课题八 组合电路的分析和设计及全加器(2学时)

1、 n熟练掌握组合电路的分析和设计方法。n掌握集成全加器的应用组合电路特点组合电路特点功能上：功能上：结构上：结构上：输出仅与该时刻的输入有关。输出仅与该时刻的输入有关。由门电路组成。由门电路组成。数字逻辑电路数字逻辑电路组合逻辑电路组合逻辑电路时序逻辑电路时序逻辑电路逻辑关系：逻辑关系：Fi = fi (X1，X2，Xn n) i = (1) i = (1、2 2、m)m)1.1.任务：任务：2.2.目的：目的：3.3.方法：方法： 确定已知逻辑图的逻辑功能。确定已知逻辑图的逻辑功能。 写表达式；写表达式； 化简变换；化简变换； 列真值表；列真值表； 功能描述。功能描述。 了解电路功能了解电路

2、功能 改进电路设计改进电路设计逻辑电路功能描述逻辑电路功能描述可用表达式、卡诺可用表达式、卡诺图、真值表等多种图、真值表等多种方法，这里特指用方法，这里特指用概括的概括的文字文字进行功进行功能描述。能描述。Y1.AB&YY3Y2.Y = Y2 Y3.= A AB B ABA B.A B.A. .A BB反演律反演律反演律反演律ABY001 100111001=A B例例2：分析：分析图示逻辑图示逻辑功能功能MC CNPQRCBAABACMBCAABBCNCBABCBAABCBAAABMAP 4mABCCBANCMQ 71mm CBABNABR 2mPQRF 例：例：MC CNPQRCBAABC

3、CBACBAPQRF 7421mmmm)7,4,2, 1(mABCCBACBACBA A B C F0 0 0 00 0 1 10 1 0 10 1 1 01 0 0 11 0 1 01 1 0 01 1 1 1： 三变量判奇电路三变量判奇电路电路改进：电路改进：ABCCBACBACBAF CBACBACBACBABACABBA)()()() (=1ABF=1CFm(1,2,4,7)1.1.任务：任务： 根据功能要求，设计逻辑电路。根据功能要求，设计逻辑电路。2.2.方法方法: (1): (1)列真值表列真值表 (2)(2)写表达式写表达式 (3)(3)化简变换化简变换 (4)(4)画逻辑图画

4、逻辑图 3.3.举例：举例： 三变量表决器三变量表决器 血型血型“输送输送 接受接受” 数字密码锁数字密码锁 操作码形成器操作码形成器 列真值表时要进行逻辑变量假设列真值表时要进行逻辑变量假设例例1 1：设计三人表决电路（：设计三人表决电路（A A、B B、C C）。每人一个按）。每人一个按键，如果同意则按下，不同意则不按。结果用指示键，如果同意则按下，不同意则不按。结果用指示灯表示，多数同意时指示灯亮，否则不亮。灯表示，多数同意时指示灯亮，否则不亮。1.1.逻辑假设逻辑假设。三个按键。三个按键A A、B B、C C按下时为按下时为“1”1”，不按，不按时为时为“0”0”。输出量为。输出量为

5、F F，多数赞成时是，多数赞成时是“1”1”，否则，否则是是“0”0”。2.2.根据题意列出逻辑状态表（真值表）根据题意列出逻辑状态表（真值表）A B C F 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 逻辑状态表逻辑状态表Fm(3,5,6,7)ABC000111100100100111ABACBCCABCABF3.3.画出卡诺图：画出卡诺图：Fm(3,5,6,7)4.4.根据逻辑表达式画出逻辑图。根据逻辑表达式画出逻辑图。CABCABF& 1&ABCFCABCABCABCAB&ABCFCABCABFA A型：

6、型：B B型：型：ABAB型：型：O O型：型：00011011输入变量：输入变量：A A3 3A A2 2 表示输血者的血型表示输血者的血型 A A1 1A A0 0 表示受血者的血型表示受血者的血型 输出变量：输出变量：F F 表示配对结果，表示配对结果，1 1表示配对成功表示配对成功 0 0表示失败表示失败真值表真值表 A A3 3 A A2 2 A A1 1 A A0 0 F F 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0

7、0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1A型：型：B型：型：AB型：型：O型：型：00011011 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 A A3 3A A2 2 表示输血者的血型表示输血者的血型A A1 1A A0 0 表示受血者的血型表示受血者

8、的血型例例3. 3. 数字密码锁的设计数字密码锁的设计（用四输入端和二输入端与非门设计）（用四输入端和二输入端与非门设计）数字锁数字锁A B C D输入密码输入密码E使能使能控制控制KZ开锁开锁报警报警密码锁模型密码锁模型要求：设输入密码要求：设输入密码ABCD1111时时使能使能E1时：时： 密码正确，开锁密码正确，开锁 K1 。 密码错误，报警密码错误，报警 Z1 。EA B C DKZ00010 0 0 0011 0111 1 0 10111 1 1 00 111 1 1 110简化真值表简化真值表ABCDEKABCDEZ使能使能E0时：不开锁，不报警时：不开锁，不报警 。例例4. 4.

