第四章組合邏輯電路PPT課件

1、主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 組合邏輯電路的特點(diǎn)組合邏輯電路的特點(diǎn) 組合邏輯電路的分析方法和設(shè)計(jì)方法組合邏輯電路的分析方法和設(shè)計(jì)方法重點(diǎn)：重點(diǎn)： 組合邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)方法組合邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)方法難點(diǎn)：難點(diǎn)： 組合邏輯電路的設(shè)計(jì)組合邏輯電路的設(shè)計(jì)第四章 組合邏輯電路一、組合邏輯電路的功能特點(diǎn)一、組合邏輯電路的功能特點(diǎn)（什么是組合邏輯電路？）（什么是組合邏輯電路？）數(shù)字電路分為兩大類：數(shù)字電路分為兩大類：組合邏輯電路、組合邏輯電路、 時(shí)序邏輯電路時(shí)序邏輯電路電路在任意時(shí)刻產(chǎn)生的穩(wěn)定輸出僅僅取決于該時(shí)刻的各電路在任意時(shí)刻產(chǎn)生的穩(wěn)定輸出僅僅取決于該時(shí)刻的各輸入值的組合，而與過去的輸入值無關(guān)。輸入值的組

2、合，而與過去的輸入值無關(guān)。二、組合邏輯電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)二、組合邏輯電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)一般由門電路組成，不包含記憶元件（存儲(chǔ)元件）；一般由門電路組成，不包含記憶元件（存儲(chǔ)元件）；輸出到輸入間信號(hào)單向傳輸，無反饋回路。輸出到輸入間信號(hào)單向傳輸，無反饋回路。三、組合邏輯電路的功能表示方法三、組合邏輯電路的功能表示方法邏輯函數(shù)、真值表、邏輯圖、卡諾圖和波形圖等。邏輯函數(shù)、真值表、邏輯圖、卡諾圖和波形圖等。四、組合邏輯電路的分類四、組合邏輯電路的分類1、按邏輯功能分：、按邏輯功能分：2、按集成度分：、按集成度分：編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器等編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器等SSI、MSI、LSI、VLSI（逐級(jí)推導(dǎo)

3、法）（逐級(jí)推導(dǎo)法）1、根據(jù)邏輯圖逐級(jí)寫出輸出函數(shù)表達(dá)式。、根據(jù)邏輯圖逐級(jí)寫出輸出函數(shù)表達(dá)式。2、對(duì)輸出函數(shù)表達(dá)式進(jìn)行化簡(jiǎn)或變換。、對(duì)輸出函數(shù)表達(dá)式進(jìn)行化簡(jiǎn)或變換。卡諾圖法卡諾圖法公式化簡(jiǎn)法公式化簡(jiǎn)法 最簡(jiǎn)與或式最簡(jiǎn)與或式3、列出輸出函數(shù)的真值表。、列出輸出函數(shù)的真值表。4、從真值表或函數(shù)式的規(guī)律評(píng)述邏輯電路的功能。、從真值表或函數(shù)式的規(guī)律評(píng)述邏輯電路的功能。給定邏給定邏輯圖輯圖得到得到邏輯功能邏輯功能分析分析一、組合電路的一般分析步驟一、組合電路的一般分析步驟注意：輸入、輸出變量的排列順序可能會(huì)影響其結(jié)注意：輸入、輸出變量的排列順序可能會(huì)影響其結(jié)果的分析，一般按果的分析，一般按ABC或或Y3Y

4、2Y1的順序排列；的順序排列；4.1 組合邏輯電路分析組合邏輯電路分析4.1.1 分析方法概述分析方法概述（逐級(jí)推導(dǎo)法）（逐級(jí)推導(dǎo)法）例例1一、分析舉例一、分析舉例根據(jù)邏輯圖從左至右根據(jù)邏輯圖從左至右逐級(jí)寫出輸出函數(shù)表達(dá)逐級(jí)寫出輸出函數(shù)表達(dá)式式ABY 1ABAY 2ABBY 3ABBABAYYF 324.1.2 分析舉例分析舉例對(duì)輸出函數(shù)表達(dá)式進(jìn)對(duì)輸出函數(shù)表達(dá)式進(jìn)行化簡(jiǎn)或變換行化簡(jiǎn)或變換ABBABAYYF 32BABAF 列出真值表列出真值表ABF000110111100邏輯功能描述邏輯功能描述當(dāng)輸入信號(hào)當(dāng)輸入信號(hào)A A、B B相異時(shí)，輸相異時(shí)，輸出為高電平，出為高電平， A A、B B相同時(shí)

