第06講組合邏輯電路分析與設計

第06講組合邏輯電路分析與設計第6講DigitalLogicCircuit

第6講組合邏輯電路分析與設計

課時授課計劃課程內容

第6講組合邏輯電路分析與設計

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課題：概述組合邏輯電路的分析方法組合邏輯電路的設計方法目的與要求：1掌握組合邏輯電路的定義、特點和研究重點、功能描述。2掌握組合電路的分析方法和設計方法。重點與難點：重點：組合電路的分析方法和設計方法。難點：命題的邏輯描述。

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教學方法設計：

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1.由于分析與設計是逆過程，所以重點講分析方法，設計方法自然引入。2.講解中注意闡明分析、設計思想。3.需要通過一定量的例題說明方法，最后歸納總結。課堂討論：生活中組合電路的實例(電子密碼鎖，銀行取款機、液位/火災報警器等)復習(提問):1.描述組合邏輯電路邏輯功能的方法主要有？2.各種表示法之間的相互轉換？

一、概述DigitalLogicCircuit

第6講組合邏輯電路分析與設計

組合邏輯電路：在任何時刻的輸出狀態(tài)只取決于這一組合邏輯電路：時刻的輸入狀態(tài)，而與電路的狀態(tài)無關的電路。電路結構：電路結構：由邏輯門電路組成。電路特點：沒有記憶元件，沒有從輸出到輸入的反饋電路特點：回路。

本講討論采用SSI的組合邏輯電路的分析和設計方法。

二、組合邏輯電路分析DigitalLogicCircuit

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是指對于已知的邏輯電路圖，推導出描述其邏輯特性的邏輯表達式，進而評述其邏輯功能的過程。廣泛用于系統仿制、系統維修等領域，是學習、追蹤最新技術的必備手段。步驟：組合邏輯電路的分析過程通常包含下列步驟步驟1)分別用標出每一級的輸出端；2)根據邏輯關系寫出每一級輸出端對應的邏輯關系表達式；并一級一級向下寫，直至寫出最終輸出端的表達式；3)列出最初輸入狀態(tài)與最終輸出狀態(tài)間的真值表(注意：輸入、輸出變量的排列順序可能會影響分析的結果，一般按ABC或F3F2F1的順序排列);4)根據真值表或表達式分析出邏輯電路的功能；5)評價及改進意見。

例1.分析下圖所示的組合邏輯電路。

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解：由圖可見，該電路由4個與非門構成三級組合邏輯電路⑴由邏輯圖，逐級寫出邏輯函數表達式

⑵變換和簡化邏輯表達式

⑶列出真值表

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⑷根據邏輯表達式和真值表分析可知，當輸入信號A和B相同時，輸出為低電平“0”;A和B相異時，輸出為高電平“1”,所以該電路為“異或”邏輯

電路。如果A、B是兩個二進制數的輸入，則輸出F是輸入的兩數之本位和，因此可將該電路看作是一位二進制求和電路。

歸納總結：1.各步驟間不一定每步都要，如已最簡時可省略化簡；由歸納總結表達式能直接概述功能時不一定要列真值表。2.不是每個電路都可用簡煉的文字來描述其功能。

例：DigitalLogicCircuit

例2.分析下圖所示的組合邏輯電路。

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ABC1

≥1

Y1≥1Y31Y

≥1

Y2

邏輯表達式

最簡與或表達式

Y=ABC+AB+B=AB+B=A+B

第6講組合邏輯電路分析與設計電路的邏輯功能電路的輸出Y只與輸入A、B有關，而與輸入C無關。Y和A、B的邏輯關系為：A、B中只要一個為0,Y=1;A、B全為1時，Y=0。所以Y和A、B的邏輯關系為與非運算的關系。

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真值表

A00001111

B00110011

C01010101

Y11111100

用與非門實現

Y=A+B=ABABCY

三、組合邏輯電路設計DigitalLogicCircuit

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將用戶的具體設計要求用邏輯函數加以描述，再用具體的邏輯器件和電路加以實現的過程。組合邏輯電路的設計可分為用小規(guī)模集成電路、中規(guī)模集成電路和可編程邏輯器件的設計，本講主要介紹用小規(guī)模集成電路(即用邏輯門電路)來實現組合邏輯電路的功能，后面還會介紹有關可編程邏輯器件設計組合邏輯電路的方法。組合邏輯電路的設計步驟步驟分為：步驟1)根據電路功能的文字描述，將其輸入與輸出的邏輯關系用真值表的形式列出；2)根據真值表寫出邏輯函數表達式并進行化簡(對于簡單的問題可以直接寫出邏輯表達式);3)選擇合適的邏輯門電路，把最簡的邏輯函數表達式轉換為相應門器件的表達式；4)根據最終的邏輯函數表達式畫出該電路的邏輯電路圖；5)最后一步進行實物安裝調試，這是最終驗證設計是否正確的手段。

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組合邏輯電路設計的關鍵關鍵是如何將文字描述的實際問題抽象關鍵為邏輯問題。實際設計過程中，常常要考慮下述兩個問題：①提供輸入信號的情況。輸入信號有兩種提供方式：一種是既能提供原變量信號，又能提供反變量信號；一種是只能提供原變量信號，不能提供反變量信號。②對組合電路信號傳輸時間的要求。這就是對組合電路“級數”的要求。有時有些電路通過增加“級數”可以減少總器件數；反之，增加器件總數可以減少“級數”,進而縮短信號傳輸時間。

電路功能描述

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第6講組合邏輯例：設計一個樓上、樓下開關的控制

邏輯電路電路分析與設計來控制樓梯上的路燈，使之在上樓前，用樓下開關打開電燈，上樓后，用樓上開關關滅電燈；或者在下樓前，用樓上開關打開電燈，下樓后，用樓下開關關滅電燈。1

窮舉法1

設樓上開關為A,樓下開關為B,燈泡為Y。并設A、B閉合時為1,斷開時為0;燈亮時Y為1,燈滅時Y為0。邏輯。A0B0101Y0110

真值表

011

2邏輯表達式或卡諾圖

2

Y=AB+AB與