组合逻辑电路的分析与设计方法

1课题组合逻辑电路的分析与设计数字电子电路教学科研处：张瑜2◆课题纲要组合逻辑电路的特点组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的设计组合逻辑电路的分析与设计3预备知识的复习描述逻辑电路逻辑功能的主要方法：各种表示法之间的相互转换？真值表逻辑表达式卡诺图逻辑图组合逻辑电路的分析与设计本质就是各种表示法之间的相互转换逻辑表达式逻辑图真值表真值表逻辑表达式逻辑图4功能特点：电路任一时刻的输出状态只决定于该时刻各输入状态的组合，而与电路的原状态无关（即无记忆功能）。结构特点：组合电路就是由门电路组合而成，电路中无记忆功能的元件或电路，无反馈通路。每一个输出变量是全部或部分输入变量的函数：L1=f1（A1、A2、…、Ai）L2=f2（A1、A2、…、Ai）……Lj=fj（A1、A2、…、Ai）一、组合逻辑电路的特点例:表决控制电路、楼梯灯控制电路、加法电路、数值比较电路、编\译码器、多路选择器等等。5二、组合逻辑电路的分析分析目的：逻辑电路逻辑功能。ABCY&&&&ABCY&&&&例1：分析下图的逻辑功能：最简与或表达式化简2ABY1BCY2CAY31Y2Y3YY逻辑图逻辑表达式11从输入到输出逐级写出ACBCABYYYY321分析举例：27ABCY000001010011100101110111最简与或表达式3真值表CABCABY3当输入A、B、C中有2个或3个为1时，输出Y为1，否则输出Y为0。所以这个电路实际上是一种3人表决用的组合电路：３人表决电路4电路的逻辑功能4分析举例：000101118小结2．化简逻辑表达式为最简与或表达式。分析组合逻辑电路的一般方法：1．由前到后逐级写出各逻辑门输出端的逻辑表达式。已知逻辑电路图逻辑表达式最简表达式3．列真表。列真值表4．由真值表，分析逻辑功能。说明功能练习：试分析下图的逻辑功能9试分析下图的逻辑功能Z1Z2Z3③逻辑功能：半加器ABCS0001101100010110②列真值表：解：ABZ1ABAZ2ABBZ33232ZZZZSABBABAABBA)())((BABABABABAABZC1①求逻辑表达式练习过程10三、组合逻辑电路的设计方法设计组合逻辑电路的原则用功能模块（MSI）设计的原则：用门电路（SSI）设计的原则：（1）所用门的个数尽量少，而且各门的输入端数目也尽量少。（2）尽量减少所用集成器件（门）的种类（1）功能模块个数少，品种也少。（2）功能模块之间连线少。设计目的根据给定的逻辑功能要求，设计出用尽可能少的逻辑门来实现该逻辑功能的电路。11三、组合逻辑电路的设计方法设计的一般步骤（与分析相反）：实例：设计一个楼上、楼下开关的控制逻辑电路来控制楼梯上的路灯，使之在上楼前，用楼下开关打开电灯，上楼后，用楼上开关关灭电灯；或者在下楼前，用楼上开关打开电灯，下楼后，用楼下开关关灭电灯1．逻辑抽象a)分析因果关系:确定输入、输出变量。b)定义逻辑状态:确定0，1的意义。c)列出真值表。实际逻辑问题真值表2．根据真值表，写出输出逻辑函数表达式或画其卡诺图逻辑表达式3．对输出逻辑函数进行化简与变换化为最简与或式、然后变换为适当的形式。最简或合理表达式4．根据最简输出逻辑函数式，画逻辑图逻辑图电路功能描述实例：设计一个楼上、楼下开关的控制逻辑电路来控制楼梯上的路灯，使之在上楼前，用楼下开关打开电灯，上楼后，用楼上开关关灭电灯；或者在下楼前，用楼上开关打开电灯，下楼后，用楼下开关关灭电灯。（要求用与非门实现电路）解：设楼上开关为A，楼下开关为B，灯泡为Y。并设A、B闭合时为1，断开时为0；灯亮时Y为1，灯灭时Y为0。根据逻辑要求列出真值表1逻辑抽象1设计举例真值表0110132逻辑表达式2BABAY用与非门实现BABAY化简或变换后的表达式334逻辑电路图4ABY思考：用4个与非门能否实现该电路？14ABY&&&&分析如下：(变换表达式)注意:设计结果的不唯一性，及工程设计与理论分析的差异能:15告别举手表决：人大代表在人民大会堂进行电子表决电子表决器试设计一个三人表决逻辑电路，要求:三人A、B、C各控制一个按键，按下为“1”，不按为“0”。多数（2）按下为通过。通过时L＝1，不通过L＝0。用与非门实现。LABC+5V要设计的逻辑电路设计练习ABCL000000100100011110001011110111111、列真值表解：=AB•AC•BC设计过程L=AC+BC+ABBC2、用卡诺图化简写出最简式ACAB1111&&&&ABCL&3、画逻辑图19思考作业题：设计一个举重裁判表决器。设举重有三个裁判，一个主裁判和两个副裁判。杠铃的完全举起由每一裁判按一下自己前面的按钮来确定。只有当两个裁判（其中必须有主裁判）判明成功，表示成功的灯才亮。20小结理解组合电路的特点掌握组合电路的分析方法掌握组合电路的设计方法在许多情况下，如果用中、大规模集成电路来实现组合函数，可以取得事半功倍的效果。21②思考练习题：设计一个举重裁判表决器。设举重有三个裁判，一个主裁判和两个副裁判。杠铃的完全举起由每一裁判按一下自己前面的按钮来确定。只有当两个裁判（其中必须有主裁判）判明成功，表示成功的灯才亮。试设计该电路。作业：①教材：P96----题422谢谢!23实例：楼梯路灯的控制:上楼前，用楼下开关打开电灯，上楼后，用楼上开关关灭电灯；或者在下楼前，用楼上开关打开电灯，下楼后，用楼下开关关灭电灯。返回