第4章+组合逻辑电路

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1、第第4章章 组合逻辑电路组合逻辑电路 本章重点本章重点1 1、组合逻辑电路在电路结构和逻辑、组合逻辑电路在电路结构和逻辑功能上的特点；功能上的特点；2 2、组合逻辑电路的分析方法和设计、组合逻辑电路的分析方法和设计方法；方法；3 3、常用中规模集成组合电路器件的、常用中规模集成组合电路器件的应用。应用。4 4、可编程逻辑器件及其与自动设计、可编程逻辑器件及其与自动设计的关系的关系组合组合 逻辑电路逻辑电路时序时序 逻辑电路逻辑电路功能：功能：输出输出只取决于只取决于 当前的输入当前的输入 逻辑电路逻辑电路组成：组成：门电路（不存在门电路（不存在记忆元件）记忆元件）功能：功能：输出取决于输出取决

2、于当前的输入当前的输入 原来的状态原来的状态组成：组成：组合电路组合电路记忆元件记忆元件 4.1组合逻辑电路手工分析组合逻辑电路手工分析 组合逻辑电路的特点组合逻辑电路的特点 组合逻辑电路定义组合逻辑电路定义n组合逻辑电路是实现某一逻辑功能而没有组合逻辑电路是实现某一逻辑功能而没有记忆特性的数字电路。记忆特性的数字电路。n其特点是电路任意时刻的稳态输出仅取决其特点是电路任意时刻的稳态输出仅取决于该时刻的输入信号，而与电路原来的状于该时刻的输入信号，而与电路原来的状态无关。态无关。组合电路框图及一般表达式为：组合电路框图及一般表达式为：nF1=f1(x1, x2, xn)nF2=f2(x1, x

3、2, xn)nFm=fm(x1, x2, xn)组合电路组合电路x1x2xnF1F2Fm图图4-1组合逻辑电路框图组合逻辑电路框图输入输入逻辑逻辑变量变量输出输出逻辑逻辑函数函数n组合逻辑电路的表示方法有：组合逻辑电路的表示方法有：函数表达式函数表达式真值表真值表逻辑图逻辑图卡诺图卡诺图工作波形图工作波形图一般为与或式，但形式不惟一，通过变换可实现用不同门电路组成逻辑图。在一定程度上可以直接用于自动设计的描述，如转化为HDL描述。真实地反映出变量取值与函数值之间的关系，通过对其进行状态赋值可以得到对应的真值表。真值表是判断逻辑关系的有效手段，真值表具有惟一性。在自动设计中，用真值表描述逻辑更容

4、易转化为HDL，从而有利于逻辑的自动设计。是化简逻辑函数的主要工具，为最后实现逻辑图作必要准备。表示变量之间的逻辑关系，一个逻辑表达式可以用不同逻辑图实现。逻辑图只反映逻辑功能，不反映电路特性。任务任务分析：分析：设计：设计： 给定给定 逻辑图逻辑图 得到得到逻辑功能逻辑功能分析分析 给定给定逻辑功能逻辑功能 画出画出 逻辑图逻辑图设计设计组合逻辑电路的研究内容：组合逻辑电路的研究内容：4.1组合逻辑电路手工分析组合逻辑电路手工分析 1、由给定的逻辑图逐级写出逻辑函数式。、由给定的逻辑图逐级写出逻辑函数式。2、对逻辑式进行化简：、对逻辑式进行化简：3、列出输入输出真值表；、列出输入输出真值表；

5、卡诺图化简法卡诺图化简法公式化简法公式化简法 最简最简与或式与或式分析步骤分析步骤4、根据真值表和逻辑表达式，确定逻辑功能。、根据真值表和逻辑表达式，确定逻辑功能。2.组合逻辑电路的手工分析步骤组合逻辑电路的手工分析步骤 逐级写逻辑式法逐级写逻辑式法1）单输出组合逻辑电路的分析）单输出组合逻辑电路的分析 3 组合逻辑电路分析组合逻辑电路分析 2多输出组合逻辑电路的分析多输出组合逻辑电路的分析 112022-6-1BA AB12345BA ABBA一、逐级写逻辑式：一、逐级写逻辑式：练习练习1：分析下图的逻辑功能。分析下图的逻辑功能。 BA 二、对逻辑式进行化简：二、对逻辑式进行化简：12202

