数字电路 第3章 组合逻辑电路

《数字电路 第3章 组合逻辑电路》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字电路 第3章 组合逻辑电路（127页珍藏版）》请在文档大全上搜索。

1、第第第第第第3 3 3章章章章章章 组合逻辑电路组合逻辑电路组合逻辑电路组合逻辑电路组合逻辑电路组合逻辑电路学习要点：学习要点： 组合电路的分析方法和设计方法 利用数据选择器和可编程逻辑器件进行逻辑设计的方法 加法器、编码器、译码器等中规模集成电路的逻辑功能和使用方法第第第第第第3 3 3章章章章章章 组合逻辑电路组合逻辑电路组合逻辑电路组合逻辑电路组合逻辑电路组合逻辑电路3.1 组合逻辑电路的分组合逻辑电路的分析与设计方法析与设计方法3.1 概述概述一.组合逻辑电路的特点组合逻辑电路的特点 组合逻辑电路组合逻辑电路：任意时刻的输出仅由同时刻的输入决定，与电路原来的状：任意时刻的输出仅由同时刻

2、的输入决定，与电路原来的状态无关；电路结构中态无关；电路结构中无无反馈环路（无记忆：即电路中不包含有存储单元）。反馈环路（无记忆：即电路中不包含有存储单元）。（这就是组合逻辑电路在逻辑功能上的共同特点）（这就是组合逻辑电路在逻辑功能上的共同特点）如下图某一组合逻辑电路的例子：如下图某一组合逻辑电路的例子：S=（A B） CICO=（A B）CI + AB相应的逻辑函数 表达式： 组合逻辑电路 a1 a2 an y1 y2 ym 输 入 输 出 ),( ),(),(2121222111nmmnnaaafyaaafyaaafy二、逻辑功能的描述 逻辑图本身就是逻辑功能的一种表达方式，但不够直观，往

3、往要转化成逻辑函数或真值表的形式。或写成向量函数的形式 Y = F（A）ABCY&3.2.1 组合逻辑电路的分析方法组合逻辑电路的分析方法逻辑图逻辑图逻辑表逻辑表达式达式 1 1 最简与或最简与或表达式表达式化简 2 ABY 1BCY 2CAY 31Y2Y3YY 2 CABCABY从输入到输出逐级写出ACBCABYYYY 321A B CY0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 100010111最简与或最简与或表达式表达式 3 真值表真值表CABCABY 3 4 电路的逻电路的逻辑功能辑功能当输入当输入A、B、C中有中有2 2个或个或3 3个为个为1 1

4、时，输时，输出出Y为为1 1，否，否则输出则输出Y为为0 0。所以这个电路所以这个电路实际上是一种实际上是一种3 3人表决用的人表决用的组合电路：只组合电路：只要有要有2票或票或3票票同意，表决就同意，表决就通过。通过。 4 Y31111ABCYY1Y21逻辑图逻辑图逻辑表逻辑表达式达式BABBABBACBAY最简与或最简与或表达式表达式BBACBABYYYYBY2Y1YBAYCBAY213321真值表真值表A B CY0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 111111100ABCY&用与非门实现用与非门实现电路的输出Y只与输入A、B有关，而与输入C无关

5、。Y和A、B的逻辑关系为：A、B中只要一个为0，Y=1；A、B全为1时，Y=0。所以Y和A、B的逻辑关系为与非运算的关系。电路的逻辑功能电路的逻辑功能ABBAY 设计组合逻辑电路要完成的工作设计组合逻辑电路要完成的工作：根据给出的实际：根据给出的实际逻辑问题，求出实现该逻辑功能的最简逻辑电路。逻辑问题，求出实现该逻辑功能的最简逻辑电路。 设计工作的步骤如下：设计工作的步骤如下： 一、逻辑抽象一、逻辑抽象 1、分析事件的因果关系，把、分析事件的因果关系，把原因原因定为定为输入变量输入变量，把把结果结果定为定为输出变量输出变量。 2、定义逻辑状态的含意。即用、定义逻辑状态的含意。即用0、1代表输入

