数字系统与逻辑设计讲义第3章 组合逻辑电路

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1、第3章组合逻辑电路l本章教学目的与要求熟练掌握组合逻辑电路的定义、特点和研究重点、功能描述；熟练掌握组合逻辑电路的分析方法和设计方法；熟练掌握常用MSI组合逻辑模块（加法器、比较器、编码器、译码器和数据选择器）的功能及应用；掌握组合逻辑电路中的竞争与冒险现象。l本章重点1、组合逻辑电路的分析方法和设计方法；2、常用MSI组合逻辑模块（加法器、比较器、编码器、译码器和数据选择器）的功能及应用；3、组合逻辑电路中的竞争与冒险现象。l本章难点1、组合逻辑电路的分析方法和设计方法；2、常用MSI组合逻辑模

2、块的功能及应用；3、组合逻辑电路中的竞争与冒险现象。l教学方法本章主要讲述了组合逻辑电路的定义、特点，组合逻辑电路的分析方法和设计方法，常用MSI组合逻辑模块（加法器、比较器、编码器、译码器和数据选择器）的功能及应用，以及组合逻辑电路中的竞争与冒险现象。共需8课时。本章采用讲授为主，自学为辅的教学方法。对重点内容，课堂上要讲解透彻，课下布置一定的作业，使学生加深对内容的理解并牢固掌握；对难点内容，通过讲例题加以分析，深入浅出，举一反三，理论联系实际，使学生能学会学懂，为以后进一步学习打下基础。l授

3、课内容3.1概述逻辑电路按功能特点可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。组合逻辑电路：　功能特点；　电路结构；无记忆　框图；　描述方法：表达式、真值表、卡诺图、逻辑图中规模MSI组合逻辑电路概念3.2组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的分析过程如下：(1)由给定的逻辑电路图，写出输出端的逻辑表达式；(2)列出真值表；(3)从真值表概括出逻辑功能；(4)对原电路进行改进设计，寻找最佳方案(这一步不一定都要进行)。例已知逻辑电路如图3.1所示，分析其功能。解：第一步：写出逻辑表达式。由前级到后级写

4、出各个门的输出函数(反过来写也可以)。第二步：列出真值表。如表4-1所示。第三步：逻辑功能描述。从真值表可以看出，当多数输入变量为1时，输出F为1；当多数输入变量为0，输出F为0；10因此该电路为少数服从多数电路，称表决电路。第四步：检验该电路设计是否最简，并改进。表3.1例1真值表00010111000100010000010100000011000001010011100101110111FBCACABABC3.3组合逻辑电路的设计电路设计的任务就是根据功能设计电路。一般按如下步骤进行：(

5、1)将文字描述的逻辑命题变换为真值表，这是十分重要的一步。作出真值表前要仔细分析解决逻辑问题的条件，作出输入、输出变量的逻辑规定，然后列出真值表。(2)进行函数化简，化简形式应依据选择什么门而定。(3)根据化简结果和选定的门电路，画出逻辑电路。例：设计三变量表决器，其中A具有否决权。解：第一步：列出真值表。设A、B、C分别代表参加表决的逻辑变量，F为表决结果。对于变量我们作如下规定：A、B、C为1表示赞成，为0表示反对。F=1表示通过，F=0表示被否决。真值表如表3.2所示。0000011

6、1010101010011001100001111FCBA表3.2　真值表第二步：函数化简。我们选用与非门来实现。画出卡诺图，其化简过程如图3.2(a)所示，逻辑电路如图3.2(b)所示。10　　　图3.2　化简过程及逻辑图3.4常用MSI组合逻辑模块3.4.1编码器1、定义（优先，解决同时按下问题）2、图分析3、符号：扩展应用：一位二进制数可表示“0”和“1”两种状态，n位二进制数则有2n种状态。2n种状态能表示2n个数据和信息。编码就是对2n种状态进行人为的数值指定，给每一种状态指定一个具体

7、的数值。对于二进制来说，最常用的是自然二进制编码，因为它有一定的规律性，便于记忆，同时也有利于电路的连接。例：把0，1，2，…，7这八个数编成二进制代码，其框图如图所示。解:显然这就是三位二进制编码器。首先，确定编码矩阵和编码表，分别如图和表所示。00000101001110010111011101234567二进制代码ABC自然数N第二步由编码表列出二进制代码每一位的逻辑表达式。A=4+5+6+7B=2+3+6+7C=1+3+5+710集成电路编码器8/3线优先编码器74148图3.3两片

8、8-3优先编码器扩展为16-4优先编码器的连接图3.4.2译码器及其应用译码含义：编码的反过程，将二进制代码赋予的含义翻译过来。译码器分类：变量译码器、码制译码器、显示译码器。1、变量译码器⑴2－4译码器电路图　分析：表达式、真值表、符号、表达式转化扩展：（分析：图真值表）⑵3-8译码器符号图真值表⑶集成芯片：139、138、154（4-16线）2、码制译码器二－十进制译码器（4线—10线）：真值表符号图扩展图分析3、显示译码器在数字系统中，经常需要将用二进制代码表示的数字、符号、