数字电子技术基础第四章组合逻辑电路.ppt

第四章组合逻辑电路 概述 组合逻辑电路中的竞争冒险 加法器和数值比较器 数据选择器与数据分配器 译码器 编码器 组合逻辑电路的分析和设计方法 一 组合逻辑电路的概念 指任何时刻的输出仅取决于该时刻输入信号的组合 而与电路原有的状态无关的电路 数字电路根据逻辑功能特点的不同分为 指任何时刻的输出不仅取决于该时刻输入信号的组合 而且与电路原有的状态有关的电路 二 组合逻辑电路的特点与描述方法 组合电路的描述方法主要有逻辑表达式 真值表 卡诺图和逻辑图等 理解组合逻辑电路分析与设计的基本方法 熟练掌握逻辑功能的逻辑表达式 真值表 卡诺图和逻辑图表示法及其相互转换 4 2组合逻辑电路的分析方法和设计方法 一 组合逻辑电路的基本分析方法 分析思路 基本步骤 根据给定逻辑电路 找出输出输入间的逻辑关系 从而确定电路的逻辑功能 例 分析下图所示逻辑电路的功能 解 1 写出输出逻辑函数式 Y Y1 3 分析逻辑功能 根据异或功能可列出真值表如右表 也可先求标准与或式 然后得真值表 后者是分析电路的常用方法 下面介绍之 通过分析真值表特点来说明功能 A B C三个输入变量中 有奇数个1时 输出为1 否则输出为0 因此 图示电路为三位判奇电路 又称奇校验电路 初学者一般从输入向输出逐级写出各个门的输出逻辑式 熟练后可从输出向输入直接推出整个电路的输出逻辑式 由Si表达式可知 当输入有奇数个1时 Si 1 否则Si 0 例 分析下图电路的逻辑功能 解 2 列真值表 1 写出输出逻辑函数式 由Ci 1表达式可画出其卡诺图为 可列出真值表为 3 分析逻辑功能 将两个一位二进制数Ai Bi与低位来的进位Ci 1相加 Si为本位和 Ci为向高位产生的进位 这种功能的电路称为全加器 二 组合逻辑电路的基本设计方法 设计思路 基本步骤 分析给定逻辑要求 设计出能实现该功能的组合逻辑电路 分析设计要求并列出真值表 求最简输出逻辑式 画逻辑图 首先分析给定问题 弄清楚输入变量和输出变量是哪些 并规定它们的符号与逻辑取值 即规定它们何时取值0 何时取值1 然后分析输出变量和输入变量间的逻辑关系 列出真值表 根据真值表用代数法或卡诺图法求最简与或式 然后根据题中对门电路类型的要求 将最简与或式变换为与门类型对应的最简式 下面通过例题学习如何设计组合逻辑电路 一 单输出组合逻辑电路设计举例 例 设计一个A B C三人表决电路 当表决某个提案时 多数人同意 则提案通过 但A具有否决权 用与非门实现 解 1 分析设计要求 列出真值表 设A B C同意提案时取值为1 不同意时取值为0 Y表示表决结果 提案通过则取值为1 否则取值为0 可得真值表如右 2 化简输出函数 Y AC AB 用与非门实现 并求最简与非式 3 根据输出逻辑式画逻辑图 设计举例 设计一个监视交通信号灯状态的逻辑电路 设计举例 1 抽象输入变量 红 R 黄 A 绿 G 输出变量 故障信号 Z 2 写出逻辑表达式 设计举例 3 选用小规模SSI器件4 化简5 画出逻辑图 二 多输出组合逻辑电路设计举例 解 2 求最简输出函数式 Ci AiBi 3 画逻辑图 例 试设计半加器电路 将两个1位二进制数相加 而不考虑低位进位的运算电路 称为半加器 1 分析设计要求 列真值表 半加器电路能用与非门实现吗 用与非门实现的半加器电路为 4 3若干常用组合逻辑电路 4 3 1编码器编码 将输入的每个高 低电平信号变成一个对应的二进制代码 编码 将具有特定含义的信息编成相应二进制代码的过程 实现编码功能的电路 一 普通编码器 特点 任何时刻只允许输入一个编码信号 例 3位二进制普通编码器 利用无关项化简 得 二 优先编码器 特点 允许同时输入两个以上的编码信号 但只对其中优先权最高的一个进行编码 例 8线 3线优先编码器 设I7优先权最高 I0优先权最低 低电平 实例 74HC148 选通信号 选通信号 附加输出信号 为0时 电路工作无编码输入 为0时 电路工作有编码输入 附加输出信号的状态及含意 控制端扩展功能举例 例 用两片8线 3线优先编码器16线 4线优先编码器其中 的优先权最高 第一片为高优先权只有 1 无编码输入时 2 才允许工作第 1 片时表示对的编码低3位输出应是两片的输出的 或 三 二 十进制优先编码器 将编成0110 1110的优先权最高 最低输入的低电平信号变成一个对应的十进制的编码