数字电子技术 教学课件 作者 王平 主编第3章.ppt

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1、数字电子技术案例式教学第3章组合逻辑电路知识点：组合逻辑电路的分析与设计,全加器、数值比较器、译码器等组合电路的逻辑功能，用中规模集成电路设计一般组合电路。能力点：组合逻辑电路的分析与设计方法。主要内容3.1概述3.2组合逻辑电路分析与设计3.3加法器3.4数值比较器和四位密码锁3.5编码器3.6译码器主要内容3.7数据选择器3.8数据分配器3.9奇偶检测电路3.10用中规模集成电路设计一般组合电路案例3.11组合电路中的竞争冒险3.1概述3.1.1组合逻辑电路的特点根据逻辑功能的不同特点，可以把数字电路分为

2、两大类：一类叫做组合逻辑电路（简称组合电路）；另一类叫做时序逻辑电路（简称时序电路）。特点：在组合电路中，任意时刻的输出状态只取决于该时刻的输入状态，而与该时刻前的电路状态无关。即输入和输出的关系具有即时性。1．几种常用的组合逻辑电路逻辑功能表示方法：真值表、卡诺图、逻辑表达式、时序图等。2．组合逻辑电路的分类（1）按照逻辑功能特点不同分为加法器、比较器、编码器、译码器、数据选择器、数据分配器等。（2）按照使用基本开关元件不同分为CMOS、TTL等类型；（3）按照集成度不同分为SSI、MSI、LSI、VLSI

3、等类型。3.1.2组合逻辑电路逻辑功能表示方法及分类3.2组合逻辑电路的分析与设计3.2.1组合逻辑电路的分析所谓分析一个给定的逻辑电路，就是要通过分析找出电路的逻辑功能来。通常采用的分析步骤如下：1．由逻辑图写出各输出端的逻辑表达式。方法是从输入到输出（或从输出到输入）逐级写出逻辑表达式。2．如果写出的逻辑表达式不是最简形式，要进行化简或变换，得到最简式。3．根据最简式列出真值表。4．根据真值表或最简式对逻辑电路进行分析，最后确定其功能。【例3.1】已知逻辑电路如图3.2所示，分析该电路的功能。解（1）从输

4、入端到输出端，逐级写出各个门的逻辑式，最后写出输出函数Z的逻辑式：G1门：G2门：G3门：G4门：G5门：　　　　　　　　　　　　　　　（2）对式（3.2）进行整理化简：=A⊙B（3）由最简式（3.3）列出真值表，如表3.1所示。（4）分析逻辑功能。当输入端A和B不是同为“1”或“0”时，输出为“0”；否则，输出为“1”，此即同或门电路的逻辑功能，所以该电路是由两个非门和三个或非门构成的同或门。表3.1例3.1的真值表ABZ001010100111图3.2例3.1的图ABZZ1Z2Z3Z4G1G2G3G4

5、G511≥1≥1≥1组合逻辑电路的设计步骤为：1．对实际问题进行逻辑抽象（1）分析设计要求，确定输入输出信号及它们之间的因果关系；（2）设定变量。（3）状态赋值，即用0和1表示信号的有关状态；（4）列真值表。2．求逻辑表达式与化简根据真值表求逻辑表达式，并对其进行化简求出求出所需要的最简式（这里要注意选择器件的类型）。3．根据最简式画出逻辑图组合逻辑电路的设计，通常以电路简单，所用器件最少为目标。设计的关健是正确定义输入变量和输出变量，并且正确地用真值表详尽地描述它们之间的因果关系。3.2.2组合逻辑电路的设

6、计【例3.3】已知有三个逻辑变量A、B、C，利用与非门设计一个逻辑电路，判断三个变量中是否有多数个取值为1。解（1）定义A、B、C三个变量为输入变量，设输出变量为Y。当Y＝1时，表明A、B、C多数取值为1，否则Y＝0。（2）列真值表，如表3.3所示。（3）由真值表写出逻辑表达式（注意题目要求我们选用与非门实现），所以必须将函数变换为“与非-与非”表达式并化简。Y===（4）根据逻辑表达式画逻辑图，如图3.4所示。Y图3.4例3.3的图BAC&&&&表3.3例3.3真值表ABCY0000001001000

7、11110001011110111113.2.3案例：智能抢答器智力竞赛抢答器的电路如图3.7所示。首先，对智力抢答器组合逻辑电路工作原理定性分析。智力竞赛抢答器电路是由三部分组成的，第一部分为时间判别电路，第二部分为光电指示电路，第三部分为讯响器。它是利用5个TTL与非门电路组成的抢答器，它可供4个或4个以下的竞赛组使用。其中与非门A～D均有一个输入端分别通过4只单刀双掷开关S1～S4接地，所以与非门A～D中，每一个门电路的四个输入端都有一个是低电平，此时四个与非门的输出均为高电平，一般为3.6V。因为电源

8、电压为5V，所以在每个门输出端发光二极管LED1~LED4两端的电压不会超过5-3.6=1.4V，而所用的发光二极管的工作电压为3V，所以LED1~LED4不发光。与非门E的四个输入端与前四个门电路的输出端相连，因为门A～D都是高电平，所以与非门E的输出端为低电平。V1和V2组成一个电子讯响器，因为V2的基极电阻Rb于与非门E的输出端相连，所以V2的基极没有电流流入，讯响器不工作。这时的状态就相当