姜书艳数字逻辑设计及应用课件

1,攀登高峰,不管水远山长，不管海阔天空，不屈不挠我知道始终有一天，我会到达无穷。用心、用功，哪怕困苦千万重，无惧、无恐，誓要实现我的美梦。我知道我的努力，肯定会成功。中华儿女将来始终有一天会登上世界最高峰。,2,组合逻辑电路的课程设计,1.设计一个保险箱用的4位数字代码锁，该锁有规定的地址代码A、B、C、D4个输入端和一个开箱钥匙孔信号E的输入端，锁的代码由实验者自编。当用钥匙开箱时，如果输入的4个代码正确，保险箱被打开；否则，电路将发出警报（可用发光二极管亮表示）。具体要求：1）写出该组合逻辑电路的分析和设计方法；2）参考有关资料画出原理图，找出要使用的芯片；3）列出真值表以验证是否正确；4）使用VerilogHDL语言进行仿真。,3,组合逻辑电路的课程设计,2、试用十按键联动开关、与非门和七位显示数码管设计一个显示0-9的手动记分控制电路。具体要求：1)阐述设计思路；2）列出真值表；3）画出设计的逻辑图；4）试用VerilogHDL对所画电路进行仿真；5）试设计两种方案完成此项设计。,4,组合逻辑电路的课程设计,3、使用74LS283构成4位二进制全加全减器。具体要求：1)阐述设计思路；2）列出真值表；3）画出设计的逻辑图；4）试用VerilogHDL对所画电路进行仿真；,5,组合逻辑电路的课程设计,4、设计一个多通道数据分时传送系统。提示：多通道数据分时传送系统原理是，通过数据选择器将并行数据分时一一送出，再通过数据分配器(用译码器实现)将接收到的串行数据分配到其各个相应的输出端口，从而恢复原来的并行数据数据分配器选用74154，为416线译码器，数据选择器选用74151，为8选1数据选择器。具体要求：1）阐述设计思路；2）列出真值表；3）画出设计的逻辑图；4）试用VerilogHDL对所画电路进行仿真；,6,组合逻辑电路的课程设计,5、自选课题。可以根据自己的兴趣爱好，选择有一定难度的题目。具体要求：1）阐述设计思路；2）列出真值表；3）画出设计的逻辑图；4）试用VerilogHDL对所画电路进行仿真；,7,Chapter4CombinationalLogicDesignPrinciples(组合逻辑设计原理),BasicLogicAlgebra(逻辑代数基础)Combinational-CircuitAnalysis(组合电路分析)Combinational-CircuitSynthesis(组合电路综合),DigitalLogicDesignandApplication(数字逻辑设计及应用),8,Reviewof4.1SwitchingAlgebra(开关代数内容回顾),BasicAxiomsandTheorems(基本公理、定理)DualityandComplement(对偶、反演)LogicFunctionandtheirExpression(逻辑函数及其表示方法)TruthTableversusLogicExpression(真值表逻辑函数),DigitalLogicDesignandApplication(数字逻辑设计及应用),9,WhyMintermSum(为什么是最小项之和)？,DigitalLogicDesignandApplication(数字逻辑设计及应用),10,WhyMaxtermProduct(为什么是最大项之积)？,DigitalLogicDesignandApplication(数字逻辑设计及应用),11,TruthTable(真值表)ProductTerm,SumTerm(乘积项、求和项)Sum-of-ProductExpression(“积之和”表达式)Product-of-SumExpression(“和之积”表达式)CanonicalSumandProduct(标准和与标准积)N-variableMinterm(n变量最小项)N-variableMaxterm(n变量最大项),最小项之和,最大项之积,StandardRepresentationsofLogicFunctions(逻辑函数的标准表示法),NormalTerm(标准项）,DigitalLogicDesignandApplication(数字逻辑设计及应用),12,逻辑函数的标准表示法(StandardExpression),真值表乘积项、求和项“积之和”表达式“和之积”表达式标准项（normalterm）n变量最小项n变量最大项,编号：原变量1、反变量0,编号：原变量0、反变量1,DigitalLogicDesignandApplication(数字逻辑设计及应用),13,逻辑函数的基本运算,相加（或）相乘（与）反演,F=F1+F2=(A,B,C)(1,2,5,6,7,9,13,15),F=F1F2=(A,B,C)(9,13),F1=(A,B,C)(1,5,7,9,13),=(A,B,C)(0,2,3,4,6,8,10,11,12,14,15),DigitalLogicDesignandApplication(数字逻辑设计及应用),14,补充：异或(XOR)、同或(XNOR),异或(ExclusiveOR)当两个输入相异时，结果为1。,同或(ExclusiveNOR)当两个输入相同时，结果为1。