数电ch10-1分析和设计

1、第十章 组合逻辑电路(Combinational Logic Circuit)掌握内容1、组合电路的基本特点及其分析方法2、组合电路的基本设计方法3、用集成译码器和数据选择器实现组合逻辑函数的方法。理解内容1、组合电路的组成和特点2、编码器、译码器、数据选择器等概念。10.1 组合逻辑电路的定义10.2 组合逻辑电路的分析方法 10.3 组合逻辑电路的设计方法10.4 常用组合逻辑电路10.5 应用举例10.1 组合逻辑电路的定义数字电路分类:组合逻辑电路和时序逻辑电路。学习重点: (1)在具体的数字电路与分析和设计方法之间，以分析和设计方法为主； (2)在具体的设计步骤与所依据的概念和原理之

2、间，以概念和原理为主； (3)在集成电路的内部工作原理与外部特性之间，以外部特性为主。组合逻辑电路:任意时刻的输出仅与该时刻的输入有关，与电路原来的状态无关，即电路没有记忆功能。10.1 组合逻辑电路的定义10.2 组合逻辑电路的分析方法 10.3 组合逻辑电路的设计方法10.4 常用组合逻辑电路10.5 应用举例10.2 组合逻辑电路的分析方法组合逻辑电路的分析步骤： 1)由已知的逻辑图，写出相应的逻辑表达式并化简；2)根据化简后的函数式列出真值表；3)由真值表概括出电路的逻辑功能。电路结构输入、输出之间的逻辑关系例 1：分析下图的逻辑功能 (1) 写出逻辑表达式Y = Y2 Y3= A A

3、B B AB.A B.A B.A.A BB(2) 应用逻辑代数化简Y = A AB B AB. = A AB +B AB.= AB +AB反演律 = A (A+B) +B (A+B).反演律 = A AB +B AB. (3) 列逻辑状态表Y= AB +AB=A B逻辑式 (4) 分析逻辑功能 输入相同输出为 0 ，输入相异输出为 1 ，称为 异或逻辑关系。这种电路称异或门。 逻辑符号ABY001 100111001(1) 写出逻辑式例 2：分析下图的逻辑功能A B.Y = AB AB .AB化简AB= AB +AB (2) 列逻辑状态表Y= AB +AB(3) 分析逻辑功能 输入相同输出为

4、1 ,输入相异输出为 0 , 称为判一致电路( 同或门 ) ,可用于判断各输入端的状态是否相同。=A B逻辑式=A BABY001 100100111例3：分析下图的逻辑功能101AA写出逻辑式：=AC +BCY=AC BC 设：C = 1封锁打开选通A信号B001设：C= 0封锁选通B信号打开例 3：分析下图的逻辑功能B写出逻辑式：=AC +BCY=AC BC例4：分析下图的逻辑功能 1. 写出逻辑表达式2. 应用逻辑代数化简0 0 0 A B C Y0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 3. 列真值表000101114. 分析逻辑功能 当输入有

5、两个及两个以上为 1 时，输出为 1 ，否则为 0 。10.1 组合逻辑电路的定义10.2 组合逻辑电路的分析方法 10.3 组合逻辑电路的设计方法10.4 常用组合逻辑电路10.5 应用举例10.3 组合逻辑电路的设计方法(1)SSI：用小规模集成电路，即集成门电路，采用数字设计的经典方法来设计；(2)MSI：用中规模集成电路功能模块实现组合逻辑电路；(3)用大规模集成电路，即编程逻辑器件(PLD)，用编程软件来实现组合逻辑设计。组合逻辑电路的设计步骤：1. 进行逻辑抽象，即将文字描述的逻辑命题变换为真值表；2. 写出逻辑表达式；3. 选定设计所用器件的类型；4.化简或变换；5.画出逻辑电路

6、图。真值表逻辑表达式逻辑电路图 例 1: 某工厂有A、B、C三个车间和一个自备电站, 站内有两台发电机 G1 和 G2。G1 的容量是 G2 的两倍。如果一个车间开工，只需G2运行即可满足要求；如果两个车间开工, 只需 G1 运行，如果三个车间同时开工，则G1和 G2均需运行。试画出控制G1和 G2运行的逻辑图。 设：A、B、C分别表示三个车间的开工状态： 开工为 1 ，不开工为 0 ； G1和 G2运行为 1，不运行为 0 。(1) 根据逻辑要求列状态表 首先假设逻辑变量、逻辑函数取0、 1 的含义。 逻辑要求：如果一个车间开工，只需G2运行即可满足要求；如果两个车间开工，只需G1运行，如果

7、三个车间同时开工，则G1和 G2均需运行。开工 1 不开工 0 运行 1 不运行 0 (1) 根据逻辑要求列状态表0111 0 0 1 0 100011 0 11 0 10 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 01 1 10 0 0A B C G1 G2(2) 由状态表写出逻辑式ABC00100111101111或由卡图诺可得相同结果 (3) 化简逻辑式可得：1 0 10 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 01 1 10 0 00111 0 0 1 0A B C G1 G2 100011 0 1(4) 用“与非”门构成逻辑电路 由逻辑表达式画出卡诺图，由卡图诺

8、可知，该函数不可化简。ABC00100111101111(5) 画出逻辑图例2:设计一个乘法电路，输入是一个3位二进制数，输出是该数的平方。 解：1.进行逻辑抽象：定义输入输出变量，逻辑赋值，建立真值表。 设输入3位二进制数为D=d2d1d0，输出应为6位二进制数，用Y=y5y4y3y2y1y0。真值表DY注d2d1d0y5y4y3y2y1y00000000000001000001101000010040110010019100010000161010110012511010010036111110001492.卡诺图化简，写出逻辑函数式：000111100000000000001001001

9、0001001010000011001110001100100d1d0d2 依次化简，y5、y4、y3、y2、y1、y0的逻辑函数式分别为：3.画逻辑图（3个输入端，6个输出端）。思考: 两台电动机Ms（小）和ML（大）驱动油泵向油罐注油。当油罐液位低于A点高于B点时由Ms单独驱动；当液位在B点和C点间时，由ML单独驱动；当液位在C点以下时，由两台电动机同时驱动。 要求：试设计控制该电动机工作的逻辑电路。【练习】在一个激光射击游戏中，允许射手在规定时间内打三枪：这三枪必须一枪打飞机，一枪打坦克，一枪打汽车。获奖条件是：命中不少于两枪，且其中必须有一枪命中的是飞机。试用与非门设计判别获奖的电路。解：1.进行逻辑抽象：定义输入输出变量，逻辑赋值，建立真值表。A、B、C分别表示打飞机、坦克、汽车，打中用“1”表示，打不中用“0”表示；得奖与否用Y表示，Y=1表示得奖，Y=0表示未得奖。【练习】哈工大07年硕士研究生入学考题有甲、乙两位同学参加某电视台举办的综艺节目，每位同学面前都有红色、蓝色两个按键。节目规则中规定两位同学可以根据主持人提出的观点作出如下3种选择：认为主持人观点正确时，按红色按键；认为主持人观点错误时，按蓝色按键；拒绝判断时，不用按键。规则中严禁同时按下两个按键。请设计一个两路输出的组合逻辑电路，一路输出Y帮助主持人判断两位同学是否心灵相通，如果两人选