵变换和简化逻辑表达式⑶列出真值表⑷根据逻辑表达式和真值表分析可知，当输入信号A和B相同时，输出为低电平“0”；A和B相异时，输出为高电平“1”，所以该电路为“异或”逻辑电路。如果A、B是两个二进制数的输入，则输出F是输入的两数之本位和，因此可将该电路看作是一位二进制求和电路。归纳总结：1.各步骤间不一定每步都要，如已

4、最简时可省略化简；由表达式能直接概述功能时不一定要列真值表。2.不是每个电路都可用简炼的文字来描述其功能。逻辑表达式例：最简与或表达式例2.分析下图所示的组合逻辑电路。BABBABBACBAY+=+=++=真值表用与非门实现电路的输出Y只与输入A、B有关，而与输入C无关。Y和A、B的逻辑关系为：A、B中只要一个为0，Y=1；A、B全为1时，Y=0。所以Y和A、B的逻辑关系为与非运算的关系。电路的逻辑功能三、组合逻辑电路设计将用户的具体设计要求用逻辑函数加以描述，再用具体的逻辑器件和电路加以实现的过程。组合逻辑电路的设计可分为用小规模集成电路、中规模集成电路和可编程逻辑器件的设计，本讲主要介

5、绍用小规模集成电路（即用逻辑门电路）来实现组合逻辑电路的功能，后面还会介绍有关可编程逻辑器件设计组合逻辑电路的方法。组合逻辑电路的设计步骤分为：1）根据电路功能的文字描述，将其输入与输出的逻辑关系用真值表的形式列出；2）根据真值表写出逻辑函数表达式并进行化简（对于简单的问题可以直接写出逻辑表达式）；3）选择合适的逻辑门电路，把最简的逻辑函数表达式转换为相应门器件的表达式；4）根据最终的逻辑函数表达式画出该电路的逻辑电路图；5）最后一步进行实物安装调试，这是最终验证设计是否正确的手段。组合逻辑电路设计的关键是如何将文字描述的实际问题抽象为逻辑问题。实际设计过程中，常常要考虑下述两个问题：①提

6、供输入信号的情况。输入信号有两种提供方式：一种是既能提供原变量信号，又能提供反变量信号；一种是只能提供原变量信号，不能提供反变量信号。②对组合电路信号传输时间的要求。这就是对组合电路“级数”的要求。有时有些电路通过增加“级数”可以减少总器件数；反之，增加器件总数可以减少“级数”，进而缩短信号传输时间。真值表电路功能描述例：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。设楼上开关为A，楼下开关为B，灯泡为Y。并设A、B闭合时为1，断开时为0；灯亮时Y为1，灯灭

7、时Y为0。根据逻辑要求列出真值表。1穷举法12逻辑表达式或卡诺图最简与或表达式化简32已为最简与或表达式4逻辑变换5逻辑电路图用与非门实现用异或门实现例1.用与非门设计一个三变量的表决器，当多数人同意时，表决通过；否则不通过。解：从题目要求可以看出，所设计的电路有三个输入变量，一个输出变量。设三个输入变量分别为A、B、C，输出变量为F，当输入同意时用1表示，否则为0；输出状态为1时表示通过，输出为0时表示否决。（1）根据