數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)第3章數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課件第1次.ppt

（3-1）,數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ),（3-2）,第3章 組合邏輯電路,（3-3）,第3章 組合邏輯電路,概述 3.1 組合電路的基本分析方法和設(shè)計(jì)方法 3.2 加法器和數(shù)值比較器 3.3 編碼器和譯碼器 3.4 數(shù)據(jù)選擇器和分配器 3.5 用中規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù) 3.6 只讀存儲(chǔ)器 3.7 組合電路中的競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn),（3-4）,一、組合邏輯電路的特點(diǎn) 邏輯功能的特點(diǎn)：任意時(shí)刻的穩(wěn)定輸出僅僅取決于當(dāng)時(shí)的輸入信號(hào)，而與電路原來(lái)的狀態(tài)無(wú)關(guān)。 組合邏輯電路的一般結(jié)構(gòu)如圖所示。,組合邏輯電路的概述,電路結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)： 1、由門電路組合而成，不包含任何記憶元件； 2、信號(hào)是單向傳輸?shù)?，不存在輸出到輸入的反饋回路?數(shù)字邏輯電路分為組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路,（3-5）,二、組合電路邏輯功能的表示方法 用來(lái)表示邏輯函數(shù)的幾種方法邏輯圖、真值表、卡諾圖、邏輯表達(dá)式及時(shí)間圖等，都可以用來(lái)表示組合電路的邏輯功能。,三、組合邏輯電路的分類 1、按照邏輯功能特點(diǎn)不同劃分：加法器、比較器、編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器和分配器、只讀存儲(chǔ)器等。 2、按照使用基本開(kāi)關(guān)元件不同劃分：CMOS、TTL等。 3、按照集成度不同劃分：SSI（Small Scale IC，小規(guī)模集成電路 ）、MSI （Medium Scale IC，中規(guī)模集成電路 ） 、LSI （Large Scale IC，大規(guī)模集成電路 ） 、VLSI （Very Large Scale IC，超大規(guī)模集成電路 ）等。,（3-6）,3.1 組合電路的基本分析方法和設(shè)計(jì)方法,一、分析方法 根據(jù)給定的邏輯圖寫出輸出函數(shù)的邏輯表達(dá)式。 化簡(jiǎn)邏輯表達(dá)式，求出輸出函數(shù)的最簡(jiǎn)與或表達(dá)式。 列出輸出函數(shù)的真值表。 描述電路的邏輯功能。,所謂組合邏輯電路的分析，就是根據(jù)給定的邏輯電路圖，求出電路的邏輯功能。,3.1.1 組合電路的基本分析方法,給定組合邏輯電路,寫輸出邏輯表達(dá)式,化簡(jiǎn),分析其功能,列出真值表,分析其功能,（3-7）,二、分析舉例：,解 ： 、根據(jù)邏輯圖寫輸出邏輯表達(dá)式并化簡(jiǎn),1：組合邏輯電路如圖，試分析其邏輯功能。,、根據(jù)邏輯表達(dá)式列真值表,、由真值表分析邏輯功能,當(dāng)AB相同時(shí)，輸出為0,當(dāng)AB相異時(shí)，輸出為1,異或功能。,（3-8）,分析舉例2：分析圖中所示電路的邏輯功能，輸入信號(hào)A、B、C、D是一組二進(jìn)制代碼。,解,1. 逐級(jí)寫輸出函數(shù)的邏輯表達(dá)式,W,X,3. 