,F=AB=AB+AB,F=AB=AB+AB,AB=(AB),DigitalLogicDesignandApplication(数字逻辑设计及应用),15,基本公式异或(XOR),交换律：AB=BA结合律：A(BC)=(AB)C分配律：A(BC)=(AB)(AC)因果互换关系AB=CAC=BBC=AABCD=00ABC=D,DigitalLogicDesignandApplication(数字逻辑设计及应用),16,基本公式异或(XOR),变量和常量的关系AA=0AA=1A0=AA1=A多变量异或运算结果取决于变量为1的个数,A0A1An=,1变量为1的个数是奇数,0变量为1的个数是偶数,DigitalLogicDesignandApplication(数字逻辑设计及应用),17,基本公式同或(XNOR),交换律：AB=BA结合律：A(BC)=(AB)C不满足分配律：A(BC)ABAC因果互换关系AB=CAC=BBC=A,DigitalLogicDesignandApplication(数字逻辑设计及应用),18,基本公式同或(XNOR),变量和常量的关系AA=1AA=0A1=AA0=A多变量同或运算结果取决于变量为0的个数,DigitalLogicDesignandApplication(数字逻辑设计及应用),19,异或(XOR)和同或(XNOR)的关系,偶数个变量的同或和异或互反AB=(AB)ABCD=(ABCD)奇数个变量的同或和异或相等ABC=ABCAB=ABAB=AB,DigitalLogicDesignandApplication(数字逻辑设计及应用),20,4.2Combinational-CircuitAnalysis(组合电路分析),分析的目的：确定给定电路的逻辑功能,(AB),(AB),F=(AB)(AB),=AB+AB=AB,DigitalLogicDesignandApplication(数字逻辑设计及应用),21,分析步骤：由输入到输出逐级写出逻辑函数表达式对输出逻辑函数表达式进行化简（列真值表或画波形图）判断逻辑功能,4.2Combinational-CircuitAnalysis(组合电路分析),DigitalLogicDesignandApplication(数字逻辑设计及应用),22,MinimizeLogicfunction(化简逻辑函数),什么是最简公式法化简卡诺图化简,DigitalLogicDesignandApplication(数字逻辑设计及应用),23,FormulaMinimization(公式法化简),并项法：利用AB+AB=A(B+B)=A吸收法：利用A+AB=A(1+B)=A消项法：利用AB+AC+BC=AB+AC消因子法：利用A+AB=A+B配项法：利用A+A=AA+A=1,DigitalLogicDesignandApplication(数字逻辑设计及应用),24,公式法化简并项法,=B+CD,=A,=B(C+C),利用AB+AB=A,F1=A(BCD)+ABCD,F2=AB+ACD+AB+ACD,F3=BCD+BCD+BCD+BCD,=A(BCD)+BCD,=B(CD+CD+CD+CD),=B,DigitalLogicDesignandApplication(数字逻辑设计及应用),25,公式法化简吸收法,利用A+AB=A,F1=(AB+C)ABD+AD,=AD1+B(),F2=AB+ABC+ABD+ABCD,=AB(1+C+D+CD),=AB,F3=A+A(BC)A+(BC+D)+BC,A(BC)=A+BC,=A+(A+BC)+BC,=A+BC,=AD,DigitalLogicDesignandApplication(数字逻辑设计及应用),26,公式法化简消项法,Y1=AC+AB+BC,=AC+BC,Y2=ABCD+(A+B)E+CDE,A+B=(A+B)=(AB),=(AB)CD+(AB)E+CDE=(AB)CD+(AB)E,Y3=AB+BC+CD+DA+AC+AC,=AB+BC+CD+DA,DigitalLogicDesignandApplication(数字逻辑设计及应用),27,公式法化简消因子法,Y1=ABCD+(ABC),=D+(ABC),Y2=A+ACD+ABC,=A+A(CD+BC),=A+CD+BC,Y3=AC+AD+CD,=AC+(A+C)D,=AC+(AC)D,=AC+D,=A+B+C+D,DigitalLogicDesignandApplication(数字逻辑设计及应用),28,公式法化简配项法,Y1=ABC+ABC+ABC,=ABC+ABC+ABC+ABC,=AB+BC,Y2=AB+AB+BC+BC,=AB+AB(C+C)+BC+BC(A+A),=AB+ABC+ABC+BC+ABC+ABC,=AB,+AC,+BC,DigitalLogicDesignandApplication(数字逻辑设计及应用),29,公式法化简举例,F1=AB(C+D)+BC+AB+AC+BC+BCD,F2=AB+AC+BC+BC+BD+BD+ADE(H+G),F3=AB+AB+BC+BC,F4=A(A+B)(A+C)(B+D)(A+C+E+F)(B+F)(D+E+F),DigitalLogicDesignandApplica