第3章 組合邏輯門電路

1、第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路概述概述3.1 邏輯門電路邏輯門電路 所謂組合電路就是任意時刻所謂組合電路就是任意時刻的輸出信號僅取決于該時刻的輸出信號僅取決于該時刻的輸入信號，而與信號在作的輸入信號，而與信號在作用前電路原來所處的狀態(tài)無用前電路原來所處的狀態(tài)無關。關。數(shù)數(shù)字字系系統(tǒng)統(tǒng)組合邏輯電路組合邏輯電路時序邏輯電路時序邏輯電路第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路組合邏輯門電路組合邏輯門電路&BA&CA1FF=AB+AC與或式 ( a )BA1CA&FF=(A+B)(A+C)或與式

2、( b )1&BA&CA&FF=ABAC與非與非式 ( c )CABA1FF=A+C+A+B或非或非式 (d )11CABA1F&F=AC+AB與或非式 (e)GGGG第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路概述概述3.1 邏輯門電路邏輯門電路 組合電路可以有一個或多個輸入端和輸出端。圖中組合電路可以有一個或多個輸入端和輸出端。圖中A A, ,B BC C 表示輸入信號，表示輸入信號，F(xiàn) F, ,.G .G 表示輸出信號。表示輸出信號。第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路概述概述3.1

3、邏輯門電路邏輯門電路 也可以表示為：下圖中也可以表示為：下圖中A A1 1, ,A A2 2A An n表示輸入信號，表示輸入信號，F(xiàn) F1 1, ,F F2 2.F.Fm m表示輸出信號。表示輸出信號。組合邏輯電路A1A2AnF1F2Fm第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路概述概述3.1 邏輯門電路邏輯門電路輸出信號的邏輯函數(shù)表達式可寫成輸出信號的邏輯函數(shù)表達式可寫成 F F1 1= =f f1 1( (A A1 1, ,A A2 2.A.An n) ) F F2 2= =f f2 2( (A A1 1, ,A A2 2.A.An n) ) F Fm

4、m= =f fm m( (A A1 1, ,A A2 2.A.An n) ) 組合邏輯電路A1A2AnF1F2Fm第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.1 3.1 邏輯門電路邏輯門電路3.2 3.2 邏輯函數(shù)的實現(xiàn)邏輯函數(shù)的實現(xiàn)3.3 3.3 組合邏輯電路的分析組合邏輯電路的分析3.4 3.4 組合邏輯電路的設計組合邏輯電路的設計3.5 3.5 組合邏輯電路的的競爭和冒險組合邏輯電路的的競爭和冒險3.6 3.6 本章知識回顧本章知識回顧章節(jié)內容安排章節(jié)內容安排第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路二、復合邏輯門電路

5、二、復合邏輯門電路3.1 邏輯門電路邏輯門電路 “異或異或”電路的特殊功能電路的特殊功能 故可十分方便得故可十分方便得A，A控制電路如下圖所示：控制電路如下圖所示： 0 0=0 0 1=1 1 0=1 1 1=0 0 A=A 1 A=AFCA=1控制端控制端第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路二、復合邏輯門電路二、復合邏輯門電路3.1 邏輯門電路邏輯門電路奇數(shù)個奇數(shù)個“1 1”相異或相異或結果為結果為“1 1”。偶數(shù)個偶數(shù)個“1 1”相異或相異或結果為結果為“0 0”。 奇偶檢測電路奇偶檢測電路1 11 10 01 10 00 01 10 01 11 1

6、1 10 01 10 01 11 10 01 10 00 01 11 11 10 01 10 00 01 10 01 11 11 10 01 10 01 11 10 01 10 00 01 1第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路二、復合邏輯門電路二、復合邏輯門電路3.1 邏輯門電路邏輯門電路&0001000=1BA00=1DC=1P100=1BA00=1DC=1P=1奇偶檢驗位產(chǎn)生電路奇偶檢驗位產(chǎn)生電路奇校驗碼檢測電路奇校驗碼檢測電路檢驗檢驗輸出輸出000000011 0110011 0=1=1011 000第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電

7、路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路二、復合邏輯門電路二、復合邏輯門電路3.1 邏輯門電路邏輯門電路&0100=1BA0=1DC=1P10=1BA00=1DC=1P=1奇偶檢驗位產(chǎn)生電路奇偶檢驗位產(chǎn)生電路奇校驗碼檢測電路奇校驗碼檢測電路檢驗檢驗輸出輸出0010 0 0 10 10 0 0 1=1=1 10 0 0 10第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.1 3.1 邏輯門電路邏輯門電路3.2 3.2 邏輯函數(shù)的實現(xiàn)邏輯函數(shù)的實現(xiàn)3.3 3.3 組合邏輯電路的分析組合邏輯電路的分析3.4 3.4 組合邏輯電路的設計組合邏輯電路的設計3.5 3

