課題八組合電路的分析和設(shè)計及全加器(2學(xué)時)

1、課題課題8:8:組合電路的分析和設(shè)計組合電路的分析和設(shè)計及全加器及全加器 n熟練掌握組合電路的分析和設(shè)計方法。n掌握集成全加器的應(yīng)用組合電路特點組合電路特點功能上：功能上：結(jié)構(gòu)上：結(jié)構(gòu)上：輸出僅與該時刻的輸入有關(guān)。輸出僅與該時刻的輸入有關(guān)。由門電路組成。由門電路組成。數(shù)字邏輯電路數(shù)字邏輯電路組合邏輯電路組合邏輯電路時序邏輯電路時序邏輯電路邏輯關(guān)系：邏輯關(guān)系：Fi = fi (X1，X2，Xn n) i = (1) i = (1、2 2、m)m)1.1.任務(wù)：任務(wù)：2.2.目的：目的：3.3.方法：方法： 確定已知邏輯圖的邏輯功能。確定已知邏輯圖的邏輯功能。 寫表達式；寫表達式； 化簡變換；化簡

2、變換； 列真值表；列真值表； 功能描述。功能描述。 了解電路功能了解電路功能 改進電路設(shè)計改進電路設(shè)計邏輯電路功能描述邏輯電路功能描述可用表達式、卡諾可用表達式、卡諾圖、真值表等多種圖、真值表等多種方法，這里特指用方法，這里特指用概括的概括的文字文字進行功進行功能描述。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：分析圖示邏輯圖示邏輯功能功能MC CNPQRCBAABACMBCAABBCNCBABCBAABCBAAABMAP 4mABCCBANCMQ 71m

3、m CBABNABR 2mPQRF 例：例：MC CNPQRCBAABCCBACBAPQRF 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： 三變量判奇電路三變量判奇電路電路改進：電路改進：ABCCBACBACBAF CBACBACBACBABACABBA)()()() (=1ABF=1CFm(1,2,4,7)1.1.任務(wù)：任務(wù)： 根據(jù)功能要求，設(shè)計邏輯電路。根據(jù)功能要求，設(shè)計邏輯電路。2.2.方法方法: (1): (1)列真值表列真值表 (2)(2

4、)寫表達式寫表達式 (3)(3)化簡變換化簡變換 (4)(4)畫邏輯圖畫邏輯圖 3.3.舉例：舉例： 三變量表決器三變量表決器 血型血型“輸送輸送 接受接受” 數(shù)字密碼鎖數(shù)字密碼鎖 操作碼形成器操作碼形成器 列真值表時要進行邏輯變量假設(shè)列真值表時要進行邏輯變量假設(shè)例例1 1：設(shè)計三人表決電路（：設(shè)計三人表決電路（A A、B B、C C）。每人一個按）。每人一個按鍵，如果同意則按下，不同意則不按。結(jié)果用指示鍵，如果同意則按下，不同意則不按。結(jié)果用指示燈表示，多數(shù)同意時指示燈亮，否則不亮。燈表示，多數(shù)同意時指示燈亮，否則不亮。1.1.邏輯假設(shè)邏輯假設(shè)。三個按鍵。三個按鍵A A、B B、C C按下時

5、為按下時為“1”1”，不按，不按時為時為“0”0”。輸出量為。輸出量為 F F，多數(shù)贊成時是，多數(shù)贊成時是“1”1”，否則，否則是是“0”0”。2.2.根據(jù)題意列出邏輯狀態(tài)表（真值表）根據(jù)題意列出邏輯狀態(tài)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 邏輯狀態(tài)表邏輯狀態(tài)表Fm(3,5,6,7)ABC000111100100100111ABACBCCABCABF3.3.畫出卡諾圖：畫出卡諾圖：Fm(3,5,6,7)4.4.根據(jù)邏輯表達式畫出邏輯圖。根據(jù)邏輯表達式畫出邏輯圖。CABCABF&

6、 1&ABCFCABCABCABCAB&ABCFCABCABFA A型：型：B B型：型：ABAB型：型：O O型：型：00011011輸入變量：輸入變量：A A3 3A A2 2 表示輸血者的血型表示輸血者的血型 A A1 1A A0 0 表示受血者的血型表示受血者的血型 輸出變量：輸出變量：F F 表示配對結(jié)果，表示配對結(jié)果，1 1表示配對成功表示配對成功 0 0表示失敗表示失敗真值表真值表 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

7、0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 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 表示輸血者的

