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1、3 组合逻辑电路3.1 组合逻辑电路的组合逻辑电路的的分析和设计方法的分析和设计方法3.2 编码器编码器3.3 译码器译码器 3.4 数据选择器数据选择器3.6 组合逻辑电路组合逻辑电路中的竞争冒险中的竞争冒险3.5 加法器加法器教学基本要求教学基本要求1.熟练掌握熟练掌握组合逻辑电路的分析方法和设计方法组合逻辑电路的分析方法和设计方法2.掌握掌握编码器、译码器、数据选择器、数值比较器和加编码器、译码器、数据选择器、数值比较器和加法器的逻辑功能及其应用;法器的逻辑功能及其应用;3.学会阅读学会阅读MSI器件的功能表,并能根据设计要求完成器件的功能表,并能根据设计要求完成电路的正确连接。电路的正
2、确连接。回顾:回顾:逻辑函数表示间的转化逻辑函数表示间的转化1.真值表真值表逻辑表达式逻辑表达式 逻辑真值表逻辑真值表ABL0011000101112.逻辑图逻辑图逻辑表达式逻辑表达式 真值表真值表ABL000101011110 3.真值表真值表波形图波形图数字电路就结构和工作原理而言,可分为数字电路就结构和工作原理而言,可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无记忆元件无记忆元件有记忆元件有记忆元件定义:任意时刻的输出状态只决定于该时刻的输入状态,定义:任意时刻的输出状态只决定于该时刻的输入状态,而而 与以前的状态无关。与以前的状态无关。组合组合组合组合逻辑逻辑逻辑逻辑电路电路
3、电路电路X1X2X3:XnZ1Z2Z3:ZmZ1=f1(X1,X2,Xn)Z2=f2(X1,X2,Xn)Zm=fm(X1,X2,Xn)它们之间的关系是:它们之间的关系是:概概 述述3.1 组合逻辑电路的组合逻辑电路的的分析和设计方法的分析和设计方法 根据逻辑图,根据逻辑图,写出写出逻辑函数的表达式,经卡诺逻辑函数的表达式,经卡诺图化简变换后图化简变换后,然后列出真值表,最后得知电路功然后列出真值表,最后得知电路功能。这个过程就是组合逻辑电路的分析。能。这个过程就是组合逻辑电路的分析。3.1.1 组合逻辑电路的分析方法组合逻辑电路的分析方法分析的目的:是为了确定电路的逻辑功能。分析的目的:是为了
4、确定电路的逻辑功能。(1)由逻辑图写出各输出端的逻辑表达式;由逻辑图写出各输出端的逻辑表达式;(2)化简和变换各逻辑表达式;化简和变换各逻辑表达式;(3)列出真值表;列出真值表;(4)根据真值表和逻辑表达式对逻辑电路进行分析,根据真值表和逻辑表达式对逻辑电路进行分析,最后确定其功能。最后确定其功能。组合逻辑电路的分析步骤:组合逻辑电路的分析步骤:化简化简得出结论(逻辑功能)。得出结论(逻辑功能)。逻辑电路图逻辑电路图写出逻辑表达式写出逻辑表达式分析方法:分析方法:3.1.1 组合逻辑电路的分析方法组合逻辑电路的分析方法10000111011110001110111010011100101000
5、00CBA例例1 已知逻辑电路如图所示,分析已知逻辑电路如图所示,分析该电路的功能。该电路的功能。1.根据逻辑图,写出输出逻辑表达式根据逻辑图,写出输出逻辑表达式2.列写真值表。列写真值表。3.确定逻辑功能:确定逻辑功能:解:解:电路具有为奇校验功能。电路具有为奇校验功能。3.1.1 组合逻辑电路的分析方法组合逻辑电路的分析方法一个双输入端、双输出端一个双输入端、双输出端的组合逻辑电路如图所示,的组合逻辑电路如图所示,分析该电路的功能。分析该电路的功能。输输 入入输输 出出ABSC00011011逻辑功能:逻辑功能:解:解:例例20 01 01 00 1半加器半加器 3.1.1 组合逻辑电路的
6、分析方法组合逻辑电路的分析方法1.组合逻辑电路的设计步骤组合逻辑电路的设计步骤 1.1.根据实际逻辑问题确定输入、输出变量,并定根据实际逻辑问题确定输入、输出变量,并定义逻辑状态的含义;义逻辑状态的含义;2.2.根据输入、输出的因果关系,列出真值表;根据输入、输出的因果关系,列出真值表;3.3.由真值表写出逻辑表达式,根据需要简化和变由真值表写出逻辑表达式,根据需要简化和变换逻辑表达式;换逻辑表达式;4.4.画出逻辑图。画出逻辑图。3.1.2 组合逻辑电路的设计方法组合逻辑电路的设计方法1.组合逻辑电路的设计步骤组合逻辑电路的设计步骤 原则:原则:最简(要求所用器件的种类和数量都尽可能最简(要
