課件)-第3單元組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì).ppt

1、第3單元 組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì),教學(xué)目標(biāo)：,1掌握組合邏輯電路的基本特點(diǎn); 2掌握組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法。,3.1 概述,數(shù)字電路系統(tǒng)組成簡圖,在實(shí)際應(yīng)用中，往往需將若干個(gè)門電路組合起來實(shí)現(xiàn)不同的邏輯功能，這種電路是邏輯電路。,組合邏輯電路的典型框圖如圖3.10。它可用如下的邏輯函數(shù)來描述，即： Fi=fi (X0，X1，Xn) (i=1,2,m),組合邏輯電路的構(gòu)成,組合邏輯電路框圖,所謂分析，指的是邏輯分析，即根據(jù)已知的邏輯電路找出電路的輸入和輸出之間的邏輯關(guān)系，最后得到電路的功能。,341組合邏輯電路的分析方法,1組合邏輯電路分析的一般步驟：,組合邏輯電路,表達(dá)式,化簡,真值表,簡述

2、邏輯功能,組合邏輯電路的分析步驟,2.組合電路分析,例3.13 一個(gè)雙輸入，雙輸出端的組合邏輯電路如圖3.12所示，分析該電路的功能。,解：（1）逐級寫出表達(dá)式,邏輯圖,（2）化簡,(3)寫出真值表,根據(jù)化簡后的表達(dá)式寫出真值表。,2.組合電路分析,（4）簡述其邏輯功能。,2.組合電路分析,A、B表示兩個(gè)1位二進(jìn)制的加數(shù)，S是它們相加的本位和，C是向高位的進(jìn)位。這種電路可用于實(shí)現(xiàn)兩個(gè)1位二進(jìn)制數(shù)的相加，它是運(yùn)算器中的基本單元電路，稱為半加器。,例314 分析下圖所示電路的邏輯功能。,解：（1）寫表達(dá)式并化簡。,例3.14邏輯電路圖,（2）列真值表 （3）簡述其邏輯功能,由真值表可知，電路三個(gè)變

3、量一致時(shí)，輸出F為1；三個(gè)變量不一致時(shí)，輸出為0。所以該電路稱為“不一致電路”。,想一想：若需要知道別人設(shè)計(jì)好的數(shù)字電路圖的邏輯功能時(shí)，怎么辦？,3.4.2組合邏輯電路的設(shè)計(jì),1組合邏輯電路設(shè)計(jì)的步驟,邏輯問題,邏輯真值表,邏輯表達(dá)式,化簡并根據(jù)提供的器件變換表達(dá)式,邏輯電路圖,組合邏輯電路設(shè)計(jì)步驟,組合邏輯電路的設(shè)計(jì)就是根據(jù)給定的邏輯問題，畫出實(shí)現(xiàn)這一邏輯功能的邏輯電路,2組合邏輯電路設(shè)計(jì)舉例,例3.15：設(shè)計(jì)一個(gè)三人表決電路，結(jié)果按“少數(shù)服從多數(shù)”的原則決定。要求分別用與或門和與非門實(shí)現(xiàn)。 解：（1）根據(jù)設(shè)計(jì)要求建立該邏輯函數(shù)的真值表。 設(shè)三人的意見為變量A、B、C，表決結(jié)果為函數(shù)L。對變

4、量及函數(shù)進(jìn)行如下狀態(tài)賦值：對于變量A、B、C，設(shè)同意為邏輯“1”；不同意為邏輯“0”。對于函數(shù)L，設(shè)事情通過為邏輯“1”；沒通過為邏輯“0”。,真值表,（2）由真值表寫出邏輯表達(dá)式：,（3）化簡.,（4）畫出邏輯圖 .,如果要求用與非門實(shí)現(xiàn)該邏輯電路，就應(yīng)將表達(dá)式轉(zhuǎn)換成與非與非表達(dá)式：,畫出邏輯圖如圖所示。,（2）列邏輯真值表。由于每一時(shí)刻只有一個(gè)輸入端，所以輸入組合只有8組，而不用列28次輸出組合。,例3.16 ： 設(shè)計(jì)一個(gè)8輸入3輸出的二進(jìn)制編碼電路，即8-3線編碼器。要求，每一時(shí)刻只有一個(gè)輸入鍵接通高電平，即為“1”，當(dāng)不同的輸入鍵為“1”時(shí)，會有一個(gè)對應(yīng)二進(jìn)制碼輸出。,解：（1）在實(shí)際