5、，相同時(shí)，輸出為低電平。輸出為低電平。（逐級(jí)推導(dǎo)法）（逐級(jí)推導(dǎo)法）例例2一、分析舉例一、分析舉例逐級(jí)寫出輸出函數(shù)表逐級(jí)寫出輸出函數(shù)表達(dá)式達(dá)式4.1.2 分析舉例分析舉例BCAPAPCBAPPPBCPCBPAP 35214321)(BCACBAPPF )(54對(duì)輸出函數(shù)表達(dá)式進(jìn)對(duì)輸出函數(shù)表達(dá)式進(jìn)行化簡(jiǎn)或變換行化簡(jiǎn)或變換列出真值表列出真值表邏輯功能評(píng)述邏輯功能評(píng)述由真值表可知，該電路僅當(dāng)由真值表可知，該電路僅當(dāng)A A、B B、C C取值同為取值同為0 0或同為或同為1 1時(shí)輸時(shí)輸出出F F的值為的值為0 0，其他情況下輸出，其他情況下輸出F F均為均為1 1。因此該電路的邏輯功。因此該電路的邏輯功

6、能是檢查輸入信號(hào)是否一致。通常稱為能是檢查輸入信號(hào)是否一致。通常稱為“不一致不一致”電路。電路。CABABCACBABCACBAF )()(ABCF00000101001110010111011101111110原電路原電路化簡(jiǎn)后的電路化簡(jiǎn)后的電路此電路更簡(jiǎn)單、清此電路更簡(jiǎn)單、清晰。晰。根據(jù)邏輯圖寫出根據(jù)邏輯圖寫出邏輯函數(shù)表達(dá)式邏輯函數(shù)表達(dá)式ABCBABAABS BABABABABAABBABAABS ABC 例例3一、分析舉例一、分析舉例化簡(jiǎn)輸出邏輯函數(shù)表達(dá)式化簡(jiǎn)輸出邏輯函數(shù)表達(dá)式列出真值表列出真值表ABSC0000011010101101功能評(píng)述功能評(píng)述由真值表可知，若將由真值表可知，若將

7、A、B分別作為一位二進(jìn)制數(shù)，則分別作為一位二進(jìn)制數(shù)，則S是是A、B相加的相加的“和和”，而，而C是相加產(chǎn)生的是相加產(chǎn)生的“進(jìn)位進(jìn)位”。該電路通常稱作該電路通常稱作“半加器半加器”。 Co邏輯符號(hào)：邏輯符號(hào)：BAF 1CIBAF )(2ABF 3CIBACIFF 1ABCIBAABCIBAFFCO )()(32例例4 分析如圖所示組合邏輯電路分析如圖所示組合邏輯電路根據(jù)邏輯圖寫出邏輯函數(shù)表達(dá)式并化簡(jiǎn)根據(jù)邏輯圖寫出邏輯函數(shù)表達(dá)式并化簡(jiǎn)CIABCOF0000000101010010111010001101101101011111若若A、B為兩個(gè)輸入的為兩個(gè)輸入的1位二進(jìn)制數(shù)，位二進(jìn)制數(shù)，CI為低位二

