数字电路电子技术复习市公开课一等奖百校联赛获奖课件.pptx

掌握组合逻辑电路分析和设计方法掌握组合逻辑电路分析和设计方法 惯用中规模组合逻辑电路功效和使用惯用中规模组合逻辑电路功效和使用方法方法 组合逻辑电路中竞争组合逻辑电路中竞争冒险冒险组合逻辑电路组合逻辑电路第1页组合逻辑电路分析方法组合逻辑电路分析方法（逐层推导法）（逐层推导法）1、由给定逻辑图逐层写出逻辑式、由给定逻辑图逐层写出逻辑式2、对逻辑式进行化简或变换、对逻辑式进行化简或变换卡诺图法卡诺图法公式化简法公式化简法 最简与或式最简与或式3、列出输出函数真值表、列出输出函数真值表4、从真值表或函数式规律总结逻辑电路功效、从真值表或函数式规律总结逻辑电路功效给定给定 逻逻辑图辑图得到得到逻辑功效逻辑功效分析分析分析步骤分析步骤第2页组合逻辑电路设计方法组合逻辑电路设计方法（一）进行逻辑抽象：（一）进行逻辑抽象：1、分析设计要求，确定输入、输出信号及其因果关系。、分析设计要求，确定输入、输出信号及其因果关系。给定逻给定逻辑功效辑功效画出画出逻辑图逻辑图设计设计设计步骤设计步骤 2、设定变量，用字母表示相关输入、输出信号。、设定变量，用字母表示相关输入、输出信号。3、状态赋值，用、状态赋值，用0、1表示信号相关状态。表示信号相关状态。4、列真值表，依据因果关系列真值表。、列真值表，依据因果关系列真值表。（二）写出逻辑函数式：（二）写出逻辑函数式：由逻辑抽象出真值表写出函数式。由逻辑抽象出真值表写出函数式。（三）选定器件类型和数目（三）选定器件类型和数目小规模集成门电路；小规模集成门电路；中规模集成组合电路；中规模集成组合电路；可编程逻辑器件可编程逻辑器件（四）将逻辑式化简或作适当变换：（四）将逻辑式化简或作适当变换：1、使用小规模集成门电路，如不限种类时，化为最简形式；、使用小规模集成门电路，如不限种类时，化为最简形式；如限制种类，要变换成与器件相适应形式。如限制种类，要变换成与器件相适应形式。2、使用中规模组件时，将函数式变换成与组件逻辑函数相、使用中规模组件时，将函数式变换成与组件逻辑函数相 似形式，进行类比，然后确定选取何种附加门和连线。似形式，进行类比，然后确定选取何种附加门和连线。（五）画出逻辑电路图。（五）画出逻辑电路图。第3页惯用中规模组合逻辑器件（惯用中规模组合逻辑器件（MSIMSI）1 1、会认管脚：、会认管脚：电源端；电源端；控制端；控制端；数据端；数据端；2 2、能看懂功效表、能看懂功效表3 3、熟悉惯用、熟悉惯用MSIMSI逻辑功效，能正确使用组件。逻辑功效，能正确使用组件。输出端输出端编码器：编码器：74LS148；。；。译码器（分配器）：译码器（分配器）：74LS138（通用）通用）；7448（显示）显示）数据选择器：数据选择器：74153、74151数值比较器：数值比较器：74LS85全加器：全加器：74LS183加法器：加法器：74LS283第4页惯用中规模组合逻辑器件惯用中规模组合逻辑器件编编码码器器编码输入编码输入信号信号二进制二进制代码代码译译码码器器二进制二进制代码代码译码译码输出输出编码器和译码器：编码器和译码器：第5页惯用中规模组合逻辑器件惯用中规模组合逻辑器件数据输数据输入端入端数据输数据输出端出端数数据据选选择择器器地址输入端地址输入端数据输数据输入端入端数据输数据输出端出端数数据据分分配配器器地址输入端地址输入端数据选择器和分配器：数据选择器和分配器：第6页一、惯用中规模组合逻辑器件一、惯用中规模组合逻辑器件和输出和输出加数加数A半半加加器器进位输出进位输出加数加数B和输出和输出加数加数A进位输出进位输出全全加加器器加数加数B进位输进位输入入CI半加器和全加器：半加器和全加器：第7页惯用中规模组合逻辑器件惯用中规模组合逻辑器件加数加数A和和输输出出加法器和比较器：加法器和比较器：加数加数BCI0加加法法器器进位进位输出输出数数A比比较较结结果果数数B比比较较器器低位比较结果低位比较结果IABIA=BIABYA=BYAN),即变量数变量数 地址数，地址数，采取扩展法。