9、 操作码形成器的设计操作码形成器的设计: :”* *”、”+ +”和和”- -”产生操作码分别为产生操作码分别为0101、1010、1111，无操作时产，无操作时产生生0000，不能同时按下两键，不能同时按下两键0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1A A 表示表示“* *”B B 表示表示“+ +”C C 表示表示“- -”0 01 11 0 0 1 进位进位如：如：0 0 0 0 11+10101010不考虑低位不考虑低位来的进位来的进位半加器实现半加器实现要考虑低位要考虑低位来的进位来的进位全加器实现全加器实现A B S C0 0 0 00 1

10、1 01 0 1 01 1 0 1ABC .ABSCS=A B输入输入-1表示低位来的进位表示低位来的进位0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 1 0 0 01 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 11111 iiiiiiiiiiiiiCBACBACBACBAS1111 iiiiiiiiiiiiiCBACBACBACBAC1111 iiiiiiiiiiiiiCBACBACBACBAC1111 iiiiiiiiiiiiiCBACBACBACBASCBACBACBACBABACBABAiiiiiiiiiiiiiiiiiii11111)()()(iiiiiiB

11、ACBABAi1)(iiiiiBACBA1)(逻辑图逻辑图AiBiCi-1SiCi逻辑符号逻辑符号AiBiSi&=1 =1Ci-1&1Ci1iiiiCBASiiiiiiBACBAC1)(a1b1c0c1s1a0b0c-1c0s0a2b2c1c2s2a3b3c2c3s31.串行进位加法器串行进位加法器 优点优点:电路简单电路简单缺点缺点:速度低速度低C0 = A0B0 + (A0 B0)C-1 = G0 + P0C-1C1 = G1+ P1C0 = G1+ P1G0 +P1P0C-1C2 = G2 + P2C1= G2 + P2 G1+P2 P1G0 +P2P1P0C-1C3 = G3 + P3

12、C2 = G3 + P3 G2 + P3P2 G1+P3P2 P1G0 +P3P2P1P0C-1 2.超前进位加法器超前进位加法器 速度高速度高1iiiicbaSiiiiiibacbaC1)(可见，可见， C Ci i仅与仅与G Gi i、P Pi i有关，即只与被加数、加数有关，有关，即只与被加数、加数有关，可并行产生。可并行产生。 超前进位产生器超前进位产生器 Ci = (Ai Bi)Ci-1 + AiBi =Gi + PiCi-1 Pi Gi 进位传输项进位传输项 进位产生项进位产生项 超前进位产生器超前进位产生器7418274182G0G3：进位产生输入P0P3：进位传递输入G：进位产

13、生输出 G= G3 + P3 G2+ P3P2 G1+ P3P2 P1G0P：进位传递产生输出 P=P3P2 P1 P0C-1：进位输入C0C2：进位输出P74182GG0G1G2G3P0P1P2P3C0C1C2C-1C0 = G0 + P0 C-1 C1 = G1 + P1 G0+ P1P0 C-1C2 = G2 + P2 G1+ P2P1 G0+ P2P1 P0C-1AiBiSi&=1 =1Ci-1GiPiP Pi i 和和 G Gi i 产生电路产生电路符号：符号：C Cn n1 1p pn n（4片）片）（1片）片）74LS283 集成集成 双全加器双全加器T694 , 74LS183

14、 4位全加器位全加器T692 4位超前全加器位超前全加器T693, 74LS283, CD4008 超前进位产生器超前进位产生器T698, 74LS182 4位算术逻辑单元位算术逻辑单元/函数发生器函数发生器T697, 74LS181（16功能）功能） 8功能功能ALU 74LS381 分析：分析： 8421BCD0011 余余3码码 P口口 BCD码，码，Q口口 0011，Ci0 输出口输出口 （和）（和） 余余3码码8注意高低注意高低位顺序位顺序3A2A1A0Co74LS283B3B2B1B0AMC3B3B2B1B0B3B2B1B03A2A1A0AS3S2S1S0D3D2D1D0iC=1=1=1=1P1184.24.2 求求: :当当S3S2S1S0=0000S3S2S1S0=000011111111时时,Y=,Y=f(A,Bf(A,B) ) 即求即求Y Y与与ABAB的函数关系的函数关系. .4.6(1)4.