列真值表,A B C D,A B C D,Y,Y,0 0 0 0,0 0 0 1,0 0 1 0,0 0 1 1,0 1 0 0,0 1 0 1,0 1 1 0,0 1 1 1,1 0 0 0,1 0 0 1,1 0 1 0,1 0 1 1,1 1 0 0,1 1 0 1,1 1 1 0,1 1 1 1,1,1,1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,4. 功能說(shuō)明：,當(dāng)輸入四位代碼中 1 的個(gè)數(shù)為奇數(shù)時(shí)輸 出為 1，為偶數(shù)時(shí)輸出為 0 檢奇電路。,（3-9）,解：、根據(jù)邏輯圖寫輸出邏輯表達(dá)式,練習(xí)：1、組合邏輯電路如圖，試分析其邏輯功能。,、化簡(jiǎn)邏輯表達(dá)式,電路的輸出Y只與輸入A、B有關(guān)，而與輸入C無(wú)關(guān)。Y和A、B的邏輯關(guān)系為與非運(yùn)算的關(guān)系。,、電路的邏輯功能,（3-10）,2：試分析圖示電路的邏輯功能。,解： 第一步：由邏輯圖可以寫輸出F的邏輯表達(dá)式為：,（3-11）,第二步：原式可變換為,第四步：確定電路的邏輯功能。 由真值表可知，三個(gè)變量輸入，只有兩個(gè)及兩個(gè)以上變量取值為1時(shí)，輸出才為1?？梢?jiàn)電路可實(shí)現(xiàn)多數(shù)表決邏輯功能。,第三步：列出真值表如表所示。,（3-12）,3.1.2 組合電路的基本設(shè)計(jì)方法,一、設(shè)計(jì)方法 根據(jù)要求，設(shè)計(jì)出適合需要的組合邏輯電路應(yīng)該遵循的基本步驟，可以大致歸納如下： 1、進(jìn)行邏輯抽象 分析設(shè)計(jì)要求，確定輸入、輸出信號(hào)及它們之間的因果關(guān)系。 設(shè)定變量，即用英文字母表示有關(guān)輸入、輸出信號(hào)，表示輸入信號(hào)者稱為輸入變量，有時(shí)也簡(jiǎn)稱為變量，表示輸出信號(hào)者稱為輸出變量，有時(shí)也稱為輸出函數(shù)或簡(jiǎn)稱函數(shù)。,組合邏輯功輯電路的設(shè)計(jì)是根據(jù)給定的實(shí)際邏輯問(wèn)題，求出實(shí)現(xiàn)其邏輯功能的邏輯電路。,（3-13）,狀態(tài)賦值，即用0和1表示信號(hào)的有關(guān)狀態(tài)。 列真值表。根據(jù)因果關(guān)系，把變量的各種取值和相應(yīng)的函數(shù)值，以表格形式一一列出，而變量取值順序則常按二進(jìn)制數(shù)遞增排列，也可按循環(huán)碼排列。 2、進(jìn)行化簡(jiǎn) 輸入變量比較少時(shí)，可以用卡諾圖化簡(jiǎn)。 輸入變量比較多用卡諾圖化簡(jiǎn)不方便時(shí)，可以用公式法化簡(jiǎn)。 3、畫邏輯圖 變換最簡(jiǎn)與或表達(dá)式，根據(jù)所用元器件(分立元件 或 集成芯片)的情況將函數(shù)式進(jìn)行化簡(jiǎn)。求出所需要的最簡(jiǎn)式。 根據(jù)最簡(jiǎn)式畫出邏輯圖。,（3-14）,二、設(shè)計(jì)舉例,例1：試設(shè)計(jì)一個(gè)三人多數(shù)表決電路，要求提案通過(guò)時(shí)輸出為1，否則為0。,解：分析：“多數(shù)表決電路”是按照少數(shù)服從多數(shù)的原則對(duì)某項(xiàng)決議進(jìn)行表決，確定是否通過(guò)。 令 邏輯變量A、B、C 分別代表參加表決的3個(gè)成員，并約定邏輯變量取值為0表示反對(duì)，取值為1表示贊成； 邏輯函數(shù)Y表示表決結(jié)果。Y取值為0表示決議被否定，Y取值為1表示決議通過(guò)。 按照少數(shù)服從多數(shù)的原則可知，函數(shù)和變量的關(guān)系是：當(dāng)3個(gè)變量A、B、C中有2個(gè)或2個(gè)以上取值為1時(shí)，函數(shù)Y的值為1，其他情況下函數(shù)Y的值為0。,（3-15）,1、列真值表,2、由真值表可寫出：Y(A,B,C)=m(3,5,6,7),3、填卡諾圖化簡(jiǎn)邏輯函數(shù),4、 輸出函數(shù)式,Y=AB+BC+AC,5、用與門、或門設(shè)計(jì)電路,6、用與非門設(shè)計(jì)電路,思考：若只用二輸入與非門設(shè)計(jì)電路，如何畫邏輯圖？