8、血型表示輸血者的血型A A1 1A A0 0 表示受血者的血型表示受血者的血型例例3. 3. 數(shù)字密碼鎖的設(shè)計數(shù)字密碼鎖的設(shè)計（用四輸入端和二輸入端與非門設(shè)計）（用四輸入端和二輸入端與非門設(shè)計）數(shù)字鎖數(shù)字鎖A B C D輸入密碼輸入密碼E使能使能控制控制KZ開鎖開鎖報警報警密碼鎖模型密碼鎖模型要求：設(shè)輸入密碼要求：設(shè)輸入密碼ABCD1111時時使能使能E1時：時： 密碼正確，開鎖密碼正確，開鎖 K1 。 密碼錯誤，報警密碼錯誤，報警 Z1 。EA B C DKZ00010 0 0 0011 0111 1 0 10111 1 1 00 111 1 1 110簡化真值表簡化真值表ABCDEKABC

9、DEZ使能使能E0時：不開鎖，不報警時：不開鎖，不報警 。例例4. 4. 操作碼形成器的設(shè)計操作碼形成器的設(shè)計: :”* *”、”+ +”和和”- -”產(chǎn)生操作碼分別為產(chǎn)生操作碼分別為0101、1010、1111，無操作時產(chǎn)，無操作時產(chǎn)生生0000，不能同時按下兩鍵，不能同時按下兩鍵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 進位進位如：如：0 0 0 0 11+10101010不考慮低位不考慮低位來的進位來的進位半加器實現(xiàn)半加器實現(xiàn)要考慮低位要考慮低位

10、來的進位來的進位全加器實現(xiàn)全加器實現(xiàn)A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1ABC .ABSCS=A B輸入輸入-1表示低位來的進位表示低位來的進位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 iiiiiiiiiiiiiCBACBACBACBASCBACBACBACBABACBABAi

11、iiiiiiiiiiiiiiiiii11111)()()(iiiiiiBACBABAi1)(iiiiiBACBA1)(邏輯圖邏輯圖AiBiCi-1SiCi邏輯符號邏輯符號AiBiSi&=1 =1Ci-1&1Ci1iiiiCBASiiiiiiBACBAC1)(a1b1c0c1s1a0b0c-1c0s0a2b2c1c2s2a3b3c2c3s31.串行進位加法器串行進位加法器 優(yōu)點優(yōu)點:電路簡單電路簡單缺點缺點:速度低速度低C0 = A0B0 + (A0 B0)C-1 = G0 + P0C-1C1 = G1+ P1C0 = G1+ P1G0 +P1P0C-1C2 = G2 + P2C1= G2 +

12、P2 G1+P2 P1G0 +P2P1P0C-1C3 = G3 + P3C2 = G3 + P3 G2 + P3P2 G1+P3P2 P1G0 +P3P2P1P0C-1 2.超前進位加法器超前進位加法器 速度高速度高1iiiicbaSiiiiiibacbaC1)(可見，可見， C Ci i僅與僅與G Gi i、P Pi i有關(guān)，即只與被加數(shù)、加數(shù)有關(guān)，有關(guān)，即只與被加數(shù)、加數(shù)有關(guān)，可并行產(chǎn)生?？刹⑿挟a(chǎn)生。 超前進位產(chǎn)生器超前進位產(chǎn)生器 Ci = (Ai Bi)Ci-1 + AiBi =Gi + PiCi-1 Pi Gi 進位傳輸項進位傳輸項 進位產(chǎn)生項進位產(chǎn)生項 超前進位產(chǎn)生器超前進位產(chǎn)生器7

13、418274182G0G3：進位產(chǎn)生輸入P0P3：進位傳遞輸入G：進位產(chǎn)生輸出 G= G3 + P3 G2+ P3P2 G1+ P3P2 P1G0P：進位傳遞產(chǎn)生輸出 P=P3P2 P1 P0C-1：進位輸入C0C2：進位輸出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 產(chǎn)生電路產(chǎn)生電路符號：符號：C Cn n1 1p pn n（4片）片）（1片）片

14、）74LS283 集成集成 雙全加器雙全加器T694 , 74LS183 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 超前進位產(chǎn)生器超前進位產(chǎn)生器T698, 74LS182 4位算術(shù)邏輯單元位算術(shù)邏輯單元/函數(shù)發(fā)生器函數(shù)發(fā)生器T697, 74LS181（16功能）功能） 8功能功能ALU 74LS381 分析：分析： 8421BCD0011 余余3碼碼 P口口 BCD碼，碼，Q口口 0011，Ci0 輸出口輸出口 （和）（和） 余余3碼碼8注意高低注意高低位順序位順序3A2A1A0Co74LS283B3B2B1B0AMC3B3B2B1B0B3B2B1B03A2A1A0AS3S2S1S0D3D2D1D0iC=1=1=1=1P1184.24.2 求求: :當(dāng)當(dāng)S3S2S1S0=0000S3S2S1S0=000011111111時時,Y=f(A,B),Y=f(A,B) 即求即求Y Y與與ABAB的函數(shù)關(guān)系的函數(shù)關(guān)系. .4.6