組合邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)方法

1、1,4.1 概述,組合邏輯電路的特點(diǎn),邏輯功能的描述,下頁(yè),總目錄,第四章 組合邏輯電路,4.2 組合邏輯電路的分析方法和設(shè)計(jì)方法,4.3 若干常用的組合邏輯電路,2,4.1 概述,組合邏輯電路的特點(diǎn),邏輯功能的描述,下頁(yè),總目錄,3,一、組合邏輯電路的特點(diǎn),數(shù)字電路 根據(jù)邏輯功能,組合邏輯電路,時(shí)序邏輯電路,功能特點(diǎn)：任意時(shí)刻的輸出僅取決于該時(shí)刻的輸入，與原狀態(tài)無(wú)關(guān)。,任何時(shí)刻，s和co的取值只與a、b和ci的取值有關(guān)， 與電路過(guò)去的工作狀態(tài)無(wú)關(guān)。,輸入變量,輸出變量,舉例：,4,下頁(yè),返回,上頁(yè),二、邏輯功能的描述,用來(lái)表示邏輯功能的幾種形式： 邏輯圖、邏輯函數(shù)式、真值表等， 幾種方法之間

2、可相互轉(zhuǎn)換。,例如，將下圖邏輯功能寫(xiě)成邏輯函數(shù)的形式：,5,下頁(yè),返回,上頁(yè),對(duì)于任何一個(gè)多輸入、多輸出的組合邏輯電路，都可以用下面框圖表示。,輸出與輸入之間的邏輯關(guān)系可表示為:,或?qū)懗上蛄康男问?,輸入變量,輸出變量,結(jié)構(gòu)上特點(diǎn)：不含記憶（存儲(chǔ)）元件,6,4.2 組合邏輯電路的分析方法和設(shè)計(jì)方法,組合邏輯電路的分析方法,組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法,下頁(yè),總目錄,7,邏輯電路圖,邏輯函數(shù)式,1,1,最簡(jiǎn) 表達(dá)式,化簡(jiǎn),2,2,從輸入到輸出逐級(jí)寫(xiě)出,4.2.1組合邏輯電路的分析方法,給定邏輯電路圖,通過(guò)分析找出電路的邏輯功能,分析步驟：,例如：,8,最簡(jiǎn) 表達(dá)式,3,真值表,4,電路的邏輯功能,當(dāng)輸

3、入a、b、c中有2個(gè)或3個(gè)為1時(shí)，輸出y為1，否則輸出y為0。所以這個(gè)電路實(shí)際上可用于3人表決電路：只要有2票或3票同意，表決就通過(guò)。,4,3,9,歸納：分析已知邏輯電路功能的步驟,寫(xiě)出函數(shù)表達(dá)式,化簡(jiǎn)函數(shù),真值表,描述電路功能,2,邏輯電路圖,1,3,4,下頁(yè),返回,上頁(yè),任何時(shí)刻， s、co的取值只與a、b和ci取值有關(guān)，與電路過(guò)去的工作狀態(tài)無(wú)關(guān)。,分析下圖電路的邏輯功能，指出其用途。,例：,三個(gè)輸入變量a、b、ci,兩個(gè)輸出變量s、co,下頁(yè),返回,上頁(yè),列寫(xiě)輸出變量函數(shù)表達(dá)式,解：,寫(xiě)出函數(shù)最簡(jiǎn)表達(dá)式, 列出邏輯真值表,下頁(yè),返回,上頁(yè),電路的邏輯功能,由真值表可知，該電路為帶有低位進(jìn)

4、位的加法器。,a:被加數(shù) b:加數(shù) ci:低位進(jìn)位位,s：和 co：向高位的進(jìn)位,13,一、進(jìn)行邏輯抽象 1、分析事件的因果關(guān)系，確定輸入變量和輸出變量。 把引起事件的原因定為輸入變量，而事件的結(jié)果作為輸出量。 2、定義邏輯狀態(tài)的含意。 以二值邏輯的0、1兩種狀態(tài)分別代表輸入變量和輸出變量的兩種不同狀態(tài)。0和1的具體含義完全是由設(shè)計(jì)人選定的。即邏輯狀態(tài)賦值。 3、根據(jù)給定的因果關(guān)系列出邏輯真值表,4.2.2 組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法,根據(jù)要求設(shè)計(jì)出最簡(jiǎn)邏輯電路,14,二、寫(xiě)出邏輯函數(shù)式 為了對(duì)邏輯函數(shù)化簡(jiǎn)和變換，將真值表轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的邏輯函數(shù)式。,三、選定器件的類(lèi)型 為了產(chǎn)生所需要的邏輯函數(shù)，可用