5、問題變成邏輯問題。設(shè)8個(gè)輸入表示為I0I7，對應(yīng)3個(gè)輸出Y0Y2的二進(jìn)制碼和輸入端的下標(biāo)數(shù)碼相一致。,2組合邏輯電路設(shè)計(jì)舉例,(3)寫出相應(yīng)的表達(dá)式。,2組合邏輯電路設(shè)計(jì)舉例,（4）畫出邏輯電路圖。,想一想：一種實(shí)際問題，只要能夠轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿媶栴}，并列出真值表，是否就可以得到與或式？也一定可以用邏輯電路來實(shí)現(xiàn)？,本單元學(xué)習(xí)指導(dǎo),組合邏輯電路的邏輯功能特點(diǎn)：組合邏輯電路任一時(shí)刻的輸出，取決于該時(shí)刻各輸入狀態(tài)的組合，而與電路的原狀態(tài)無關(guān)。其電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：由門電路構(gòu)成，電路中既無記憶單元，且由輸出到各級門的輸入也無任何反饋線。,設(shè)計(jì)邏輯函數(shù)要進(jìn)行化簡，邏輯函數(shù)的化簡有兩種方法：公式法和卡諾圖法。公式法

6、化簡的優(yōu)點(diǎn)是不受任何條件限制，但要求使用者能熟練運(yùn)用各種公式和規(guī)則，而且還需要一定的運(yùn)算技巧和經(jīng)驗(yàn)?？ㄖZ圖化簡的優(yōu)點(diǎn)是簡單、直觀，而且有一定的步驟可循，但變量數(shù)太多時(shí)，也將失去了機(jī)械、直觀的優(yōu)點(diǎn)。,各種組合邏輯電路在功能上千差萬別，但其分析方法和設(shè)計(jì)方法都是共同的。掌握了一般的分析方法，可得知任何給定電路邏輯功能；掌握基本的設(shè)計(jì)方法，就可據(jù)已知的實(shí)際要求設(shè)計(jì)獲得相應(yīng)的邏輯電路。,本單元學(xué)習(xí)指導(dǎo),實(shí)驗(yàn)三 組合邏輯電路設(shè)計(jì)之密碼鎖、8線-3線編碼器,一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1掌握組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法。 2用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證設(shè)計(jì)電路的邏輯功能。 3掌握編碼的概述，為后繼內(nèi)容做準(zhǔn)備。,二、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備,1LCN-1數(shù)

7、字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)箱 274LS20（雙四輸入TTL與非門） 一塊 374LS00（雙二輸入TTL與非門） 一塊 474LS21（雙四輸入與門） 一塊 5萬用表及鉗子等工具,三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,1設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字密碼鎖電路,設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)示意圖如圖所示.,開鎖信號輸出,報(bào)警信號輸出,控制輸入,代碼輸入,下圖是密碼為1001的密碼鎖的參考電路。其中，A、B、C、D是四個(gè)二進(jìn)制代碼輸入端，E為開鎖控制輸入端。,（1）根據(jù)要求，設(shè)定輸入輸出變量的個(gè)數(shù)，并根據(jù)電路的邏輯確定兩者之間的對應(yīng)關(guān)系，列出真值表，寫出邏輯表達(dá)式，畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。 （2）搭試電路進(jìn)行驗(yàn)證。 利用數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)箱提供工作所需電源、脈沖信號。F1、F

8、2的由數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)箱上的兩個(gè)發(fā)光二極管配合喇叭監(jiān)測配合喇叭，當(dāng)發(fā)光二極管（LED）亮，則表示接發(fā)光二極管的輸出端為高電平；發(fā)光二極管不亮，則表示接發(fā)光二極管的輸出端為低電平，不能開鎖時(shí)，要求喇叭發(fā)出報(bào)警聲。,實(shí)驗(yàn)要求如下：,2設(shè)計(jì)一個(gè)編碼器電路,要求8個(gè)輸入端對應(yīng)于不同3位的二進(jìn)制碼輸出。3位輸出可以接三個(gè)指示燈，由二進(jìn)制組合來表示，也可以按權(quán)位的高低按序接到實(shí)驗(yàn)箱的8字顯示的8421碼的其中4、2、1三個(gè)端，然后在對應(yīng)每個(gè)輸入端時(shí)的輸入時(shí)有相對應(yīng)的數(shù)字輸出，如定義為3的按鈕接通時(shí)輸出為011，經(jīng)譯碼顯示為3。,四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求,1寫出真值表； 2畫出實(shí)驗(yàn)電路圖； 3說明實(shí)驗(yàn)原理； 4畫出編程器的電路結(jié)構(gòu)并說明其工作現(xiàn)象和工作原理。,五、想想做做,制作自動(dòng)售貨冷飲機(jī)。 要求：該冷飲機(jī)吸能