,提示：,的形式畫邏輯圖。,將函數(shù)式化為,（3-16）,首先確定輸入變量：,設(shè)：A,B,C為輸入變量分別代表參加表決的邏輯變量，Y為輸出變量，表示輸出結(jié)果。,規(guī)定：A,B,C為1表示贊成，為0表示反對(duì)。Y=1表示通過(guò)，Y=0 表示反對(duì)。,AB,AC,第二步：函數(shù)化簡(jiǎn),第三步：畫邏輯電路圖,解：第一步：列真值表,真值表,例2：設(shè)計(jì)一個(gè)三變量表決器，其中A具有否決權(quán)。,（3-17）,例3：設(shè)計(jì)一個(gè)樓上、樓下開(kāi)關(guān)的控制邏輯電路來(lái)控制樓梯上的路燈，使之在上樓前，用樓下開(kāi)關(guān)打開(kāi)電燈，上樓后，用樓上開(kāi)關(guān)關(guān)滅電燈；或者在下樓前，用樓上開(kāi)關(guān)打開(kāi)電燈，下樓后，用樓下開(kāi)關(guān)關(guān)滅電燈。,解：設(shè)定變量和狀態(tài)賦值：設(shè)樓上開(kāi)關(guān)為A，樓下開(kāi)關(guān)為B，燈泡為Y。并設(shè)A、B閉合時(shí)為1，斷開(kāi)時(shí)為0；燈亮?xí)rY為1，燈滅時(shí)Y為0。 列真值表：根據(jù)邏輯要求列出真值表如下。 邏輯表達(dá)式：由真值表 得邏輯邏輯表達(dá)式,已為最簡(jiǎn)與或表達(dá)式,（3-18）,畫邏輯電路圖：,用與非門實(shí)現(xiàn),用異或門實(shí)現(xiàn),（3-19）,例4：設(shè)計(jì)一個(gè)路燈控制電路，要求實(shí)現(xiàn)的功能是：當(dāng)總電源開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，安裝在三個(gè)不同地方的三個(gè)開(kāi)關(guān)都能獨(dú)立地將燈打開(kāi)或熄滅；當(dāng)總電源開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，路燈不亮。,解： 邏輯抽象 輸入、輸出信號(hào)：輸入信號(hào)是四個(gè)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，輸出信號(hào)是路燈的亮、滅。 設(shè)定變量用S表示總電源開(kāi)關(guān)，用A、B、C表示安裝在三個(gè)不同地方的分開(kāi)關(guān)，用Y表示路燈。 狀態(tài)賦值：用0表示開(kāi)關(guān)斷開(kāi)和燈滅，用1表示開(kāi)關(guān)閉合和燈亮。,（3-20）,列真值表：由題意不難理解，一般地說(shuō)，四個(gè)開(kāi)關(guān)是不會(huì)在同一時(shí)刻動(dòng)作的，反映在真值表中任何時(shí)刻都只會(huì)有一個(gè)變量改變?nèi)≈?，因此按循環(huán)碼排列變量S、A、B、C的取值較好，如右表所示。, 進(jìn)行化簡(jiǎn) 由下圖所示Y的卡諾圖可得,（3-21）, 畫邏輯圖 用異或門和與門實(shí)現(xiàn)。 變換表達(dá)式,邏輯圖：如下圖所示。,（3-22）,練習(xí)： 設(shè)計(jì)一個(gè)監(jiān)視交通信號(hào)燈工作狀態(tài)的邏輯電路。正常情況下，紅、黃、綠燈只有一個(gè)亮，否則視為故障狀態(tài)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒有關(guān)人員修理。,解 1. 邏輯抽象,輸入變量：,1 - 亮,0 - 滅,輸出變量：,R（紅） Y（黃） G（綠）,Z（有無(wú)故障）,1 - 有,0 - 無(wú),列真值表,R Y G,Z,0 0 0,0 0 1,0 1 0,0 1 1,1 0 0,1 0 1,1 1 0,1 1 1,