数字逻辑(第4章第1、2讲)

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1、第四章组合逻辑电路教学目的1.掌握：组合逻辑电路的分析和设计；常用组合逻辑电路的工作原理及功能；用MSI实现组合逻辑电路的设计。2.了解组合电路的竞争－冒险现象产生原因及消除方法。重点与难点重点:组合逻辑电路的分析和设计；常用组合逻辑电路的工作原理及功能；用MSI实现组合逻辑电路的设计。难点：是用MSI实现中、大规模集成电路的组合逻辑设计。教学内容1.组合逻辑电路的分析和设计方法2.常用的组合逻辑电路3.组合逻辑电路的竞争－冒险现象第一节组合逻辑电路的分析和设计方法组合逻辑电路的分析方法组合逻辑电路

2、的设计方法数字系统中的逻辑电路分为两种：组合逻辑电路和时序逻辑电路。本章讨论组合逻辑电路。如果一个逻辑电路在任何时刻产生的稳定输出值仅仅取决于该时刻各输入值的组合，而与过去的输入值无关，则称该电路为组合逻辑电路。组合逻辑电路可用示框图进行描述。从电路结构来看，组合电路具有两个特点：(1)电路由逻辑门电路组成，不包含任何记忆元件，没有记忆能力。(2)输入信号是单向传输的，输出仅由当前输入决定，与电路过去输入状态无关；电路中不存在任何反馈回路。根据给定的组合逻辑电路，写出逻辑表达式，或写出其真值表,从而

3、了解其电路的逻辑功能，确定输出与输入的关系，并在必要时运用逻辑函数化简的方法对逻辑电路设计是否合理进行评定。分析的目的在于检验所设计的逻辑电路是否能实现预定的逻辑功能。4.1.1组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的分析过程例：组合电路如图所示，分析该电路的逻辑功能。&&&&≥1ABCLP解：（1）由逻辑图逐级写出表达式（借助中间变量P）。APBPCP（2）化简与变换：（3）由表达式列出真值表。（4）分析逻辑功能：当A、B、C三个变量不一致时，输出为“1”，所以这个电路称为“不一致电路”。00000101

4、0011100101110111ABC01111110L真值表组合逻辑电路的设计方法：根据给出的实际逻辑问题，求出实现这一逻辑功能的最简单逻辑电路。设计步骤如下：1.进行逻辑抽象，将一个实际的逻辑问题抽象为一个逻辑函数。首先分析所给实际逻辑问题的因果关系，将引起事件所产生的结果作为输出函数，再分别以二值逻辑0和1给以逻辑赋值，做出真值表。2.根据真值表可写出输出逻辑函数的“与或”表达式。3.将输出逻辑函数表达式进行化简或变换。4.根据化简或变换后的输出逻辑函数表达式，画出其逻辑图。采用小规模集成器件

5、的组合逻辑电路设计用与非门设计逻辑电路根据功能要求填卡诺图化简逻辑函数列真值表写最简与或式用多种基本门设计逻辑电路变为与非与非式例：射击游戏每人打三枪，一枪打鸟，一枪打鸡，一枪打兔子。规则：打中两枪得奖（其中有一枪必须是鸟）。解(1)：设置自变量A—打中鸟、B—打中鸡、C—打中兔子。00000111ABCY000001010011100101110111得最简与—或表达式：（4）画出逻辑图（5）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：（3）用卡诺图化简。ABC000011

6、1110ABC11100000&&≥1LBACAC&B&L&逻辑函数形式的变换“与－或”“与非－与非”表达式对Y两次求反利用摩根定理将函数进行变换。例：用与非门实现“与－或”“与或非”表达式对Y一次求反例：用与或非门实现“与－或”“或非－或非”表达式对Y两次求对偶对Y的“或－与”表达式两次求反。例：用或非门实现生活中常用十进制数及文字、符号等表示事物。数字电路只能以二进制信号工作。用二进制代码表示文字、符号或者数码等特定对象的过程，称为编码。实现编码的逻辑电路，称为编码器。编码器译码器4.2.1编码

7、器对M个信号编码时，应如何确定位数N？N位二进制代码可以表示多少个信号？例：对101键盘编码时，采用几位二进制代码？编码原则：N位二进制代码可以表示2N个信号，则对M个信号编码时，应由2N≥M来确定位数N。例：对101键盘编码时，采用了7位二进制代码ASCⅡ码。27＝128＞101。目前经常使用的编码器有普通编码器和优先编码器两种。一、普通编码器特点：任何时刻只允许输入一个编码信号。输入输出I0I1I2I3I4I5I6I7Y2Y1Y0100000000000100000000100100000010

8、0001000001100001000100000001001010000001011000000001111利用无关项化简，得：用门电路实现逻辑电路：Y&1&&Y0Y216II1I2141II1II1I1131057二、优先编码器特点：允许同时输入两个以上的编码信号，但只对其中优先权最高的一个进行编码。例：8线-3线优先编码器（设I7优先权最高…I0优先权最低）输入输出I0I1I2I3I4I5I6I7Y2Y1Y0XXXXXXX1111XXXXXX10110XXXXX