8、.5 組合邏輯電路的的競爭和冒險組合邏輯電路的的競爭和冒險3.6 3.6 本章知識回顧本章知識回顧章節(jié)內容安排章節(jié)內容安排第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路q “轉換轉換”就是就是“改變邏輯函數(shù)的類型改變邏輯函數(shù)的類型”。通常是由。通常是由“與與或或”式轉換成其它形式。式轉換成其它形式。 “或與或與”式；式； “與非與非與非與非”式；式； “或非或非或非或非” 式；式； “與或非與或非” 式。式。A將將“與與或或”式式F=AB+ C轉換成其它幾種形式。轉換成其它幾種形式。3.2 邏輯函數(shù)的實現(xiàn)邏輯函數(shù)的實現(xiàn)引言引言 邏輯函數(shù)表達形式和轉換邏輯函數(shù)表達形

9、式和轉換第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路邏輯函數(shù)的五種基本表達形式邏輯函數(shù)的五種基本表達形式與與或式或式 或或與式與式 與非與非與非式與非式 或非或非或非式或非式 與與或或非式非式 q 對于同一邏輯函數(shù)，盡管表達形式不同，但表達式表對于同一邏輯函數(shù)，盡管表達形式不同，但表達式表達的邏輯功能確實相同的。達的邏輯功能確實相同的。第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路&BA&CA1FF=AB+AC與或式 ( a )BA1CA&FF=(A+B)(A+C)或與式 ( b )1&BA&

10、CA&FF=ABAC與非與非式 ( c )CABA1FF=A+C+A+B或非或非式 (d )11CABA1F&F=AC+AB與或非式 (e)第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路邏輯功能的不同實現(xiàn)方法邏輯功能的不同實現(xiàn)方法邏輯關系：邏輯關系：FG第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路一、用一、用“與非與非”門實現(xiàn)邏輯函數(shù)門實現(xiàn)邏輯函數(shù)3.2 邏輯函數(shù)的實現(xiàn)邏輯函數(shù)的實現(xiàn)第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路一、用一、用“與非與非”門實現(xiàn)邏輯函數(shù)門實現(xiàn)邏輯函數(shù)3.2

11、邏輯函數(shù)的實現(xiàn)邏輯函數(shù)的實現(xiàn)第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路一、用一、用“與非與非”門實現(xiàn)邏輯函數(shù)門實現(xiàn)邏輯函數(shù)3.2 邏輯函數(shù)的實現(xiàn)邏輯函數(shù)的實現(xiàn)第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路一、用一、用“與非與非”門實現(xiàn)邏輯函數(shù)門實現(xiàn)邏輯函數(shù)3.2 邏輯函數(shù)的實現(xiàn)邏輯函數(shù)的實現(xiàn) 第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路二、用二、用“或非或非”門實現(xiàn)邏輯函數(shù)門實現(xiàn)邏輯函數(shù)3.2 邏輯函數(shù)的實現(xiàn)邏輯函數(shù)的實現(xiàn)第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路二

12、、用二、用“或非或非”門實現(xiàn)邏輯函數(shù)門實現(xiàn)邏輯函數(shù)3.2 邏輯函數(shù)的實現(xiàn)邏輯函數(shù)的實現(xiàn)第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路二、用二、用“或非或非”門實現(xiàn)邏輯函數(shù)門實現(xiàn)邏輯函數(shù)3.2 邏輯函數(shù)的實現(xiàn)邏輯函數(shù)的實現(xiàn)第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路二、用二、用“或非或非”門實現(xiàn)邏輯函數(shù)門實現(xiàn)邏輯函數(shù)3.2 邏輯函數(shù)的實現(xiàn)邏輯函數(shù)的實現(xiàn) 第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路三、用三、用“與或非與或非”門實現(xiàn)邏輯函數(shù)門實現(xiàn)邏輯函數(shù)3.2 邏輯函數(shù)的實現(xiàn)邏輯函數(shù)的實現(xiàn)第第3章章 組合

13、邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路四、用四、用“異或異或”門實現(xiàn)邏輯函數(shù)門實現(xiàn)邏輯函數(shù)3.2 邏輯函數(shù)的實現(xiàn)邏輯函數(shù)的實現(xiàn)第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.1 3.1 邏輯門電路邏輯門電路3.2 3.2 邏輯函數(shù)的實現(xiàn)邏輯函數(shù)的實現(xiàn)3.3 3.3 組合邏輯電路的分析組合邏輯電路的分析3.4 3.4 組合邏輯電路的設計組合邏輯電路的設計3.5 3.5 組合邏輯電路的的競爭和冒險組合邏輯電路的的競爭和冒險3.6 3.6 本章知識回顧本章知識回顧章節(jié)內容安排章節(jié)內容安排第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課