6、、输代表输入、输出变量的两种不同状态。出变量的两种不同状态。 3、根据给定的因果关系列出逻辑真值表。、根据给定的因果关系列出逻辑真值表。 通过以上三步首先将实际的逻辑问题抽象成逻辑函通过以上三步首先将实际的逻辑问题抽象成逻辑函数（真值表）了。数（真值表）了。3.2.2 组合逻辑电路的设计方法组合逻辑电路的设计方法 二、由真值表写出逻辑函数式，再化简。二、由真值表写出逻辑函数式，再化简。 三、选定器件的类型：三、选定器件的类型：根据对电路的具体要根据对电路的具体要求和器件的资源情况决定采用那一种类型的器件求和器件的资源情况决定采用那一种类型的器件（可采用小、中规模集成电路或可编程逻辑器件）。（可

7、采用小、中规模集成电路或可编程逻辑器件）。 四、根据化简或变换后的逻辑函数式，四、根据化简或变换后的逻辑函数式，画出逻辑电路的连接图画出逻辑电路的连接图 五、工艺设计：五、工艺设计：包括设计面板、电源、控制开包括设计面板、电源、控制开关等。关等。 对于逻辑电路的工程上的对于逻辑电路的工程上的最佳最佳设计，通常需要用多设计，通常需要用多个指标去衡量，主要考虑的问题有以下几个方面：个指标去衡量，主要考虑的问题有以下几个方面： 所用的逻辑器件数目最少，器件的种类最少，且器所用的逻辑器件数目最少，器件的种类最少，且器件之间的连线最简单。这样的电路称件之间的连线最简单。这样的电路称“最小化最小化”电路。

8、电路。 满足速度要求，应使级数尽量少，以减少门电路的延满足速度要求，应使级数尽量少，以减少门电路的延迟。迟。 功耗小，工作稳定可靠。功耗小，工作稳定可靠。 而电路而电路“最佳化最佳化”是从满足工程实际需要提出的。是从满足工程实际需要提出的。显然，显然，“最小化最小化”电路不一定是电路不一定是“最佳化最佳化”电路，必须电路，必须从经济指标和速度、从经济指标和速度、 功耗等多个指标综合考虑，才能设功耗等多个指标综合考虑，才能设计出计出最佳电路最佳电路。 组合逻辑电路可以采用小规模集成电路实现，也可组合逻辑电路可以采用小规模集成电路实现，也可以采用中规模集成电路器件或存储器、可编程逻辑器件以采用中规

9、模集成电路器件或存储器、可编程逻辑器件来实现。来实现。 虽然采用中、大规模集成电路设计时，其最佳虽然采用中、大规模集成电路设计时，其最佳含义及设计方法都有所不同，但采用传统的设计方法仍含义及设计方法都有所不同，但采用传统的设计方法仍是数字电路设计的基础。因此下面先介绍采用是数字电路设计的基础。因此下面先介绍采用设计的实设计的实例。例。 真值表真值表电路功电路功能描述能描述：设计一个楼上、楼下开关的控制逻辑电路设计一个楼上、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；开关打开电灯，上楼后，用楼上开

10、关关灭电灯；或者在下楼前，用楼上开关打开电灯，下楼后，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。用楼下开关关灭电灯。 设楼上开关为设楼上开关为A，楼下开关为，楼下开关为B，灯泡为，灯泡为Y。并设并设A、B闭合时为闭合时为1，断开时为，断开时为0；灯亮时；灯亮时Y为为1，灯灭时，灯灭时Y为为0。根据逻辑要求列出真值表。根据逻辑要求列出真值表。A BY0 00 11 01 10110 1 穷举法 1 2 逻辑表达式逻辑表达式或卡诺图或卡诺图最简与或最简与或表达式表达式化简 3 2 BABAY已为最简与或表达式 4 逻辑变换逻辑变换 5 逻辑电路图逻辑电路图ABY&ABY=1用与

11、非门实现BABAYBAY用异或门实现真值表真值表电路功电路功能描述能描述：用用与非门与非门设计一个举重裁判表决电路。设举重设计一个举重裁判表决电路。设举重比赛有比赛有3个裁判，一个主裁判和两个副裁判。杠铃完个裁判，一个主裁判和两个副裁判。杠铃完全举上的裁决由每一个裁判按一下自己面前的按钮全举上的裁决由每一个裁判按一下自己面前的按钮来确定。只有当两个或两个以上裁判判为成功，并来确定。只有当两个或两个以上裁判判为成功，并且其中有一个为主裁判时，表明成功的灯才会亮。且其中有一个为主裁判时，表明成功的灯才会亮。设主裁判为变量设主裁判为变量A，副裁判分别为，副裁判分别为B和和C；表示；表示成功与否的灯为