组合逻辑电路的分析和设计CombinationalLogicCircuit(PPT

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1、第3章组合逻辑电路的分析和设计CombinationalLogicCircuit1本章主要内容1.MSI的应用2.组合逻辑电路的分析方法3.组合逻辑电路的设计方法2Sec3.1概述逻辑电路的分类1.组合逻辑电路2.时序逻辑电路3.状态机3组合逻辑电路的概念Combina-tionalLogicCircuitXi1Xi2XinYO1YO2YOm4组合逻辑电路的特性⑴.组和逻辑电路可以是多输入多输出逻辑电路；⑵.输入变量只有“0”、“1”两种状态，因此n个输入变量有2n种输入组和状态；5Sec3.2组合逻辑电路的分析方法1.分析的目的:找出逻辑电路的功能2

2、.分析的步骤:⑴.根据逻辑图，写出输出端逻辑关系表达式；⑵.化简此逻辑函数成最简表达式；⑶.列出真值表，把各组输入状态下的输出状态求出；⑷.根据逻辑真值表，得到逻辑功能的说明。6分析方法举例例1.多输入单输出电路(多数表决电路)例2.多输入多输出组合逻辑电路(带进位半加器)7例1：3变量多数表决电路分析ABCP1P3P2F81.写出逻辑函数表达式P1=ABP2=BCF=P1+P2+P3=AB+BC+ACP3=AC92.列出真值表逻辑电路功能由真值表可以看出该电路为多数表决电路：3个变量中有2个或2个以上为‘1’时，输出为‘1’。ABCF00000010

3、01000111100010111101111110例2.下图为一个多输出组合逻辑电路，试分析电路功能ABS=A⊕BC=AB=1S=A⊕BC=ABAB半价器电路符号111.写出逻辑函数式S=A⊕BC=AB2.列出真值表1011010101100000CSBAS-半加和数C-进位数123.电路功能：该电路可实现两个一位二进制数相加功能，称为半加器。13Sec3.3组合逻辑电路的设计方法1.设计步骤：⑴.建立描述逻辑问题的真值表①.分析题目所给的条件；②.找出问题的条件与目的及因果关系；③.确定输入、输出变量；④.列出真值表；⑵.由真值表写出逻辑函数表达式

4、；(用最小项积之和的形式。)⑶．对输出逻辑函数进行化简。⑷．画出逻辑电路图。142.设计举例：下面用两个例子说明组合逻辑电路的设计方法。15单输出组合逻辑电路的设计例1：设计一个电路比较器。若两个4位二进制数，A=A3A2A1A0和B=B3B2B1B0。要求设计一组合逻辑电路对它们进行比较，当两个数相同时，输出为‘1’，否则为‘0’161位比较器电路F=A⊕B=A⊙Bii图117解：1.建立描述逻辑问题的真值表比较两个4位二进制数，若每一位都相同，则4位相同。，因此取Ai,Bi位i=0,1,2,3得到真值表只有当A3=B3,A2=B2,A1=B1,A0

5、=B0时两个4位二进制数才相同，若中间有一位不相等，则A≠BAiBifi001010100111182.由真值表写出逻辑函数式：fi=AiBi+AiBi=Ai⊕Bi=Ai⊙Bi3.用NAND门实现一位比较器fi=AiBi+AiBi=AiBi+AiBi4.画出一位二进制比较电路（见图1）5.由一位比较器得到4位二进制同电路比较器，见下图1974AC115218-bitidentity74ACT5208-bitidentity74FCT5218-bitidentity以上为三种MSI4位比较器电路Y=A0⊕B0A1⊕B1A2⊕B2A3⊕B3因为每一位二进制

6、数相等时，4位全相等，输出才为1’。20例2：设计一个无进位输出的全加器电路解：1.全加器电路有3个输出，其中两个输A、B分别为一位二进制数，有三个输入是低位的进位输出Cin2.列出全加器真值表Ai00001111Bi00110011Ci-101010101Si01101001Ci00010111213.写出Si的逻辑函数式：Si=AiBiCi-1+AiBiCi-1+AiBiCi-1+AiBiCi-1=(AiBi+AiBi)Ci-1+(AiBi+AiBi)Ci-1=Ai⊕BiCi-1+(Ai⊕Bi)Ci-1=Ai⊕Bi⊕Ci-122ABCinSumC0

7、utFullAdderAi⊕Bi⊕CinAiBiCi-1Outputun-carryFullAdder4.画出逻辑电路图23多输入组合逻辑电路设计例3设计两个4位二进制数全加器解：1.全加器的工作过程如下：C2C1C0被加数AiA3A2A1A0加数Bi+B3B2B1B0进位SiS3S2S1S0C2C1C0C324Ai00001111Bi00110011Ci-101010101Si01101001Ci000101111.写出全加器的真值表2.写出Si和Ci的逻辑函数式：由例2得到Si的逻辑函数式Si=Ai⊕Bi⊕Ci-1进位输出Ci的逻辑函数表达式：Ci

8、=AiBiCi-1+AiBiCi-1+AiBiCi-1+AiBiCi-1=（Ai⊕Bi）Ci-