5、小規(guī)模的門(mén)電路、中規(guī)模集成的常用組合邏輯器件或pld來(lái)構(gòu)成相應(yīng)的邏輯電路。,15,四、將邏輯函數(shù)化簡(jiǎn)或變換成適當(dāng)?shù)男问?用小規(guī)模門(mén)電路設(shè)計(jì)方法:將函數(shù)式化成最簡(jiǎn)單形式，即乘積項(xiàng)最少，且每個(gè)乘積項(xiàng)中的因子也最少。 用中規(guī)模集成的常用組合邏輯電路設(shè)計(jì)方法:將函數(shù)式變成適當(dāng)?shù)男问剑员隳苡米钌俚钠骷妥詈?jiǎn)單的連線接成所要求的邏輯電路。每一種中規(guī)模集成器件的邏輯功能都可以寫(xiě)成一個(gè)邏輯函數(shù)式，在使用這些器件設(shè)計(jì)組合邏輯電路時(shí)，應(yīng)把待產(chǎn)生的邏輯函數(shù)變換成與所使用器件的邏輯函數(shù)式相同或類(lèi)似的形式。 五、根據(jù)化簡(jiǎn)或變換后的邏輯函數(shù)式畫(huà)出邏輯電路的連接圖 六、工藝設(shè)計(jì),16,組合邏輯電路邏輯設(shè)計(jì)過(guò)程：,17,下

6、頁(yè),返回,上頁(yè),例4.2.2 設(shè)計(jì)一個(gè)監(jiān)視交通信號(hào)燈工作狀態(tài)的邏輯電路。,正常工作狀態(tài),交通信號(hào)燈的正常工作狀態(tài)和故障狀態(tài),18,下頁(yè),返回,上頁(yè),取紅、黃、綠三盞燈的狀態(tài)為輸入變量： 分別用r、a、g表示，燈亮?xí)r為1，不亮?xí)r為0。 取故障信號(hào)為輸出變量：以z表示， 并規(guī)定正常工作狀態(tài)下z為0，發(fā)生故障時(shí)z為1。,解：1. 進(jìn)行邏輯抽象。,19,下頁(yè),返回,上頁(yè),根據(jù)題意可列出真值表,2.邏輯函數(shù)式,1,1,1,1,1,0,0,0,20,下頁(yè),返回,上頁(yè),3.選定器件類(lèi)型為小規(guī)模集成門(mén)電路。,4.化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)。,轉(zhuǎn)換為與非-與非式,21,下頁(yè),返回,上頁(yè),5.畫(huà)出邏輯電路圖。,22,下頁(yè),返回

7、,上頁(yè),用與-非門(mén)和反相器實(shí)現(xiàn),23,下頁(yè),返回,上頁(yè),題4.9 醫(yī)院優(yōu)先照顧重患者的呼喚電路， 醫(yī)院有1，2，3，4四間病室， 患者按病情由重至輕依次住進(jìn)14號(hào)病室， 每室分別裝有a、b、c、d四個(gè)呼喚按鈕，按下為1， 值班室里對(duì)應(yīng)的四個(gè)燈為l1、 l2 、 l3 、 l4 ， 燈亮為1， 呼喚按鈕優(yōu)先級(jí)別由高到低依次為a、b、c、d， 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)上述功能的邏輯電路。,24,下頁(yè),返回,上頁(yè),1. 按要求列邏輯狀態(tài)表。,有四個(gè)輸入變量 a、b、c、d 。 四個(gè)輸出變量 l1、 l2 、 l3 、 l4 。, ,1, ,0 1,0 0 1,0 0 0 1,25,下頁(yè),返回,上頁(yè),2.邏輯函數(shù)式,26,返回,3. 畫(huà)邏輯圖,下頁(yè),上頁(yè),27,步驟：,根據(jù)要求設(shè)計(jì)出實(shí)際邏輯電路,28,復(fù)習(xí)思考題（p1