数电课件第四章组合逻辑电路.ppt

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1、第四章组合逻辑电路4.1组合逻辑电路的分析4.2组合逻辑电路的设计4.3组合逻辑电路中的竞争冒险4.4若干典型的组合逻辑集成电路4.5组合可编程逻辑器件4.6用VerilogHDL描述组合逻辑电路熟练掌握组合逻辑电路的分析方法和设计方法；掌握编码器、译码器、数据选择器、数值比较器的逻辑功能及其应用；掌握加法器的功能及其应用；学会阅读MSI器件的功能表，并能根据设计要求完成电路的正确连接；正确理解可编程逻辑器件。教学基本要求4.1组合逻辑电路的分析目的：确定已知电路的逻辑功能。步骤：由逻辑图逐级写出各输出端的逻辑表达式化简和变换各逻辑表达式列出真值表根

2、据真值表归纳逻辑电路的功能例：分析如图所示逻辑电路的功能。解：（1）写输出表达式（2）列真值表（3）归纳逻辑功能三输入变量有奇数个1时，输出L=1，否则为0，即输入三位二进制码含奇数个1时，输出1为有效信号——称奇校验电路。例：分析以下逻辑电路的功能。解：（1）写输出表达式（2）列真值表（3）分析功能半加器：即A、B为加数，S是它们的和，C是向高位的进位。一个逻辑函数其真值表（最小项表达式）是唯一的，而其逻辑功能实现电路不是唯一的。与非门构成的半加器由异或门及与门（与非门）实现的半加器例：分析以下逻辑电路的功能解：（1）写输出表达式：（2）列真值表（

3、3）归纳功能电路具有全加功能，Ai、Bi为加数，Ci-1为低位向本位进位数，Si为和，Ci为本位向高位的进位。4.2组合逻辑电路的设计目的：已知功能，求（设计）电路。目标：电路简单，所用器件的数目和种类应尽量少（视具体情况而定）。步骤：根据功能要求设输入、输出变量，列真值表（逻辑抽象）根据真值表写输出表达式化简逻辑函数（根据真值表填卡洛图，化简逻辑函数）根据简化的逻辑表达式画出电路图例：某车间有3台设备，如有1台出现故障时黄灯亮，两台出现故障时红灯亮，三台都出现故障时红黄灯都亮，设计一个显示车间设备故障情况的电路，并用与非门加以实现。解：设3台设备分

4、别为A、B、C（输入变量），有故障为1，无故障为0；黄、红灯分别为X、Y（输出变量），亮为1，不亮为0。列真值表：ABCXY0000000110010100110110010101011100111111化简变换逻辑函数表达式画逻辑电路图用其他门实现实际上就是一个全加器例：设计一个裁决电路，1名主裁，3名副裁，主裁通过记2票，副裁通过记1票，设计一个少数服从多数的裁决电路，用与非门实现。解：（1）设输入变量为A(主)、B、C、D(副)，输出变量为L，通过为1，不通过为0。列真值表：（2）填卡洛图，化简⑶画逻辑图ABCDL000000001000100

5、001100100001010011000111110000100111010110111110011101111101111111.设计一个电话机报警信号控制电路。电路有I0（火警）、I1（盗警）和I2（日常业务）三种输入信号，通过排队电路分别从L0、L1、L2输出，在同一时间只能有一个信号通过。如果同时有两个以上信号出现时，应首先接通火警信号，其次为盗警信号，最后是日常业务信号。试按照上述轻重缓急设计该信号控制电路。要求用集成门电路74LS00（每片含4个2输入端与非门）实现。练习题2.设计一个判断输入4位二进制数的数值范围的电路，要求电路能够判

6、断输入数值的范围（0～5；6～10；11～15）。4.3组合逻辑电路中的竞争冒险前面在分析和设计组合逻辑辑电路时，都没有考虑门电路延迟时间对电路的影响。实际上，由于延迟时间的存在，当一个输入信号经过多条路径传送后又重新会合到某个门上，由于不同路径上门的级数不同，或者门电路延迟时间的差异，导致到达会合点的时间有先有后，从而产生瞬间的错误输出。这一现象称为竞争冒险。4.3.1.产生竞争冒险的原因不考虑门的延时：考虑延时：不考虑门的延时：考虑延时：“1”冒险“0”冒险竞争由于逻辑门存在延时时间，信号经由不同的路径达到某一会合点的时间有先有后的现象。冒险由于

7、竞争而引起电路输出发生瞬间错误现象称为冒险。冒险表现为输出端出现了原设计中没有的窄脉冲，常称其为毛刺。“0冒险”和“1冒险”统称冒险。冒险现象的识别可采用代数法来判断一个组合电路是否存在冒险，方法为：写出组合逻辑电路的逻辑表达式，当某些逻辑变量取特定值（0或1）时，如果表达式能转换为：则存在“1”冒险则存在“0”冒险若输入变量A＝B＝l，则有，因此，该电路存在0冒险。例：判断图示电路是否存在冒险。逻辑函数是否存在冒险。4.3.2竞争冒险的消除方法1.增加乘积项以避免互补项相加。在电路中，存在冒险现象。如在其逻辑表达式中增加乘积项AB，使其变为就不会产

8、生冒险。2.发现并消去互补相乘项。在逻辑式中存在冒险现象。如将其变换为则在原来产生冒险的条件A＝C＝0时，L