14、程：數(shù)字邏輯電路3.3 組合邏輯電路的分析組合邏輯電路的分析分析概述分析概述A B C F0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1真值表真值表 因此該電路為因此該電路為少數(shù)服從多數(shù)少數(shù)服從多數(shù)電路，電路，稱表決電路。稱表決電路。解：（解：（1）由電路圖得邏輯表達式）由電路圖得邏輯表達式（2）由邏輯表達式得真值表）由邏輯表達式得真值表ACBCABACBCABF （3）功能分析：）功能分析：多數(shù)輸入變量為多數(shù)輸入變量為1，輸出，輸出F為為1；多數(shù)輸入變量為多數(shù)輸入變量為0，輸出，輸出 F為為0。例例1 1：試分析右圖所示邏輯電

15、路的功能試分析右圖所示邏輯電路的功能。&ABCF第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.3 組合邏輯電路的分析組合邏輯電路的分析分析概述分析概述第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.3 組合邏輯電路的分析組合邏輯電路的分析分析步驟分析步驟 第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.3 組合邏輯電路的分析組合邏輯電路的分析 第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.3 組合邏輯電路的分析組合邏輯電路的分析 第第3章章 組合邏輯門電路

16、組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.3 組合邏輯電路的分析組合邏輯電路的分析 ABCF000011110011001101010101110第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.3 組合邏輯電路的分析組合邏輯電路的分析分析下圖所示組合邏輯電路的功能分析下圖所示組合邏輯電路的功能第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路解：（解：（1）由電路圖得）由電路圖得 表達式表達式01012123233BBGBBGBBGBG（2）列出）列出 真值表真值表例例2 2：試分析下圖所示邏輯電路的功能。試分析下圖所示邏輯

17、電路的功能。=1G2B2=1G1B1=1G0B0G3B3第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路自然二進制碼自然二進制碼格雷碼格雷碼 B3B2B1B0 G3 G2 G1 G0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1

18、 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0（2）列出）列出 真值表真值表（1）由電路圖得表達式）由電路圖得表達式（3） 分析功能分析功能01012123233BBGBBGBBGBG 本電路是自然二進制碼至本電路是自然二進制碼至格雷碼的轉換電路。格雷碼的轉換電路。第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路注意：利用此式時對碼位序號大于（注意：利用此式時對碼位序號大于（n-1）的位應按）的位應按0處理，處理，如本例碼位的最大序號如本例碼位的最大序號i = 3，故，故B4應為應為0，才能得

19、到正確的，才能得到正確的結果。結果。 推廣到一般推廣到一般，將，將n位自然二進制碼轉換成位自然二進制碼轉換成n位格位格雷碼雷碼： Gi = Bi Bi+1 （i = 0、1、2、 n-1）01012123233BBGBBGBBGBG自然二進制碼至格雷碼的轉換自然二進制碼至格雷碼的轉換第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.3 組合邏輯電路的分析組合邏輯電路的分析分析下圖所示組合邏輯電路的功能。分析下圖所示組合邏輯電路的功能。&1AB&1&C11&1F1F2第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字

20、邏輯電路3.3 組合邏輯電路的分析組合邏輯電路的分析分析下圖所示組合邏輯電路的功能。分析下圖所示組合邏輯電路的功能。解解 這是一個多輸出函數(shù)，這是一個多輸出函數(shù)， 其輸出表達式為其輸出表達式為CABCBAABCBAFCBAABF)()()()(12整理上式得整理上式得ABCBCACABCBAFBCACABF)(12第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.3 組合邏輯電路的分析組合邏輯電路的分析分析下圖所示組合邏輯電路的功能。分析下圖所示組合邏輯電路的功能。根據(jù)真值表分析功能？根據(jù)真值表分析功能？ABCBCACABCBAFBCACABF)(12第第3章章

21、組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.3 組合邏輯電路的分析組合邏輯電路的分析小結小結第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路作業(yè)中存在的問題作業(yè)中存在的問題第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.1 3.1 邏輯門電路邏輯門電路3.2 3.2 邏輯函數(shù)的實現(xiàn)邏輯函數(shù)的實現(xiàn)3.3 3.3 組合邏輯電路的分析組合邏輯電路的分析3.4 3.4 組合邏輯電路的設計組合邏輯電路的設計3.5 3.5 組合邏輯電路的的競爭和冒險組合邏輯電路的的競爭和冒險3.6 3.6 本章知識回顧本章知識回顧章節(jié)內容

22、安排章節(jié)內容安排第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.4 組合邏輯電路的設計組合邏輯電路的設計設計步驟設計步驟設計步驟設計步驟 (1) (1) 按文字描述的邏輯命題寫出真值表。按文字描述的邏輯命題寫出真值表。 這是十分重要的一步。具體為：先分析設計要求，設置輸這是十分重要的一步。具體為：先分析設計要求，設置輸入、輸出變量，設定邏輯狀態(tài)入、輸出變量，設定邏輯狀態(tài)1 1和和0 0的含義，然后再按邏輯的含義，然后再按邏輯功能的要求列出真值表。功能的要求列出真值表。 (2) (2) 由真值表寫出函數(shù)表達式，并化簡。由真值表寫出函數(shù)表達式，并化簡。 有時為便于考

