组合逻辑电路分析设计

数字电路按逻辑功能分两类：组合逻辑电路(简称组合电路),时序逻辑电路(简称时序电路),一、组合逻辑电路的特点,如果一个逻辑电路在任何时刻的输出状态只取决于这一时刻的输入状态，而与电路原来的状态无关，这样的电路称为组合逻辑电路。,组合逻辑电路特点：,(1)电路根本元件是门电路，不含记忆单元存储元件。,(2)只有从输入到输出的通路，没有从输出反响到输入的回路。,第,6,章 组合逻辑电路,概述,二、组合逻辑电路逻辑功能描述方法,组合逻辑电路有,n,个输入端，分别用,A,1,、,A,2,、,A,m,表示输入变量；有,m,个输出端，分别用,Y,1,、Y,2,、Y,m,表示输出变量，输出与输入间的逻辑关系可以用逻辑函数描述。,Y,1,=f,1,(A,1,、A,2,、A,n,),Y,2,=f,2,(A,1,、A,2,、A,n,),Y,m,=f,n,(A,1,、A,2,、A,m,),组合逻辑电路分析,-,找出给定逻辑电路输出和输入之间的逻辑关系，从而确定它的逻辑功能。,小规模small scale integrated circuit,组合逻辑电路的分析方法,一、根本分析方法,1.根据逻辑电路图写出逻辑函数表达式,从输入端开始到输出端，根据器件根本功能逐级写出各门电路输出端的逻辑函数表达式，直到写出最终输出端的逻辑函数表达式。,2.将逻辑函数式化简整理成“与或表达式,3.列出该逻辑函数真值表。,4.通过真值表特点分析该电路逻辑功能。,二、分析举例,例1：逻辑电路分析其逻辑功能。,解：,(1),写出输出逻辑函数表达式,(2),化简转换成与或式,(3),列出逻辑函数真值表,输 入,输 出,ABC,Y,000,001,010,011,100,101,110,111,0,1,1,0,1,0,0,1,(4)逻辑功能分析,三位判奇电路奇校验电路,三位奇偶检测电路,例2：分析电路功能,解：(1)写出函数表达式,(,3),功能描述。两变量异或电路。,(2)化简，转换成与或式,=1,C,B,F,(4)改进设计。,原电路输入只需B、C两变量，一个异或门即可。,例题3：分析给定电路功能,Y,5,Y,1,Y,6,Y,2,Y,3,Y,4,&,&,&,&,&,&,&,A,C,B,G,5,G,1,G,6,G,7,G,2,G,3,G,4,Y,解：(1)写出函数表达式,(2)化简转换成与或式,Y,5,Y,1,Y,6,Y,2,Y,3,Y,4,&,&,&,&,&,&,&,A,C,B,G,5,G,1,G,6,G,7,G,2,G,3,G,4,Y,ABC,Y,000,001,010,011,100,101,110,111,1,0,0,1,0,1,1,0,(,4),功能描述。,三位,奇偶检测电路,。,(3),列出逻辑函数真值表,组合逻辑电路设计,-,根据给出的实际逻辑问题，求实现这一逻辑功能,最简,逻辑电路的过程。,所用器件数最少；,器件种类最少；,器件之间连线最少。,“最简-,设计方法：,1.用小规模集成电路SSI设计-经典法。,2.用中规模集成电路MSI设计-功能块法。,3.用大规模集成电路设计-编程法。,小规模SSI组合逻辑电路设计,一、,组合逻辑电路设计,步骤：,1、逻辑抽象列出逻辑函数真值表,1.分析事件因果关系，确定输入变量和输出变量。通常把引起事件的原因定为输入变量，把事件的结果作为输出变量。,2.定义变量的逻辑状态含义逻辑状态赋值。,输入变量和输出变量的两种不同状态分别以0、1两种状态表示，0和1的具体含义由设计者人为选定。,3.根据给定因果关系列出真值表。,逻辑问题,真值表,逻辑函数表达式,逻辑图,工作波形图,卡诺图,逻辑函数,逻辑抽象,(因果关系),(输入输出),逻辑问题,真值表,逻辑函数表达式,逻辑图,工作波形图,卡诺图,逻辑函数,逻辑抽象,(因果关系),(输入输出),1、确定输入、输出变量,2、给变量进行逻辑状态赋值,3、由因果关系列出真值表,2,、把真值表转换为对应的逻辑函数式,4,、根据逻辑器件种类，将逻辑函数化简或变换成适当的形式,使用,SSI,来设计，将函数式化成最简形式；如对所用器件种类有附加限制，还应将函数式转换成与器件种类相适应的形式。,使用,MSI,来设计，应将函数式变换成适当形式。,5,、根据化简或变换后的逻辑函数式和选用的门电路，画出逻辑电路连接图。