数字电子技术基础第四章组合逻辑电路课件.ppt

1、概述概述组合逻辑电路中的竞争冒险组合逻辑电路中的竞争冒险加法器和数值比较器加法器和数值比较器数据选择器数据选择器与数据分配器与数据分配器译码器译码器编码器编码器组合逻辑电路的组合逻辑电路的分析和设计方法分析和设计方法指任何时刻的输出仅取决于指任何时刻的输出仅取决于该时刻输入信号的组合，而与电该时刻输入信号的组合，而与电路原有的状态无关的电路。路原有的状态无关的电路。数字电路根据逻辑功能特点的不同分为数字电路根据逻辑功能特点的不同分为 组合逻辑电路组合逻辑电路 时序逻辑电路时序逻辑电路 指任何时刻的输出不仅取决指任何时刻的输出不仅取决于该时刻输入信号的组合，而且于该时刻输入信号的组合，而且与电路

2、原有的状态有关的电路。与电路原有的状态有关的电路。组合逻辑电路的逻辑功能特点：组合逻辑电路的逻辑功能特点：没有存储和记忆作用。没有存储和记忆作用。组合电路的组成特点：组合电路的组成特点：由门电路构成，不含记忆单元，只存在从输入到输由门电路构成，不含记忆单元，只存在从输入到输出的通路，没有反馈回路。出的通路，没有反馈回路。组合电路的描述方法主要有逻辑表达式、组合电路的描述方法主要有逻辑表达式、真值表、卡诺图和逻辑图等。真值表、卡诺图和逻辑图等。理解组合逻辑电路理解组合逻辑电路分析与设计的基本方法分析与设计的基本方法。熟练掌握逻辑功能的熟练掌握逻辑功能的逻辑表达式、真值表、逻辑表达式、真值表、卡诺

3、图和逻辑图卡诺图和逻辑图表示法及其相互转换。表示法及其相互转换。分析思路：分析思路：基本步骤：基本步骤：根据给定逻辑电路，找出输出输入间的逻辑关系，根据给定逻辑电路，找出输出输入间的逻辑关系，从而确定电路的逻辑功能。从而确定电路的逻辑功能。根据给定逻辑图根据给定逻辑图写出输出逻辑式写出输出逻辑式，并进行必要的化简，并进行必要的化简列真值表列真值表分析逻辑功能分析逻辑功能 例例 分析下图所示逻辑分析下图所示逻辑 电路的功能。电路的功能。解：解：(1)写出输出逻辑函数式写出输出逻辑函数式BAY 1ABCCBACBACBA CBACBA )(CYY 1CBA ABCYY1YY100101010011

4、1(3)分析逻辑功能分析逻辑功能(2)列逻辑函数真值表列逻辑函数真值表111011101001110010100000YCBA输输 出出输输 入入01010000111100001111根据异或功能可列出真值表如右表；根据异或功能可列出真值表如右表；也可先求标准与或式，然后得真值表。后也可先求标准与或式，然后得真值表。后者是分析电路的常用方法，下面介绍之。者是分析电路的常用方法，下面介绍之。通过分析真值表通过分析真值表特点来说明功能。特点来说明功能。A、B、C 三个输入变量中，有奇数个三个输入变量中，有奇数个 1时，输出为时，输出为 1，否则输出为，否则输出为 0。因此，图示。因此，图示电路为

5、三位判奇电路，又称奇校验电路。电路为三位判奇电路，又称奇校验电路。0101001100111111 初学者一般从输入向输出逐级写出各初学者一般从输入向输出逐级写出各个门的输出逻辑式。熟练后可从输出向输个门的输出逻辑式。熟练后可从输出向输入直接推出整个电路的输出逻辑式。入直接推出整个电路的输出逻辑式。由由 Si 表达式可知，表达式可知，当输入有奇数个当输入有奇数个 1 时，时，Si=1，否则，否则 Si=0。例例 分析下图电路的逻辑功能。分析下图电路的逻辑功能。解：解：(2)列真值表列真值表(1)写出输出逻辑函数式写出输出逻辑函数式AiBiCi-1CiSiiiiiiiBACBAC 1)(iiii

6、iiiiBACBACBA 11AiBi Ci-10100 01 11 10 1 1 1 1111011101001110010100000CiSiCi-1BiAi输输 出出输输 入入11110000由由 Ci-1 表达表达式可画出其式可画出其卡诺图为：卡诺图为：11101000可列出真值表为可列出真值表为1 iiiiCBAS(3)分析逻辑功能分析逻辑功能将两个一位二进制数将两个一位二进制数 Ai、Bi 与低位来的进与低位来的进位位 Ci-1 相加，相加，Si 为本位和，为本位和，Ci 为向高位产生的为向高位产生的进位。这种功能的电路称为全加器。进位。这种功能的电路称为全加器。设计思路：设计思路

