《组合逻辑电路的设计》教学设计.doc

组合逻辑电路的设计 教学设计l 教学目的知识目标：1、进一步熟悉组合逻辑电路的特点。2、掌握组合逻辑电路的分析和一般设计方法。技能目标：1、学习常用的逻辑门电路在实际中的应用。2、学习简单组合逻辑电路的设计。l 教学重点：组合逻辑电路的一般设计方法。l 教学难点：组合逻辑电路的一般设计方法。l 复习1、用卡诺图化简逻辑函数的步骤。2、用卡诺图化简逻辑函数的画圈原则。l 新授教学过程在数字系统中，逻辑电路按其功能不同可分为两大类：一类称为组合逻辑电路（简称组合电路）；另一类称为时序逻辑电路（简称时序电路）。这一章学习组合逻辑电路的分析和设计。组合电路是指：该电路在任何时刻的输出信号值，仅由该时刻电路的输入信号组合决定，与信号输入前电路输出端原状态无关（非记忆性逻辑电路）。组合电路的描述方式：逻辑表达式、真值表、逻辑图、卡诺图，工作波形图。一、组合逻辑电路的分析方法1、分析组合电路的目的：找出电路的输入量和输出量之间的逻辑关系，进而分析该电路的逻辑功能。2、分析步骤：1） 根据已知逻辑图逐级写出逻辑函数表达式。2） 化简该逻辑函数表达式。3） 列出真值表，并进行逻辑功能分析。3、举例分析（1）分析图1逻辑图的逻辑功能，要求如下：A. 写出逻辑表达式B. 列真值表C. 说明其逻辑功能。 图1 表1解题范例：分析步骤：A写出输出逻辑函数表达式为 。B列出逻辑函数的真值表。将输入A、B、C取值的各种组合代入逻辑表达式中，求出输出Y的值。由此可列出表1所示的真值表。 C逻辑功能分析。由表1可看出：在输入A、B、C三变量中，有奇数个1时，输出Y为1，否则Y为0，因此，图1所示电路为三位判奇电路，又称为奇校验电路。（2）分析图2逻辑电路的逻辑功能,要求如下：A写出逻辑表达式B列真值表C. 说明其逻辑功能。图2解题范例：分析：此题给出了逻辑图，输入变量A、B，输出变量Y。根据逻辑图的五个或非门可以写出逻辑表达式。把输入变量的各组取值代入逻辑表达式可分别计算出输出变量的值，就得到真值表（表2）。分析真值表可以得到逻辑功能。A. 逻辑表达式及化简：B真值表 A B Y001010100111表2C 功能分析：相同得1，相异得0。是因此同或门。二、组合逻辑电路的一般设计方法1、组合逻辑电路的一般设计目的根据给定的实际逻辑功能，找出实现该功能的逻辑电路。组合逻辑电路的设计步骤与组合逻辑电路的分析步骤相反。2、组合逻辑电路具体设计步骤（1）对命题进行分析，找出该逻辑问题的输入变量和输出变量，并做出逻辑表示方法的规定。（2）根据输入变量和输出状态之间的对应关系列真值表。（3）根据真值表写出逻辑表达式并化简。（4）根据最简表达式画逻辑电路图。3、例题（1） 设计A、B、C三人表决电路，A具有否决权。设计一个三人投票的表决电路，当表决某个提案时，多数人同意，提案通过，同时A具有否决权，用与非门实现。设A，B，C三个人，表决同意用1表示，表决不同意用0表示。Y表示表决结果，提案通过用1表示，通不过用0表示。同时考虑A具有否决权。要求：1）列真值表2）写出逻辑表达式并化简3）画出逻辑图。解题范例：根据题意，输入变量为A、B、C，按二进制从小到大排列，输出为Y，A、B、C中如果有两个(含A)或三个变量为1时，Y = 1；A、B、C中有两个或三个为0时，Y = 0。真值表如下： 逻辑表达式化简后可得：Y=AC+AB 将上式用与非门表示：逻辑图如下： 设计的三人表决逻辑电路图能实现三人表决，且A具有否决功能要求。（2）、设计故障指示电路设计一个故障指示电路，要求满足以下重要条件：1）两台电动机同时工作，绿灯亮；2）其中一台电动机发生故障时，则黄灯亮；3）两台电动机都发生故障，则红灯亮。解题范例： 分析命题后可知，本题应有两个输入变量，三个输出函数。设两台机器A、B，有故障为“1”，反之为“0”；输出函数G、Y、R分别代表绿灯、黄灯和红灯，灯亮为“1”，反之为“0”。 根据题意列真值表（见表3）。 根据真值表写出逻辑表达式，并化简： G=A B ，Y=A B+A B ， R=AB 画逻辑图（见图3）。 表 3 图 3(3)、设计加法器在数字系统中，除了逻辑运算外，还有数值的算术运算，加法是最基本的运算。在计算机中，加、减、乘、除等运算都可按一定运算规则转换成加法运算。下面由同学们一起设计加法器。 能完成加法运算的基本电路有半加器和全加器。1）半加器的概念：不带低位向本位进位的加法运算器叫半加器。2）设计一位二进制半加器的电路。解题范例：分析命题后可知，本题应有两个输入变量，即设被加数A，加数B；两个输出函数，即本位之和S，向高位进位C，则半加器的真值表为表4所示。 表4 图4根据真值表可得逻辑表达式：SA+BAB CAB根据一位二进制半加器逻辑表达式画出其逻辑电路图（见图4a）。可见用异或门和与门能实现一位二进制半加器的功能。半加器图形符号见图4b。图中是加法器的符号，CO为进位输出符号。3）全加器的概念：考虑了低位向本位进位后的加法器是全加器。解题范例：分析命题后可知，本题应有三个输入变量，即设被加数为Ai ，加数为Bi ，低位来的进位为Ci ；两个输出函数，即本位之和为Si ，向高位进位为Ci ，则全加器的真值表为表5所示。分析表5全加器真值表。可以得到逻辑表达式： 表5 图5 根据逻辑表达式可以画出逻辑电路图（见图5a）。全加器图形符号如图5b所示，图中CI是进位输入限定符号，图中是加法器的符号，CO为进位输出符号。l 课堂小结1、组合逻辑电路的分析目的是分析逻辑图得出逻辑功能。2、组合逻辑电路的分析步骤；1）根据已知逻辑图逐级写出逻辑函数表达式。2）化简该逻辑函数表达式。3）列出真值表，并进行逻辑功能分析，得出逻辑功能。3、组合逻辑电路的一般设计方法1）对命题进行分析，找出该逻辑问题的输入变量和输出变量，并