8、進(jìn)制數(shù)相為低位二進(jìn)制數(shù)相加的進(jìn)位輸出到本位的輸入，則加的進(jìn)位輸出到本位的輸入，則F為本位二進(jìn)制數(shù)為本位二進(jìn)制數(shù)A、B和和低位進(jìn)位輸入低位進(jìn)位輸入CI的相加之和，的相加之和，CO為為A、B和和CI相加向高位相加向高位的進(jìn)位輸出，該電路可以完成的進(jìn)位輸出，該電路可以完成1位二進(jìn)制數(shù)全加的功能，位二進(jìn)制數(shù)全加的功能，稱為全加器。稱為全加器。列出真值表列出真值表功能評(píng)述功能評(píng)述：進(jìn)位信號(hào)是由低位向高位逐級(jí)傳遞的，速度不高。進(jìn)位信號(hào)是由低位向高位逐級(jí)傳遞的，速度不高。CICoIC 邏輯符號(hào)：邏輯符號(hào)：【例例4 4】分析如圖所示組合邏輯電路。已知電路輸入分析如圖所示組合邏輯電路。已知電路輸入ABCDABC

9、D為為84218421碼，說明該電路的功能。碼，說明該電路的功能。根據(jù)邏輯圖寫出邏輯函數(shù)表達(dá)式根據(jù)邏輯圖寫出邏輯函數(shù)表達(dá)式DZDCYDCBXDCBAW )()(根據(jù)輸出邏輯函數(shù)表達(dá)式列出真值表根據(jù)輸出邏輯函數(shù)表達(dá)式列出真值表ABCDWXYZABCDWXYZ00000011010110000001010001101001001001010111101000110110100010110100011110011100功能評(píng)述功能評(píng)述由真值表可知，電路輸出由真值表可知，電路輸出WXYZ是一位十進(jìn)是一位十進(jìn)制數(shù)的余制數(shù)的余3碼，即該電路是一個(gè)將碼，即該電路是一個(gè)將8421碼轉(zhuǎn)換碼轉(zhuǎn)換成余成余3碼的代碼

10、轉(zhuǎn)換電路。碼的代碼轉(zhuǎn)換電路。練習(xí)練習(xí)1 1 用異或門實(shí)現(xiàn)下圖電路功能的最簡(jiǎn)電路。用異或門實(shí)現(xiàn)下圖電路功能的最簡(jiǎn)電路。練習(xí)練習(xí)2 2 分析如圖所示組合邏輯電路。分析如圖所示組合邏輯電路。（一）建立給定問題的邏輯描述（一）建立給定問題的邏輯描述給定邏給定邏輯功能輯功能畫出畫出邏輯圖邏輯圖設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)（二）求出邏輯函數(shù)的最簡(jiǎn)表達(dá)式（二）求出邏輯函數(shù)的最簡(jiǎn)表達(dá)式（三）選擇邏輯門類型并進(jìn)行邏輯函數(shù)變換（三）選擇邏輯門類型并進(jìn)行邏輯函數(shù)變換（四）畫出邏輯電路圖（四）畫出邏輯電路圖4.2 組合邏輯電路設(shè)計(jì)組合邏輯電路設(shè)計(jì)組合邏輯電路的設(shè)計(jì)，就是根據(jù)問題要求完成的組合邏輯電路的設(shè)計(jì)，就是根據(jù)問題要求完成的邏輯功能

11、，求出在特定條件下實(shí)現(xiàn)該功能的邏輯邏輯功能，求出在特定條件下實(shí)現(xiàn)該功能的邏輯電路。電路。本章討論采用小規(guī)模集成門電路構(gòu)成組合邏輯電本章討論采用小規(guī)模集成門電路構(gòu)成組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法。路的設(shè)計(jì)方法。4.2.1 設(shè)計(jì)方法概述設(shè)計(jì)方法概述（一）建立給定問題的邏輯描述：（一）建立給定問題的邏輯描述： 1、分析設(shè)計(jì)要求，確定輸入、輸出信號(hào)及其因果關(guān)系。、分析設(shè)計(jì)要求，確定輸入、輸出信號(hào)及其因果關(guān)系。一、組合邏輯電路的一般設(shè)計(jì)步驟一、組合邏輯電路的一般設(shè)計(jì)步驟 2、設(shè)定變量，用字母表示有關(guān)的輸入、輸出信號(hào)。、設(shè)定變量，用字母表示有關(guān)的輸入、輸出信號(hào)。 3、狀態(tài)賦值，用、狀態(tài)賦值，用0、1表示信號(hào)的有關(guān)

