组合逻辑电路的分析与设计方法

1,课题组合逻辑电路的分析与设计,数字电子电路,教学科研处：张瑜,2,课题纲要,组合逻辑电路的特点组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的设计,组合逻辑电路的分析与设计,3,预备知识的复习,描述逻辑电路逻辑功能的主要方法：,各种表示法之间的相互转换？,真值表,逻辑表达式,卡诺图,逻辑图,组合逻辑电路的分析与设计本质就是各种表示法之间的相互转换,4,功能特点：电路任一时刻的输出状态只决定于该时刻各输入状态的组合，而与电路的原状态无关（即无记忆功能）。结构特点：组合电路就是由门电路组合而成，电路中无记忆功能的元件或电路，无反馈通路。,每一个输出变量是全部或部分输入变量的函数：L1=f1（A1、A2、Ai）L2=f2（A1、A2、Ai）Lj=fj（A1、A2、Ai）,一、组合逻辑电路的特点,例:表决控制电路、楼梯灯控制电路、加法电路、数值比较电路、编译码器、多路选择器等等。,5,二、组合逻辑电路的分析,例1：分析下图的逻辑功能：,分析举例：,7,3,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是一种3人表决用的组合电路：人表决电路,分析举例：,0,0,0,1,0,1,1,1,8,小结,2化简逻辑表达式为最简与或表达式。,分析组合逻辑电路的一般方法：,1由前到后逐级写出各逻辑门输出端的逻辑表达式。,逻辑表达式,最简表达式,3列真表。,4由真值表，分析逻辑功能。,练习：试分析下图的逻辑功能,9,试分析下图的逻辑功能,Z1,Z2,Z3,逻辑功能：半加器,列真值表：,练习过程,10,三、组合逻辑电路的设计方法,设计组合逻辑电路的原则,用功能模块（MSI）设计的原则：,用门电路（SSI）设计的原则：,（1）所用门的个数尽量少，而且各门的输入端数目也尽量少。,（2）尽量减少所用集成器件（门）的种类,（1）功能模块个数少，品种也少。,（2）功能模块之间连线少。,设计目的,根据给定的逻辑功能要求，设计出用尽可能少的逻辑门来实现该逻辑功能的电路。,11,三、组合逻辑电路的设计方法,设计的一般步骤（与分析相反）：,实例：设计一个楼上、楼下开关的控制逻辑电路来控制楼梯上的路灯，使之在上楼前，用楼下开关打开电灯，上楼后，用楼上开关关灭电灯；或者在下楼前，用楼上开关打开电灯，下楼后，用楼下开关关灭电灯,电路功能描述,实例：设计一个楼上、楼下开关的控制逻辑电路来控制楼梯上的路灯，使之在上楼前，用楼下开关打开电灯，上楼后，用楼上开关关灭电灯；或者在下楼前，用楼上开关打开电灯，下楼后，用楼下开关关灭电灯。（要求用与非门实现电路）,解：设楼上开关为A，楼下开关为B，灯泡为Y。并设A、B闭合时为1，断开时为0；灯亮时Y为1，灯灭时Y为0。根据逻辑要求列出真值表,设计举例,真值表,0,1,1,0,13,用与非门实现,14,分析如下：,(变换表达式),能:,15,告别举手表决：人大代表在人民大会堂进行电子表决,电子表决器,试设计一个三人表决逻辑电路，要求:三人A、B、C各控制一个按键，按下为“1”，不按为“0”。多数（2）按下为通过。通过时L1，不通过L0。用与非门实现。,设计练习,1、列真值表,解：,设计过程,19,思考作业题：设计一个举重裁判表决器。设举重有三个裁判，一个主裁判和两个副裁判。杠铃的完全举起由每一裁判按一下自己前面的按钮来确定。只有当两个裁判（其中必须有主裁判）判明成功，表示成功的灯才亮。,20,小结,理解组合电路的特点掌握组合电路的分析方法掌握组合电路的设计方法在许多情况下，如果用中、大规模集成电路来实现组合函数，可以取得事半功倍的效果。,21,思考练习题：设计一个举重裁判表决器。设举重有三个裁判，一个主裁判和两个副裁判。杠铃的完全举起由每一裁判按一下自己前面的按钮来确定。只有当两个裁判（其中必须有主裁判）判明成功，表示成功的灯才亮。试设计该电路。,作业：,教材：P96-题4