组合逻辑电路的分析和设计方法.ppt

1,4.1 概述,组合逻辑电路的特点,逻辑功能的描述,下页,总目录,第四章 组合逻辑电路,4.2 组合逻辑电路的分析方法和设计方法,4.3 若干常用的组合逻辑电路,2,4.1 概述,组合逻辑电路的特点,逻辑功能的描述,下页,总目录,3,一、组合逻辑电路的特点,数字电路 根据逻辑功能,组合逻辑电路,时序逻辑电路,功能特点：任意时刻的输出仅取决于该时刻的输入，与原状态无关。,任何时刻，S和CO的取值只与A、B和CI的取值有关， 与电路过去的工作状态无关。,输入变量,输出变量,举例：,4,下页,返回,上页,二、逻辑功能的描述,用来表示逻辑功能的几种形式： 逻辑图、逻辑函数式、真值表等， 几种方法之间可相互转换。,例如，将下图逻辑功能写成逻辑函数的形式：,5,下页,返回,上页,对于任何一个多输入、多输出的组合逻辑电路，都可以用下面框图表示。,输出与输入之间的逻辑关系可表示为:,或写成向量的形式:,输入变量,输出变量,结构上特点：不含记忆（存储）元件,6,4.2 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,组合逻辑电路的设计方法,下页,总目录,7,逻辑电路图,逻辑函数式,1,1,最简 表达式,化简,2,2,从输入到输出逐级写出,4.2.1组合逻辑电路的分析方法,给定逻辑电路图,通过分析找出电路的逻辑功能,分析步骤：,例如：,8,最简 表达式,3,真值表,4,电路的逻辑功能,当输入A、B、C中有2个或3个为1时，输出Y为1，否则输出Y为0。所以这个电路实际上可用于3人表决电路：只要有2票或3票同意，表决就通过。,4,3,9,归纳：分析已知逻辑电路功能的步骤,写出函数表达式,化简函数,真值表,描述电路功能,2,逻辑电路图,1,3,4,下页,返回,上页,任何时刻， S、CO的取值只与A、B和CI取值有关，与电路过去的工作状态无关。,分析下图电路的逻辑功能，指出其用途。,例：,三个输入变量A、B、CI,两个输出变量S、CO,下页,返回,上页,列写输出变量函数表达式,解：,写出函数最简表达式, 列出逻辑真值表,下页,返回,上页,电路的逻辑功能,由真值表可知，该电路为带有低位进位的加法器。,A:被加数 B:加数 CI:低位进位位,S：和 CO：向高位的进位,13,一、进行逻辑抽象 1、分析事件的因果关系，确定输入变量和输出变量。 把引起事件的原因定为输入变量，而事件的结果作为输出量。 2、定义逻辑状态的含意。 以二值逻辑的0、1两种状态分别代表输入变量和输出变量的两种不同状态。0和1的具体含义完全是由设计人选定的。即逻辑状态赋值。 3、根据给定的因果关系列出逻辑真值表,4.2.2 组合逻辑电路的设计方法,根据要求设计出最简逻辑电路,14,二、写出逻辑函数式 为了对逻辑函数化简和变换，将真值表转换为对应的逻辑函数式。,三、选定器件的类型 为了产生所需要的逻辑函数，可用小规模的门电路、中规模集成的常用组合逻辑器件或PLD来构成相应的逻辑电路。,15,四、将逻辑函数化简或变换成适当的形式 用小规模门电路设计方法:将函数式化成最简单形式，即乘积项最少，且每个乘积项中的因子也最少。 用中规模集成的常用组合逻辑电路设计方法:将函数式变成适当的形式，以便能用最少的器件和最简单的连线接成所要求的逻辑电路。每一种中规模集成器件的逻辑功能都可以写成一个逻辑函数式，在使用这些器件设计组合逻辑电路时，应把待产生的逻辑函数变换成与所使用器件的逻辑函数式相同或类似的形式。 五、根据化简或变换后的逻辑函数式画出逻辑电路的连接图 六、工艺设计,16,组合逻辑电路逻辑设计过程：,17,下页,返回,上页,例4.2.2 设计一个监视交通信号灯工作状态的逻辑电路。,正常工作状态,交通信号灯的正常工作状态和故障状态,18,下页,返回,上页,取红、黄、绿三盏灯的状态为输入变量： 分别用R、A、G表示，灯亮时为1，不亮时为0。 取故障信号为输出变量：以Z表示， 并规定正常工作状态下Z为0，发生故障时Z为1。,解：1. 进行逻辑抽象。,19,下页,返回,上页,根据题意可列出真值表,2.逻辑函数式,1,1,1,1,1,0,0,0,20,下页,返回,上页,3.选定器件类型为小规模集成门电路。,4.化简逻辑函数。,转换为与非-与非式,21,下页,返回,上页,5.画出逻辑电路图。,22,下页,返回,上页,用与-非门和反相器实现,23,下页,返回,上页,题4.9 医院优先照顾重患者的呼唤电路， 医院有1，2，3，4四间病室， 患者按病情由重至轻依次住进14号病室， 每室分别装有A、B、C、D四个呼唤按钮，按下为1， 值班室里对应的四个灯为L1、 L2 、 L3 、 L4 ， 灯亮为1， 呼唤按钮优先级别由高到低依次为A、B、C、D， 设计实现上述功能的逻辑电路。,24,下页,返回,上页,1. 按要求列逻辑状态表。,有四个输入变量 A、B、C、D 。 四个输出变量 L1、 L2 、 L3 、 L4 。, ,1, ,0 1,0 0 1,0 0 0 1,25,下页,返回,上页,2.逻辑函数式,26,返回,3. 画逻辑图,下页,上页,27,步骤：,根据要求设计出实际逻辑电路,28,复习思考题（p1