12、狀態(tài)。表示信號(hào)的有關(guān)狀態(tài)。4、列真值表，根據(jù)因果關(guān)系列真值表。、列真值表，根據(jù)因果關(guān)系列真值表。（二）求出邏輯函數(shù)的最簡(jiǎn)表達(dá)式：（二）求出邏輯函數(shù)的最簡(jiǎn)表達(dá)式：由邏輯抽象出的真值表寫出函數(shù)式。由邏輯抽象出的真值表寫出函數(shù)式。（三）選擇邏輯門類型并進(jìn)行邏輯變換：（三）選擇邏輯門類型并進(jìn)行邏輯變換： 使用小規(guī)模集成門電路，如不限種類時(shí)，采用最簡(jiǎn)形式；使用小規(guī)模集成門電路，如不限種類時(shí)，采用最簡(jiǎn)形式； 如限制種類，要變換成與器件相適應(yīng)的形式。如限制種類，要變換成與器件相適應(yīng)的形式。（四）畫出邏輯電路圖。（四）畫出邏輯電路圖?？ㄖZ圖法卡諾圖法公式化簡(jiǎn)法公式化簡(jiǎn)法 最簡(jiǎn)與或式最簡(jiǎn)與或式4.2.2 設(shè)計(jì)舉

13、例設(shè)計(jì)舉例設(shè)計(jì)一個(gè)設(shè)計(jì)一個(gè)3人人“多數(shù)表決電路多數(shù)表決電路”，用與非門實(shí)現(xiàn)該電路。，用與非門實(shí)現(xiàn)該電路。設(shè)設(shè)A A、B B、C C分別代表參加表決的分別代表參加表決的3 3個(gè)人，高電平表示贊成，個(gè)人，高電平表示贊成，低電平表示反對(duì)。用函數(shù)低電平表示反對(duì)。用函數(shù)F F表示表決結(jié)果，高電平表示決議表示表決結(jié)果，高電平表示決議通過，低電平表示決議被否決。按照少數(shù)服從多數(shù)的原則，通過，低電平表示決議被否決。按照少數(shù)服從多數(shù)的原則，列出該邏輯函數(shù)的真值表。列出該邏輯函數(shù)的真值表。ABCFABCF000010000010101101001101011111111、建立給定問題的邏輯描述建立給定問題的邏輯描

14、述 )7 , 6 , 5 , 3(),(mCBAFm3m5m6m7BCACABF BCACABF 2、求出邏輯函數(shù)的最簡(jiǎn)表達(dá)式求出邏輯函數(shù)的最簡(jiǎn)表達(dá)式 )7 , 6 , 5 , 3(),(mCBAF3、選擇邏輯門類型并進(jìn)行邏輯變換：選擇邏輯門類型并進(jìn)行邏輯變換：4、畫出邏輯電路圖。畫出邏輯電路圖。該電路可以選取四二該電路可以選取四二輸入端與非門輸入端與非門74LS0074LS00構(gòu)成。構(gòu)成。 74LS001A1B1Y2A2B2Y4B4A4Y3B3A3YVCCGND4.2.2 設(shè)計(jì)舉例設(shè)計(jì)舉例設(shè)計(jì)一個(gè)設(shè)計(jì)一個(gè)3人人“多數(shù)表決電路多數(shù)表決電路”，其中，其中A具有否決權(quán)，具有否決權(quán)，用與非門實(shí)現(xiàn)該電

15、路。用與非門實(shí)現(xiàn)該電路。設(shè)設(shè)A A、B B、C C分別代表參加表決的分別代表參加表決的3 3個(gè)人，高電平表示贊成，個(gè)人，高電平表示贊成，低電平表示反對(duì)。用函數(shù)低電平表示反對(duì)。用函數(shù)F F表示表決結(jié)果，高電平表示決議表示表決結(jié)果，高電平表示決議通過，低電平表示決議被否決。按照少數(shù)服從多數(shù)的原則，通過，低電平表示決議被否決。按照少數(shù)服從多數(shù)的原則，列出該邏輯函數(shù)的真值表。列出該邏輯函數(shù)的真值表。ABCFABCF000010000010101101001101011011111、建立給定問題的邏輯描述建立給定問題的邏輯描述 )7 , 6 , 5(),(mCBAFm5m6m7ACABF ACABF 2

