组合逻辑电路分析与设计1

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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

2、转换？一、概述数字逻辑电路按结构或功能特点分类：组合逻辑电路时序逻辑电路组合逻辑电路：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。（即时输出仅与即时输入有关，与输入历史无关）电路结构特点：由逻辑门电路组成，不包含任何记忆元件；信号是单向传输的，不存在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、组合逻辑电路分析分析的任务和目的：对于给定的逻辑电路，找出输出与输入的逻辑关系，进而评述其逻辑功能。（给定电路，待求功能）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

3、析步骤：1）写出输出~输入表达式2）化简3）表达式真值表4）功能评述例1.分析下图所示的组合逻辑电路。解①根据逻辑电路图写出输出函数表达式根据电路中各逻辑门的功能，从输入端开始逐级写出函数表达式如下：②化简输出函数表达式用代数法对输出函数F的表达式化简如下：③根据化简后的函数表达式列出真值表（如右表）例：④功能评述由真值表可知，该电路具有检查输入信号是否一致的逻辑功能，一旦输出为1，则表明输入不一致。因此，通常称该电路为“不一致电路”。其次，由分析可知，该电路的设计方案并不是最简的。根据化简后的输出函数表达式可采用异或门和或门画出实现给定功能的逻辑电路图

4、如下图所示。显然，它比原电路简单、清晰。归纳总结：1.各步骤不一定每步都要，如已最简时可省略化简；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。组合逻辑电路分析（例2）组合逻辑电路分析（例3）三、组合逻辑电路设计设计的任务：根据问题要求完成的逻辑功能，求出在特定条件下实现该功能的逻辑电路。（给定功能，待求电路）组合逻辑电路的设计可分为基于小规模集成电路的设计、基于中规模集成电路的设计和基于可编程逻辑器件的设计，本讲主要介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。设计步骤：1、逻辑抽象（功能的文字性描述

5、真值表描述）1）确定输入、输出变量（条件输入变量，结果输出变量）2）逻辑赋值（给0，1以确定的逻辑含义）3）画真值表（表示因果关系）2、真值表表达式3、表达式化简和变换4、表达式逻辑图5、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。例1（逻辑抽象举例）：功能描述：电影票分大人票和小孩票两种，设计一个设置在电影院入口处的能自动检票的逻辑电路，要求用与非门实现，且输入只提供原变量。解：第1步：抽象(1)确定输入、输出变量结果：是否允许入场——Z条件：观众状况（大人/小孩）——A拿票情况（

6、大人票/小孩票/无票）(2)逻辑赋值(3)画真值表第2步：真值表表达式第3步：变换（与或与非-与非）01d100d1ZABC0001111001第4步：画逻辑图例2.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）根据以上假设列出真值表如下：（2）由真值表写出表达式。根据真值表可写出函数的最小项表达式为：用卡诺图简化函数，得到最简与-或式：题目要

7、求使用与非门，故化简后的表达式还须转换为“与非”表达式的形式。对最简与－或式两次求反，变换成与非-与非表达式（3）根据变换后的逻辑函数表达式画出逻辑电路如下图所示。电路是两级门结构形式。例3.用或非门实现函数解1）：将函数的卡诺图按0格化简，得到函数F的最简或—与表达式：对简化后的函数F进行二次求反得或非—或非表达式：通过或非—或非表达式，可画得逻辑电路图。解2）：对卡诺图按1格化简得函数F逻辑表达式如下：由此逻辑式绘制的电路图,只需三个两输入的或非门和一个非门。所以如何能更加节省逻辑器件，其方法和步骤还应灵活掌握。设计中几个实际问题的处理包含无关条件的组合逻辑

8、电路设计多输出函数的组合