23、慮最優(yōu)化方案，可先由真值表寫出與或表達有時為便于考慮最優(yōu)化方案，可先由真值表寫出與或表達式式( (方法見下面方法見下面) )。第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.4 組合邏輯電路的設計組合邏輯電路的設計設計步驟設計步驟 當采用小規(guī)模集成電路設計時，當采用小規(guī)模集成電路設計時，則要根據(jù)所選用的門進行則要根據(jù)所選用的門進行函數(shù)化簡，以求用最少的門來實現(xiàn)。化簡時，可通過卡諾圖法函數(shù)化簡，以求用最少的門來實現(xiàn)。化簡時，可通過卡諾圖法( (直接根據(jù)真值表填圖化簡直接根據(jù)真值表填圖化簡) )，也可通過代數(shù)法，也可通過代數(shù)法( (根據(jù)表達式進根據(jù)表達式進行化簡行化

24、簡) )。 當采用中、大規(guī)模集成電路設計時，當采用中、大規(guī)模集成電路設計時，有時可能需對表達式有時可能需對表達式進行適當?shù)淖儞Q，以適應所需門的需要，然后再用最少的集成進行適當?shù)淖儞Q，以適應所需門的需要，然后再用最少的集成塊來實現(xiàn)。塊來實現(xiàn)。 (3) (3) 畫出相應的邏輯圖。畫出相應的邏輯圖。 第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.4 組合邏輯電路的設計組合邏輯電路的設計一、單輸出組合邏輯電路的設計一、單輸出組合邏輯電路的設計 【例例】設計一個組合邏輯電路，其輸入設計一個組合邏輯電路，其輸入ABCDABCD為為8421BCD8421BCD碼。當碼。當輸

25、入輸入BCDBCD數(shù)能被數(shù)能被4 4或或5 5整除時，電路輸出整除時，電路輸出F=1F=1，否則，否則F=0F=0。 試試分別分別用用或非門與或非門實現(xiàn)?；蚍情T與或非門實現(xiàn)。 第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.4 組合邏輯電路的設計組合邏輯電路的設計一、單輸出組合邏輯電路的設計一、單輸出組合邏輯電路的設計解：解： 根據(jù)題意，可列出該電路的真值表和卡諾圖如下所示；根據(jù)題意，可列出該電路的真值表和卡諾圖如下所示；11110001111000011110ABCD第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.4 組合邏輯電

26、路的設計組合邏輯電路的設計一、單輸出組合邏輯電路的設計一、單輸出組合邏輯電路的設計從卡諾圖讀出從卡諾圖讀出F F的最簡或與式為的最簡或與式為 ，利用摩根定律，利用摩根定律對其變換得對其變換得 CDBF)(CDBCDBCDBF)(由此得到用或非門和與或非門實現(xiàn)的電路如圖所示。由此得到用或非門和與或非門實現(xiàn)的電路如圖所示。 第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路&11F1CDB(b)(a)DB1FC3.4 組合邏輯電路的設計組合邏輯電路的設計一、單輸出組合邏輯電路的設計一、單輸出組合邏輯電路的設計(a) (a) 或非門實現(xiàn)；或非門實現(xiàn)； (b) (b)

27、 與或非門實現(xiàn)與或非門實現(xiàn)CDBCDBCDBF)(第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.4 組合邏輯電路的設計組合邏輯電路的設計二、多輸出組合邏輯電路的設計二、多輸出組合邏輯電路的設計 【例例2 2】某廠有某廠有A A、B B、C C三個車間和三個車間和Y Y、 Z Z兩臺發(fā)電機。如果兩臺發(fā)電機。如果一個車間開工，啟動一個車間開工，啟動Z Z發(fā)電機即可滿足使用要求；如果兩個車間發(fā)電機即可滿足使用要求；如果兩個車間同時開工，啟動同時開工，啟動Y Y發(fā)電機即可滿足使用要求；如果三個車間同時發(fā)電機即可滿足使用要求；如果三個車間同時開工，則需要同時啟動開工，則

28、需要同時啟動Y Y、Z Z兩臺發(fā)電機才能滿足使用要求。試兩臺發(fā)電機才能滿足使用要求。試僅用與非門和異或門兩種邏輯門設計一個供電控制電路，使電僅用與非門和異或門兩種邏輯門設計一個供電控制電路，使電力負荷達到最佳匹配。力負荷達到最佳匹配。 第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.4 組合邏輯電路的設計組合邏輯電路的設計二、多輸出組合邏輯電路的設計二、多輸出組合邏輯電路的設計 解解 用用“0 0”表示該廠車間不開工或發(fā)電機不工作，用表示該廠車間不開工或發(fā)電機不工作，用“1 1”表示該廠車間開工或發(fā)電機工作。為使電力負荷達到最表示該廠車間開工或發(fā)電機工作。為使電