16、、求出邏輯函數(shù)的最簡(jiǎn)表達(dá)式求出邏輯函數(shù)的最簡(jiǎn)表達(dá)式 )7 , 6 , 5(),(mCBAF3、選擇邏輯門類型并進(jìn)行邏輯變換：選擇邏輯門類型并進(jìn)行邏輯變換：4、畫出邏輯電路圖。畫出邏輯電路圖。該電路可以選取四二該電路可以選取四二輸入端與非門輸入端與非門74LS0074LS00構(gòu)成。構(gòu)成。 74LS001A1B1Y2A2B2Y4B4A4Y3B3A3YVCCGND【例例3 3】：某工廠有三條生產(chǎn)線，耗電分別為某工廠有三條生產(chǎn)線，耗電分別為1 1號(hào)線號(hào)線10kW10kW，2 2號(hào)號(hào)線線20kW20kW，3 3號(hào)線號(hào)線30kW30kW，生產(chǎn)線的電力由兩臺(tái)發(fā)電機(jī)提供，其中生產(chǎn)線的電力由兩臺(tái)發(fā)電機(jī)提供，其中

17、1 1號(hào)機(jī)號(hào)機(jī)20kW20kW，2 2號(hào)機(jī)號(hào)機(jī)40kW40kW。試設(shè)計(jì)一個(gè)供電控制電路，根據(jù)生。試設(shè)計(jì)一個(gè)供電控制電路，根據(jù)生產(chǎn)線的開工情況啟動(dòng)發(fā)電機(jī)，使電力負(fù)荷達(dá)到最佳配置。產(chǎn)線的開工情況啟動(dòng)發(fā)電機(jī)，使電力負(fù)荷達(dá)到最佳配置。 解：邏輯抽象解：邏輯抽象輸入變量：輸入變量：1 13 3號(hào)生產(chǎn)線以號(hào)生產(chǎn)線以A A、B B、C C表示，表示， 生產(chǎn)線開工為生產(chǎn)線開工為1 1，停工為，停工為0 0；輸出變量：輸出變量：1 12 2號(hào)發(fā)電機(jī)以號(hào)發(fā)電機(jī)以Y1Y1、Y2Y2表示，表示，發(fā)電機(jī)啟動(dòng)為發(fā)電機(jī)啟動(dòng)為1 1，關(guān)機(jī)為，關(guān)機(jī)為0 0；邏輯真值表邏輯真值表邏輯函數(shù)式邏輯函數(shù)式ABCCBABCACBAY 1

18、ABCCABCBABCACBAY 2卡諾圖化簡(jiǎn)卡諾圖化簡(jiǎn) 1 1 1 1ABC0100011110Y Y1 1 ABC0100011110Y Y2 2 1 1 1 1 1 ABCY 2ABCY 2CBABCBAY 1與或式：與或式：CBABCBAY 1與非與非式：與非與非式：邏輯電路圖邏輯電路圖 1 1 1 A B C & 1 Y1 & & & 1 Y2 與或式與或式 1 1 1 A B C & & Y1 & & & & Y2 與非與非式與非與非式【例例4 4】設(shè)計(jì)一個(gè)組合邏輯電路，該電路輸入端接收兩個(gè)設(shè)計(jì)一個(gè)組合邏輯電路，該電路輸入端接收兩個(gè)2位二進(jìn)制數(shù)位二進(jìn)制數(shù)A= A2A1 ,B=B2B1。當(dāng)。當(dāng)AB時(shí)，輸出時(shí)，輸出Z1，否則，否則Z0。兩個(gè)兩個(gè)2位二進(jìn)制數(shù)位二進(jìn)制數(shù)A A2A1 ，BB2B1,比較結(jié)果用比較結(jié)果用Z表表示。這是一個(gè)有示。這是一個(gè)有4個(gè)輸入變量、個(gè)輸入變量、1個(gè)輸出函數(shù)的組合邏個(gè)輸出函數(shù)的組合邏輯電路。輯電路。1、建立給定問題的邏輯描述、建立給定問