,3,、选择逻辑器件类型,根据题目具体要求，可以用,SSI,、,MSI,等来实现。,真值表,逻辑函数式,逻辑图,工作波形图,卡诺图,逻辑函数,(输入输出),逻辑抽象,逻辑抽象,用,SSI,例1：设计一个3人投票表决器，即3人中有2人或3人表示同意，那么表决通过，否那么不通过。,ABC,F,000,001,010,011,100,101,110,111,0,0,0,1,0,1,1,1,二、,设计举例,解：1逻辑抽象：,设,A、B、C,三人表决的输入变量；,Y,表决结果。,设,A、B、C,为1表示赞成；0表示反对；,Y1,表示通过，,Y=0,表示被否决。,列真值表。,2写出逻辑函数表达式,ABC,F,000,001,010,011,100,101,110,111,0,0,0,1,0,1,1,1,Y=BC+AB+AC,1,1,1,1,00,01,11,10,0,1,BC,A,AB,AC,BC,3选择SSI，化简逻辑表达式,Y=BC+AB+AC,4画逻辑电路图,例,2,设计一个监视交通信号灯工作状态的逻辑电路。每一组信号灯由红、黄、绿三盏灯组成。正常工作情况下，任何时刻必有一盏灯点亮，且只允许有一盏灯点亮。当出现其他五种点亮状态时，电路发生故障，这时要求发出故障信号，提醒维护人员前去修理。,ABC,Y,000,001,010,011,100,101,110,111,1,0,0,1,0,1,1,1,2.写出逻辑函数式。,解：1,.,进行逻辑抽象。,红、黄、绿三盏灯为输入变量，用,A,、,B,、,C,表示，规定灯亮为1，不亮为0；故障信号为输出变量，用,Y,表示，规定正常工作状态下,Y,为0，发生故障时,Y,为1。,3.化简逻辑函数式,1,1,1,1,1,A,BC,0,1,10,00,01,11,AB,AC,BC,ABC,Y,000,001,010,011,100,101,110,111,1,0,0,1,0,1,1,1,A,B,C,Y,AB,AC,BC,4.画逻辑电路图,用与非门设计该,逻辑电路？,解：1,.,进行逻辑抽象。,ABC,Y,000,001,010,011,100,101,110,111,1,0,0,1,0,1,1,1,2.写出逻辑函数式。,3.选择SSI，化简逻辑函数式,将化简结果转变成与非表达式,A,B,C,Y,5.画逻辑电路图,与或非表达式可通过卡诺图合并0，然后求反得到。,用与或非门设计该逻辑电路？,解：1,.,进行逻辑抽象得真值表。,ABC,Y,000,001,010,011,100,101,110,111,1,0,0,1,0,1,1,1,1,0,1,0,0,1,1,1,A,BC,0,1,10,00,01,11,2.利用卡诺图化简,将化简结果转变成与或非表达式,3.画逻辑电路图,A,B,C,Y,&,&,例题,3,：试设计信号的工作波形图满足图示的逻辑电路。,t,t,t,A,Y,B,t,C,D,t,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,0,0,1,ABCD,Y,0000,0001,0010,0011,0100,0101,0110,0111,1000,1001,1010,1011,1100,1101,1110,1111,0,0,1,1,0,0,1,0,1,1,1,1,1,1,1,0,0,0,1,1,0,0,0,1,1,1,0,1,1,1,1,1,10,00,01,11,10,00,01,11,AB,CD,解：1,.,进行逻辑抽象得真值表。,2.化简函数式并转换成需要的形式,1,1,&,1,C,B,Y,D,A,3.画逻辑电路图,例4：有一个T型走廊，在相会处有盏路灯，在进入走廊的A、B、C三地各有一个控制开关，都能对路灯进行独立控制。,控制要求：,任意闭合一个开关，灯亮；,任意闭合两个开关，灯灭；,三个开关同时闭合，灯亮。,例5：作业题,有一火灾报警系统，设有烟感、温感、紫外光感三种不同类型的火灾探测器。为了防止误报警，只有当其中两种或两种以上的探测器发出火灾探测信号时，报警系统才产生报警控制信号，试设计产生报警控制信号的电路。,例题6作业题,在有原变量输入、又有反变量输入的条件下，用与非门设计实现以下逻辑函数的组合电路。,分两种情况,1利用无关项；,2不利用无关项,谢 谢！,