7、：基本步骤：基本步骤：分析给定逻辑要求，设计出能实现该功能分析给定逻辑要求，设计出能实现该功能的组合逻辑电路。的组合逻辑电路。分析设计要求并分析设计要求并列出真值表列出真值表求最简输出求最简输出逻辑式逻辑式画逻辑图。画逻辑图。首先分析给定问题，弄清楚输入变量和输出变量是首先分析给定问题，弄清楚输入变量和输出变量是哪些，并规定它们的符号与逻辑取值哪些，并规定它们的符号与逻辑取值(即规定它们何时即规定它们何时取值取值 0，何时取值，何时取值1)。然后分析输出变量和输入变量。然后分析输出变量和输入变量间的逻辑关系，列出真值表。间的逻辑关系，列出真值表。根据真值表用代数法或卡诺图法求最简与或式，根据真

8、值表用代数法或卡诺图法求最简与或式，然后根据题中对门电路类型的要求，将最简与或式变然后根据题中对门电路类型的要求，将最简与或式变换为与门类型对应的最简式。换为与门类型对应的最简式。下面通过例题学习下面通过例题学习如何设计组合逻辑电路如何设计组合逻辑电路 (一一)单输出组合逻辑电路设计举例单输出组合逻辑电路设计举例 例例 设计一个设计一个A、B、C三人表决电路。当表决某个提案时，三人表决电路。当表决某个提案时，多数人同意，则提案通过，但多数人同意，则提案通过，但A具有否决权。用与非门实现。具有否决权。用与非门实现。解：解：(1)分析设计要求，列出真值表分析设计要求，列出真值表设设 A、B、C 同

9、意提案时取值同意提案时取值为为 1，不同意时取值为，不同意时取值为 0；Y 表示表示表决结果，提案通过则取值为表决结果，提案通过则取值为 1，否则取值为否则取值为 0。可得真值表如右。可得真值表如右。A、B、C三人表决电路三人表决电路多数人同意，则提案通过，但多数人同意，则提案通过，但A具有否决权具有否决权111011101001110010100000YCBA输出输出输输 入入0000000011111111110(2)化简输出函数化简输出函数Y=AC+ABABC0100 01 11 10 1 1 1 0 0 0 0 0用与非门实现用与非门实现，并求最简与非式，并求最简与非式=AC+AB=A

10、CAB(3)根据输出逻辑式画逻辑图根据输出逻辑式画逻辑图YABCY=ACAB如果信号灯如果信号灯出现故障，出现故障，Z为为1RAGZRAGRAGGRAAGRGARZAGRGRAGARZ (二二)多多输出组合逻辑电路设计举例输出组合逻辑电路设计举例 BiAi输输 入入CiSi输输 出出相加的两个数相加的两个数本位和本位和向高位的进位向高位的进位解：解：(2)求最简输出函数式求最简输出函数式Ci =Ai Bi(3)画逻辑图画逻辑图iiiBAS 10110101011000111BiAi输输 入入CiSi输输 出出00 例例 试设计半加器试设计半加器电路。电路。将两个将两个 1 位二进制位二进制数相

11、加，而不考虑低位数相加，而不考虑低位进位的运算电路，称为进位的运算电路，称为半加器。半加器。SiCiAiBi(1)分析设计要求，分析设计要求，列真值表。列真值表。半加器电路能用半加器电路能用与非门实现吗？与非门实现吗？用与非门实现的半加器电路为用与非门实现的半加器电路为AiBiSiCi1 iiiBAC iiBA iiiiiBABAS iiiiBABA iiiiiiABABBA.此式虽非最简，但这样可利用此式虽非最简，但这样可利用 Ci 中的中的信号信号 Ai Bi，省去实现省去实现 Ai 和和 Bi 的两个非门，的两个非门，从而使整体电路最简。从而使整体电路最简。编码编码 将具有特定含义的信息

12、编将具有特定含义的信息编成相应二进制代码的过程。成相应二进制代码的过程。实现编码功能的电路实现编码功能的电路 编码器编码器 二进制编码器二进制编码器 二二-十进制编码器十进制编码器 优先编码器优先编码器 编码器编码器(即即Encoder)被编被编信号信号 二进制二进制代码代码 编编码码器器 012345670123456701234567012345672IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIY753107632176542IIIIYIIIIYIIIIY45675676772IIIIIIIIIIY45672IIIIYBABAA低电平)()()(SIIIIIIIIIIYSIIIIIIIIYSIIIIY6421643567054234567145672)(45672IIIIY选通信号)(SIIIIY45672)()()(SIIIIIIIISSIIIIIIIIYSIIIIIIIIYEXS012345670123456701234567为0时，电路工作无编码输入为0时，电路工作有编码输入76543210IIIIIIIIS012YYYEXSYYEXSYY15A0EXY815AA19II9I0IEXY