29、力負荷達到最佳匹配，應該根據(jù)車間的開工情況即負荷情況，來決定兩臺佳匹配，應該根據(jù)車間的開工情況即負荷情況，來決定兩臺發(fā)電機的啟動與否。發(fā)電機的啟動與否。 因此，此處的供電控制電路中，因此，此處的供電控制電路中，A A、B B、C C是輸入變量，是輸入變量，Y Y、Z Z是輸出變量。由此列出電路的真值表如是輸出變量。由此列出電路的真值表如表所示。表所示。第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.4 組合邏輯電路的設計組合邏輯電路的設計二、多輸出組合邏輯電路的設計二、多輸出組合邏輯電路的設計第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏

30、輯電路3.4 組合邏輯電路的設計組合邏輯電路的設計二、多輸出組合邏輯電路的設計二、多輸出組合邏輯電路的設計11110001111001ABC(a)11110001111001ABC(b)CBAABCCBACBACBAZACBCABACBCABY第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.4 組合邏輯電路的設計組合邏輯電路的設計二、多輸出組合邏輯電路的設計二、多輸出組合邏輯電路的設計& 1&Y 1ZABC電路圖電路圖CBAABCCBACBACBAZACBCABACBCABY第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯

31、電路3.4 組合邏輯電路的設計組合邏輯電路的設計二、多輸出組合邏輯電路的設計二、多輸出組合邏輯電路的設計 加法器是加法器是一種算術運算電路，其基本功能是實現(xiàn)兩個二一種算術運算電路，其基本功能是實現(xiàn)兩個二進制數(shù)的加法運算。計算機進制數(shù)的加法運算。計算機CPUCPU中的中的運算器運算器，本質上就是一，本質上就是一種既能完成算術運算、又能完成邏輯運算的單元電路，簡種既能完成算術運算、又能完成邏輯運算的單元電路，簡稱稱算術邏輯單元算術邏輯單元ALUALU（Arithmetic Logical UnitArithmetic Logical Unit）。）。 加法器加法器第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯

32、門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.4 組合邏輯電路的設計組合邏輯電路的設計二、多輸出組合邏輯電路的設計二、多輸出組合邏輯電路的設計1.1.半加器和全加器半加器和全加器1) 1) 半加器半加器 僅對兩個一位二進制數(shù)僅對兩個一位二進制數(shù)A Ai i和和B Bi i進行的加法運算稱為進行的加法運算稱為“半加半加” ( (不考慮進位不考慮進位) )。實現(xiàn)半加運算功能的邏輯部件叫做。實現(xiàn)半加運算功能的邏輯部件叫做半加器半加器（Half AdderHalf Adder），簡稱），簡稱HAHA。第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.4 組合邏輯電路的設計

33、組合邏輯電路的設計二、多輸出組合邏輯電路的設計二、多輸出組合邏輯電路的設計圖圖 半加器的真值表和邏輯符號半加器的真值表和邏輯符號(a) (a) 真值表；真值表； (b) (b) 國標符號；國標符號； (c) (c) 慣用符號慣用符號COAiBiSiCi1AiBiSiCi1HA(b)(c)Ai BiCi1 Si0 00 11 01 10 00 10 11 0(a)第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.4 組合邏輯電路的設計組合邏輯電路的設計二、多輸出組合邏輯電路的設計二、多輸出組合邏輯電路的設計 其中的其中的A Ai i和和B Bi i分別表示被加數(shù)和加

34、數(shù)輸入，分別表示被加數(shù)和加數(shù)輸入，S Si i為為本位和輸出本位和輸出，C Ci i+1+1為向相鄰高位的為向相鄰高位的進位輸出進位輸出，“”為加法器的為加法器的限定符限定符，“COCO”為運算為運算單元進位輸出的限定符單元進位輸出的限定符。半加器的輸出邏輯函數(shù)表達式。半加器的輸出邏輯函數(shù)表達式為為iiiiiiiiiiBABABASBAC1 可見，可見， 用用1 1個與門和個與門和1 1個異或門就可以實現(xiàn)半加器電路。個異或門就可以實現(xiàn)半加器電路。第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.4 組合邏輯電路的設計組合邏輯電路的設計二、多輸出組合邏輯電路的設計二

35、、多輸出組合邏輯電路的設計2) 2) 全加器全加器 對兩個對兩個1 1位二進制數(shù)位二進制數(shù)A Ai i和和B Bi i連同連同低位低位來的進位來的進位C Ci-1i-1進行的加法運算稱為進行的加法運算稱為“全全加加”。實現(xiàn)全加運算功能的邏輯部件。實現(xiàn)全加運算功能的邏輯部件叫做叫做全加器全加器（Full AdderFull Adder），簡稱），簡稱FAFA。 在在多位數(shù)多位數(shù)加法運算時，除最低位外，加法運算時，除最低位外，其它各位都需要考慮低位送來的進位。其它各位都需要考慮低位送來的進位。 表表 全加器真值表全加器真值表-1第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏

36、輯電路3.4 組合邏輯電路的設計組合邏輯電路的設計二、多輸出組合邏輯電路的設計二、多輸出組合邏輯電路的設計例例 3.4.3 3.4.3 設計一個加法器設計一個加法器全加器。全加器。 為了說明其組成原理，首先分析一下二進制的加法運算。為了說明其組成原理，首先分析一下二進制的加法運算。 設二進制數(shù)設二進制數(shù)A A=1011,=1011,B B=1110=1110，求和。，求和。 10111011A A 1110 1110B B +)1110 +)1110C Ci-1i-1( (來自來自低位低位的進位的進位) ) 11001 11001A A+ +B B 第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程

37、：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.4 組合邏輯電路的設計組合邏輯電路的設計二、多輸出組合邏輯電路的設計二、多輸出組合邏輯電路的設計解：根據(jù)全加器功能列真值表。解：根據(jù)全加器功能列真值表。 由真值表得到函數(shù)表達式，由真值表得到函數(shù)表達式，并用代數(shù)法化簡、變換，得：并用代數(shù)法化簡、變換，得：-1第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.4 組合邏輯電路的設計組合邏輯電路的設計二、多輸出組合邏輯電路的設計二、多輸出組合邏輯電路的設計111111111111111()()()iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii

38、iiiiiiiiiiiiiSA B CA B CA B CA B CA B CA B CA B CA B CCA BA BCA BA BCABCABABCCA B CA B CA B CA B C 11111()()()iiiiiiiiiiiiiiCA BA BA BCCCABA B -1第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.4 組合邏輯電路的設計組合邏輯電路的設計二、多輸出組合邏輯電路的設計二、多輸出組合邏輯電路的設計畫邏輯圖如圖所示。畫邏輯圖如圖所示。 圖（圖（a a） 用異或門等構成的全加器用異或門等構成的全加器 =1BiAi =1&11

39、Ci-11AiBiSi=AiCi-1CiCi =Ci-1(AiBi )+AiBiBi第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.4 組合邏輯電路的設計組合邏輯電路的設計二、多輸出組合邏輯電路的設計二、多輸出組合邏輯電路的設計畫邏輯圖如圖所示。畫邏輯圖如圖所示。 圖（圖（b b） 用與非門等構成的全加器用與非門等構成的全加器 =1BiAi =1&Ci-1AiBiSi=AiCi-1CiCi =Ci-1(AiBi )+AiBiBi&第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.4 組合邏輯電路的設計組合邏輯電路的設

40、計二、多輸出組合邏輯電路的設計二、多輸出組合邏輯電路的設計畫邏輯圖如圖所示。畫邏輯圖如圖所示。 圖（圖（b b） 用與非門等構成的全加器用與非門等構成的全加器 =1BiAi =1&Ci-1AiBiSi=AiCi-1CiCi =Ci-1(AiBi )+AiBiBi11第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.4 組合邏輯電路的設計組合邏輯電路的設計二、多輸出組合邏輯電路的設計二、多輸出組合邏輯電路的設計圖圖 全加器邏輯符號全加器邏輯符號(b) (b) 國標符號；國標符號； (c) (c) 慣用符號慣用符號-1-1第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電

41、路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.4 組合邏輯電路的設計組合邏輯電路的設計二、多輸出組合邏輯電路的設計二、多輸出組合邏輯電路的設計【例例3 3】用門電路設計一個將用門電路設計一個將8421BCD8421BCD碼轉換為余碼轉換為余3 3碼的變換電路。碼的變換電路。 解：解： 分析題意，列真值表。分析題意，列真值表。 該電路輸入為該電路輸入為8421 BCD8421 BCD碼，輸出為余碼，輸出為余3 3碼，因此它是一個碼，因此它是一個四輸入、四輸出的碼制變換電路。四輸入、四輸出的碼制變換電路。碼制碼制變換變換電路電路ABDCE3E2E1E0(a)第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程

42、：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.4 組合邏輯電路的設計組合邏輯電路的設計二、多輸出組合邏輯電路的設計二、多輸出組合邏輯電路的設計84218421轉余轉余3 3碼真值表碼真值表 )9 , 8 , 7 , 6 , 5(E3m)9 , 4 , 3 , 2 , 1 (E2m)8 , 7 , 4 , 3 , 0(E1m)8 , 6 , 4 , 2 , 0(E0m第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.4 組合邏輯電路的設計組合邏輯電路的設計二、多輸出組合邏輯電路的設計二、多輸出組合邏輯電路的設計 選擇器件，寫出輸出函數(shù)表達式。選擇器件，寫出輸出函數(shù)表達式。 題