7、求所用器件的种类和数量都尽可能 少,且器件之间的连线也最少少,且器件之间的连线也最少)。根据题意列真值表根据题意列真值表逻辑式逻辑式化简化简卡诺图卡诺图化简化简画逻辑电路图画逻辑电路图写最简逻辑式写最简逻辑式3.1.2 组合逻辑电路的设计方法组合逻辑电路的设计方法设计一个表决电路,该电路输入为设计一个表决电路,该电路输入为A、B、C,输出是,输出是L。当输入有两个或两个以上为当输入有两个或两个以上为1时,输出为时,输出为1,其他情况输出,其他情况输出为为0。用与非门设计该表决电路。用与非门设计该表决电路。解:解:例例1 LABC+5V+5V要设要设计的计的逻辑逻辑电路电路设计一个表决电路,该电
8、路输入为设计一个表决电路,该电路输入为A、B、C,输出是,输出是L。当输入有两个或两个以上为当输入有两个或两个以上为1时,输出为时,输出为1,其他情况输出,其他情况输出为为0。用与非门设计该表决电路。用与非门设计该表决电路。解:解:例例1 1)根据题意可列出真值表。根据题意可列出真值表。2)画出卡诺图。画出卡诺图。3)简化和变换逻辑表达式)简化和变换逻辑表达式 L=AB+AC+BC ABC L00000101001110010111011100010111BCACAB 3)简化和变换逻辑表达式)简化和变换逻辑表达式 L=AB+AC+BC 4)画出逻辑电路图。)画出逻辑电路图。例例2 2:设计一
9、个电话机信号控制电路。电路有:设计一个电话机信号控制电路。电路有I0I0(火警)、(火警)、I1I1(盗(盗警)和警)和I2I2(日常业务)三种输入信号,通过排队电路分别从(日常业务)三种输入信号,通过排队电路分别从L0L0、L1L1、L2L2输出,在同一时间只能有一个信号通过。如果同时有两输出,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,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。要求用集成门电路路。要求用集成门电路74
10、007400(每片含(每片含4 4个个2 2输入端与非门)实现。输入端与非门)实现。1.列真值表:列真值表:输入,有信号输入,有信号“1”;没有;没有“0”。输出,允许通过输出,允许通过“1”;不允许;不允许“0”。解:解:2.由真值表写出逻辑表达式:由真值表写出逻辑表达式:该逻辑式已是最简,不需化简。但需要用非门和与门实现,该逻辑式已是最简,不需化简。但需要用非门和与门实现,且且L2需用三输入端与门才能实现,故不符合设计要求。需用三输入端与门才能实现,故不符合设计要求。输入输出I0 I1 I2L0 L1 L2 0 0 0 1 0 1 0 0 10 0 01 0 00 1 0 0 0 13.化
11、简。根据要求,将上式转换为与非表达式:化简。根据要求,将上式转换为与非表达式:4.画出逻辑图如图画出逻辑图如图3-8所示,可用两片集成与非门所示,可用两片集成与非门7400来实现。来实现。例例3 解解 1)逻辑抽象。逻辑抽象。某工厂有某工厂有A、B、C三台设备,其中三台设备,其中A和和B的功率相等,的功率相等,C的功率是的功率是A的两倍。这些设备由的两倍。这些设备由X和和Y两台发电机供电,发两台发电机供电,发电机电机X的最大输出功率等于的最大输出功率等于A的功率,发电机的功率,发电机Y的最大输出的最大输出功率是功率是X的三倍。要求设计一个逻辑电路,能够根据各台的三倍。要求设计一个逻辑电路,能够根据各台设备的运转和停止状态,以最节约能源的方式启、停发电设备的运转和停止状态,以最节约能源的方式启、停发电机。机。2)列出真值表列出真值表 3)画出卡诺图画出卡诺图,求输出求输出L;Y=AB+C 输 入输 出A B C XY00000101001110010111011100101001010101114)画出逻辑图画出逻辑图。Y=AB+C
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