电子技术教学课件作者顾海远第12章.ppt

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1、第12章组合逻辑电路12.1逻辑电路的分析和设计方法12.2编码器12.3译码器12.4数据选择器12.5加法器和数值比较器12.6组合电路中的竞争冒险实验操作与技能训练10:加法器返回12.1逻辑电路的分析和设计方法12.1.1组合逻辑电路概述组合逻辑电路的特点是输出与输入的关系具有即时性。图12.1给出了组合电路的方框个图，其中n个输入变量(x1,x2,…，xn)共有2可能的组合状态，m,个输出(z1,z2,…，zm)可用m个逻辑函数来描述，输出与输入之间的逻辑关系可表示为从电路的结构和功能上看，组合逻辑电路

2、具有如下特点:①电路中不存在输出端到输入端的反馈电路。②电路主要由门电路组合而成，不包含存储信息的记忆元件。③电路的输入状态一旦确定，输出状态便被唯一确定。下一页返回12.1逻辑电路的分析和设计方法12.1.2组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的分析，是指已知组合逻辑电路，求输出变量与输入变量之间的逻辑关系，从而了解电路所实现的逻辑功能，并对给定逻辑电路的工作性能进行评价。其大体步骤如下:①由给定的逻辑图，从输入到输出逐级写出逻辑表达式。②化简逻辑表达式。③列出真值表。④根据真值表对逻辑电路进行分析，确定逻辑功能。【

3、例12.1】分析图12.2所示组合逻辑电路的逻辑功能。上一页下一页返回12.1逻辑电路的分析和设计方法解:由逻辑电路图可得化简式(12-2)得根据化简结果，列写真值表(表12.1)。从真值表可以看出，若输入两个或者两个以上的1(或0)，输出Y为1(或0)，即输出信号Y总是与输入信号的多数电平相一致，此电路在实际应用中可作为多数表决电路使用。上一页下一页返回12.1逻辑电路的分析和设计方法【例12.2】分析图12.3中组合逻辑电路，说明电路的功能，并对电路性能作出评价。解:由逻辑电路图可得用公式化简法得最简表达式为

4、根据化简后的逻辑表达式列出真值表，如表12.2所示。由真值表可知，该电路能够完成异或运算功能。由于本电路采用3个非门，3个与门，2个或门来实现异或功能，显然，该电路可以使用第十章所述的一个异或门来实现，因此该电路的设计是不经济的。上一页下一页返回12.1逻辑电路的分析和设计方法12.1.3组合逻辑电路的设计1.衡量工程上最佳设计的指标组合逻辑电路的设计和分析是互逆过程。组合逻辑电路设计的目的是根据给定的逻辑功能要求设计最佳电路。工程上的最佳设计需要用多个指标去衡量，主要有以下几个方面:①所用的逻辑器件数目最少，器

5、件的种类最少，且器件之间的连线最简单，这样的电路称为“最小化”电路②满足速度要求，应使级数尽量少，以减少门电路的延迟。③功耗小，工作稳定可靠。上一页下一页返回12.1逻辑电路的分析和设计方法值得注意的是，“最小化”电路不一定是“最佳化”电路，必须从经济指标和速度、功耗等多个指标综合考虑，才能设计出最佳电路。2.组合逻辑电路设计的大体步骤组合逻辑电路设计的大体步骤如下:①根据设计要求，确定输入、输出变量的符号和个数，并对它们进行逻辑赋值(即确定0和1代表的含义)。②根据逻辑功能和上面的规定，列出真值表③根据真值表得

6、到逻辑函数表达式并化简，根据选用的门电路的类型将逻辑表达式变换成所需要的形式。④根据变换后的逻辑函数表达式画出逻辑图。上一页下一页返回12.1逻辑电路的分析和设计方法【例12.3】交叉路口的交通管制灯有三个，分红、黄、绿三色。正常工作时，应该只有一盏灯亮，其他情况均属电路故障。试设计故障报警电路，要求用与非门实现。解:确定输入、输出变量符号和个数，并进行逻辑赋值。设定红、黄、绿三灯分别用R,Y,‘表示输入变量，故障报警用Z表示输出变量。灯亮用1表示，灯灭用。表示;故障报警用1表示，正常工作用。表示。列出真值表如表

7、12.3所示。作出卡诺图(图12.4，得到电路的逻辑表达式为根据式(12-6)画出故障报警逻辑电路图(图12.5)。上一页返回12.2编码器12.2.1二进制编码器二进制编码器是用n位二进制数把某种信号编成2n个二进制代码的逻辑电路。它属于普通编码器。常见的二进制编码器有8线—3线编码器(输入端有8条线，输出端有3条线),16线—4线编码器等。现以8线—3线编码器为例说明其工作原理。如图12.6所示，该编码器有8个输入信号分别为I0,I1,I2,I3,I4,I5,I6,I7，低电平有效;3个输出端分别为Y2、Y1

8、、Y0。其真值表如表12.4所示。当某一个输入端为低电平时，就输出与该输入端相对应的代码。下一页返回12.2编码器由表12.4可得3位二进制编码器输出信号的逻辑表达式上一页下一页返回12.2编码器12.2.2二进制优先编码器普通编码器电路简单，但同时两个或更多个输入信号有效时，其输出是混乱的。在控制系统中被控对象往往不止一个，因此必须对多个对象输入的控制量进行处理。目前广