43、目沒有具體指定用哪一種門電路，因此可以從門電路題目沒有具體指定用哪一種門電路，因此可以從門電路的數(shù)量、種類、速度等方面綜合折衷考慮，選擇最佳方案。的數(shù)量、種類、速度等方面綜合折衷考慮，選擇最佳方案。該電路的化簡過程卡諾圖所示，首先得出最簡該電路的化簡過程卡諾圖所示，首先得出最簡與或式與或式，然后，然后進行進行函數(shù)式函數(shù)式變換。變換。第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路)9 , 8 , 7 , 6 , 5(E3m)9 , 4 , 3 , 2 , 1 (E2m)8 , 7 , 4 , 3 , 0(E1m)8 , 6 , 4 , 2 , 0(E0m第第3章章

44、組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路1&11&11E3E2E1E0ABCD第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.4 組合邏輯電路的設計組合邏輯電路的設計二、多輸出組合邏輯電路的設計二、多輸出組合邏輯電路的設計 畫邏輯電路。畫邏輯電路。 邏輯圖如圖所示。邏輯圖如圖所示。1&11&11E3E2E1E0ABCD第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路 例例 把把 0，1，2，7 這八個這八

45、個數(shù)數(shù)編編成二進制代成二進制代碼碼， 其框其框圖如下所示。圖如下所示。 01234567編碼電路ABC圖 三位二進制編碼方框圖 三、編碼器設計三、編碼器設計第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路 解解 顯然這就是三位二進制編碼器。顯然這就是三位二進制編碼器。 首先，確定編碼矩陣和編碼表首先，確定編碼矩陣和編碼表，分別如圖，分別如圖 和表和表 所示。所示。 0AB00011110126437501C三位二進制代碼編碼矩陣三位二進制代碼編碼矩陣 三、編碼器設計三、編碼器設計A=4+5+6+7B=2+3+6+7 C=1+3+5+7第第3章章 組合邏輯門電路組合邏

46、輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路表表 三位二進制編碼表三位二進制編碼表 自然數(shù)自然數(shù) N二進制代碼二進制代碼 A B C012345670 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1三、編碼器設計三、編碼器設計A=4+5+6+7B=2+3+6+7 C=1+3+5+7第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路圖圖 三位二進制編碼器三位二進制編碼器 7654321CBAS0111三、編碼器設計三、編碼器設計A=4+5+6+7B=2+3+6+7 C=1+3+5+7第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路

47、課程：數(shù)字邏輯電路3.1 3.1 邏輯門電路邏輯門電路3.2 3.2 邏輯函數(shù)的實現(xiàn)邏輯函數(shù)的實現(xiàn)3.3 3.3 組合邏輯電路的分析組合邏輯電路的分析3.4 3.4 組合邏輯電路的設計組合邏輯電路的設計3.5 3.5 組合邏輯電路的的競爭和冒險組合邏輯電路的的競爭和冒險3.6 3.6 本章知識回顧本章知識回顧章節(jié)內容安排章節(jié)內容安排第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.5 組合邏輯電路的的競爭和冒險組合邏輯電路的的競爭和冒險冒險的產(chǎn)生冒險的產(chǎn)生 前面分析設計組合電路時，都是在信號前面分析設計組合電路時，都是在信號穩(wěn)態(tài)情況穩(wěn)態(tài)情況下討下討論的，實際電路工

48、作時，論的，實際電路工作時，信號變化信號變化需要時間，門電路對信需要時間，門電路對信號也產(chǎn)生一定的號也產(chǎn)生一定的延時延時，而各個門的延時，而各個門的延時不盡不盡相同，因此若相同，因此若干個彼此獨立的輸入信號就不可能恰好同時變化，即使同干個彼此獨立的輸入信號就不可能恰好同時變化，即使同一信號經(jīng)過不同的通路到達某個門的輸入端也會有先有后，一信號經(jīng)過不同的通路到達某個門的輸入端也會有先有后，于是產(chǎn)生于是產(chǎn)生時差時差，這種現(xiàn)象稱為，這種現(xiàn)象稱為競爭競爭。1.1.競爭冒險現(xiàn)象競爭冒險現(xiàn)象第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.5 組合邏輯電路的的競爭和冒險組合邏輯

49、電路的的競爭和冒險 由于競爭就有可能使電路的輸出信號在變化過由于競爭就有可能使電路的輸出信號在變化過程中出現(xiàn)非正常的程中出現(xiàn)非正常的干攏脈沖干攏脈沖（又稱（又稱毛刺毛刺），有時），有時會影響電路的正常工作，這種現(xiàn)象稱為會影響電路的正常工作，這種現(xiàn)象稱為。如圖電路：如圖電路：AAA1AAF（1 1）“偏偏1”型冒險型冒險冒險的產(chǎn)生冒險的產(chǎn)生第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.5 組合邏輯電路的的競爭和冒險組合邏輯電路的的競爭和冒險由于存在門延遲，但由于出現(xiàn)由于存在門延遲，但由于出現(xiàn)負尖脈峰負尖脈峰，在脈峰期間不，在脈峰期間不滿足滿足稱為稱為“偏偏1 1