6、2-6-1BAABSBAC BA （德（德 摩根定理）摩根定理）BAAB三、列真值表：三、列真值表：132022-6-1BABAS BAC 输入输入 输出输出A B S C 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1逻辑式：逻辑式：三、列真值表：三、列真值表：142022-6-1输入输入 输出输出A B S C 0 0 0 0 1 1 0 1 真值表：真值表： 0 1 1 0 1 0 1 0四、确定逻辑功能：四、确定逻辑功能：BAS BAC 半加器：半加器：两个一位二进制数相加，只求两个一位二进制数相加，只求 本位和本位和 ，不考虑低位的进位信号。，不考虑低位的进位信号。逻

7、辑功能：逻辑功能：半加器半加器练习练习2：如图所示电路，分析其逻辑功能。：如图所示电路，分析其逻辑功能。解：输出端的逻辑式为CBAABYCBAY)(21输出输入真值表为由真值表可知，为全加器练习练习3. 分析所示逻辑电路的逻辑功能。分析所示逻辑电路的逻辑功能。解：1).由图可得ABCCABCBABCAYb.化简：化简：其卡诺图为2)化简CBCABAYCBCACBBACABACBACBAABCCABCBABCA)(ABCCABCBABCAY3)由上述最简逻辑式可得输出输入的真值表由上述最简逻辑式可得输出输入的真值表由真值表可知此电路为非一致电路，即输入A、B、C取值不一样时输出为1,否则为0。表

8、2022-6-1194.2.1 组合逻辑电路的一般设计步骤组合逻辑电路的一般设计步骤 1、由、由逻辑问题逻辑问题抽象出逻辑功能，列出抽象出逻辑功能，列出真值表真值表；2、由真值表写、由真值表写逻辑函数式逻辑函数式；4、选定器件，画出、选定器件，画出逻辑电路图逻辑电路图。4.2 组合逻辑电路手工设计方法组合逻辑电路手工设计方法 设计要求设计要求：按要求得到：按要求得到最简单最简单的逻辑电路。的逻辑电路。3、化简或变换成适当的形式；、化简或变换成适当的形式；组合逻辑电路的设计过程框图组合逻辑电路的设计过程框图组合逻辑电路的设计方法4.2.2 组合逻辑电路的手工设计示例组合逻辑电路的手工设计示例 1

9、.进行逻辑抽象，建立真值表。设输入为A、B、C，且A具有否决权。同意用1表示表示，不同意用0表示表示；输出X为1时表示提案通过；Y为1时表示提案全票否决。【例4-3】 用“与非门”或“或非门”设计一个表决电路。设计一个A、B和C共三人的表决电路。当表决某个提案时，多数人同意，则提案通过；同时A具有否决权。若全票否决，也给出显示。2. 画出卡诺图，并用卡诺图化简：3.Y的逻辑表述组合逻辑电路的手工设计示例组合逻辑电路的手工设计示例 4. 根据逻辑表达式画出逻辑图。(1) 若用与-或门实现(2) 若用与非门实现组合逻辑电路的手工设计示例组合逻辑电路的手工设计示例方案方案1：采用多路数据选择器：采用

10、多路数据选择器 方案方案2：采用：采用3线线-8线译码器线译码器练习：设两个一位二进制数练习：设两个一位二进制数A和和B，试设计判别器，若，试设计判别器，若AB,则输出则输出Y为为1，否则输出，否则输出Y为为0.解：解：1.由题意列出真值表为由题意列出真值表为2. 由真值表写出输出端的逻辑式由真值表写出输出端的逻辑式BAY 3. 画出逻辑电路图，如图所示画出逻辑电路图，如图所示 组合逻辑电路的设计方法例例. 设设 x 和和y 是两个两位的二进制数，其中是两个两位的二进制数，其中xx1 x2，yy1 y2，试设计一判别器，当，试设计一判别器，当x y 时，输出为时，输出为1； 否则为否则为0，试

11、用与非门实现这个逻辑要求，试用与非门实现这个逻辑要求解：根据题意列出真值表为由真值表写出输出函数式为)14,11,10, 9 , 8 , 2(),(2211imyxyxYi卡诺图为组合逻辑电路的设计方法则化简后的逻辑函数为2122211122122111)(yyxyxxyxyxyyxxyxY逻辑电路为组合逻辑电路的设计方法n设计一个判别二个设计一个判别二个n位二进制数之和奇偶位二进制数之和奇偶性的电路，当二数之和为奇数时电路输出性的电路，当二数之和为奇数时电路输出为为1，否则输出为，否则输出为0。n设：二数为设：二数为A=an-1an-2.a1a0 B=bn-1bn-2.b1b0n二个二个n位