50、”型冒險。型冒險。1AAF冒險的產(chǎn)生冒險的產(chǎn)生第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.5 組合邏輯電路的的競爭和冒險組合邏輯電路的的競爭和冒險（2 2）“偏偏0 0”型冒險型冒險第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.5 組合邏輯電路的的競爭和冒險組合邏輯電路的的競爭和冒險（2 2）“偏偏0 0”型冒險型冒險有有0出出0，全，全1出出1ABFAB0101“1 1”型冒險型冒險無冒險無冒險0第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.5 組合邏輯電路的的競爭和冒險組合邏輯電路的的競

51、爭和冒險可見當兩信號向相反方向變化時，產(chǎn)生冒險?？梢姰攦尚盘栂蛳喾捶较蜃兓瘯r，產(chǎn)生冒險。A AB BF FA AB B有有1 1出出1 1，全，全0 0出出0 0無冒險無冒險臨界競爭臨界競爭臨界競爭臨界競爭第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.5 組合邏輯電路的的競爭和冒險組合邏輯電路的的競爭和冒險判別冒險判別冒險1.1.代數(shù)法代數(shù)法 如果一個函數(shù)在輸入信號的某種組合下，輸出如果一個函數(shù)在輸入信號的某種組合下，輸出函數(shù)出現(xiàn)或的形式，則該電路就可能函數(shù)出現(xiàn)或的形式，則該電路就可能出現(xiàn)冒險現(xiàn)象。出現(xiàn)冒險現(xiàn)象。AAAA第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路

52、課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.5 組合邏輯電路的的競爭和冒險組合邏輯電路的的競爭和冒險判別冒險判別冒險【例題例題】檢查如圖所示電路是存在冒險檢查如圖所示電路是存在冒險解解ACABFABYACY21令令B BC C1 1，則，則F F即該電路即該電路存在存在“偏偏1”型冒險型冒險。AA第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.5 組合邏輯電路的的競爭和冒險組合邏輯電路的的競爭和冒險判別冒險判別冒險【例題例題2 2】檢查如圖所示電路是否存在冒險檢查如圖所示電路是否存在冒險解解令令A AB B0 0則則F F說明存在說明存在“偏偏0”型冒險型冒險。AA

53、)(CAABF第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.5 組合邏輯電路的的競爭和冒險組合邏輯電路的的競爭和冒險判別冒險判別冒險2.2.卡諾圖法卡諾圖法將電路的輸出函數(shù)用卡諾圖表示出來，如發(fā)現(xiàn)將電路的輸出函數(shù)用卡諾圖表示出來，如發(fā)現(xiàn)卡諾圖中用卡諾圖中用“1 1”或或“0 0”格所畫卡諾圈有相切現(xiàn)象，格所畫卡諾圈有相切現(xiàn)象，說明該電路有可能存在邏輯冒險。說明該電路有可能存在邏輯冒險。第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.5 組合邏輯電路的的競爭和冒險組合邏輯電路的的競爭和冒險二、判別冒險二、判別冒險【例題例題】用卡諾

54、圖法判斷如圖電路有無冒險用卡諾圖法判斷如圖電路有無冒險DCBBCABF第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.5 組合邏輯電路的的競爭和冒險組合邏輯電路的的競爭和冒險解畫出輸出函數(shù)的卡諾圖解畫出輸出函數(shù)的卡諾圖DCBBCABF第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.5 組合邏輯電路的的競爭和冒險組合邏輯電路的的競爭和冒險解畫出輸出函數(shù)的卡諾圖解畫出輸出函數(shù)的卡諾圖相切，存在相切，存在冒險現(xiàn)象冒險現(xiàn)象第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.5 組合邏輯電路的的競爭和冒險組合邏輯電路的的競爭和冒險解畫出輸出函數(shù)的卡諾圖解畫出輸出函數(shù)的卡諾圖相切，存在相切，存在冒險現(xiàn)象冒險現(xiàn)象卡洛圈相切，卡洛項相鄰卡洛圈相切，卡洛項相鄰第第3章章 組合邏輯門電路組合邏輯門電路課程：數(shù)字邏輯電路課程：數(shù)字邏輯電路3.5 組合邏輯電路的的競爭和冒險組合邏輯電路的的競爭和冒險三、消除冒險三、消除冒險 當組合邏輯電路存在險象時，當組合邏輯電路存在險象時， 可以采取可以采取修改邏修改邏輯設計輯設計、增加、增加選通電路選通電