采取扩展法。即将2-4译码器扩展为38译码器，变为N地址实现M变量函数。利用直接观察法填卡诺图，写出最小项之和表示式。并变换为译码器反码输出形式第27页最终画出逻辑电路图最终画出逻辑电路图0 1 2 3BIN/OCT(1)1 2EN0 1 2 3BIN/OCT(2)1 2EN&F3&F2&F11ABC第28页例：写出图中例：写出图中F（A,B,C,D)表示式。表示式。ABCI SCo=111010123MUXF（A,B,C,D)ABCI=1DC第29页触发器触发器基本基本RS触发器触发器输入信号直接输入信号直接控制输出状态控制输出状态输入信号在输入信号在CP=1期间期间直接控制输出状态；直接控制输出状态；同时同时D触发器触发器同时同时RS触发器触发器主从主从RS触发器触发器主从主从JK触发器触发器触发器状态改变发生触发器状态改变发生在在CP=1期间。期间。触发器状态改变发生触发器状态改变发生在在CP脉冲边缘；脉冲边缘；边缘边缘D触发器触发器边缘边缘JK触发器触发器CP=1期间输入信号改期间输入信号改变会影响输出。变会影响输出。触发器状态改变发生触发器状态改变发生在在CP脉冲边缘；脉冲边缘；输出状态取决于触发沿输出状态取决于触发沿抵达时刻输入状态。抵达时刻输入状态。QQ1S1RSRQQ1S1RC1CPSRQQ1DC1CPDQQ1S1RC1CPSRQQ1J1KC1CPJKQQ1DC1CPDQQ1J1KC1CPJK第30页QQ1S1RSRQQ1S1RC1CPSRQQ1S1RC1CPSRQQ1S1RC1CPSR123CP置置1保保持持置置0保持保持置置1置置0置置1保持保持S置置0Q1Q2Q3Q4RQ1Q2Q3Q4设触发器初始状设触发器初始状态都是态都是0。试画出各触发器输试画出各触发器输出端电压波形。出端电压波形。RD11011000注注Q Qn+1n+1SD010 保持保持置置0置置1禁止禁止第31页图图1所表示各触发器均为边缘触发器，其所表示各触发器均为边缘触发器，其CP及及A,B,C波形波形图如图图如图2，试写出各触发器次态，试写出各触发器次态Qn+1逻辑表示式，设各触逻辑表示式，设各触发器初态均为发器初态均为0，要求画出，要求画出Q端时间波形图。端时间波形图。图1分析：依据输入信号和各触发器状态方程。可直接写出各触发器状态方程以下：Q1n+1=D1=AB(CP上升沿)Q2n+1=JQ2n+KQ2n=ABQ2n+CQ2n (CP上升沿)第32页图2上述状态方程所对应波形以下列图所表示：上述状态方程所对应波形以下列图所表示：第33页第34页时序逻辑电路时序逻辑电路特点特点1、逻辑功效特点：、逻辑功效特点：任意时刻电路输出不但与该时刻电路输入信号相关，任意时刻电路输出不但与该时刻电路输入信号相关，而且还与电路原来状态相关。而且还与电路原来状态相关。2、电路结构特点：、电路结构特点：电路中一定包含有存放电路。电路中一定包含有存放电路。存放电路输出必须反馈到组合电路输入端。存放电路输出必须反馈到组合电路输入端。组合电路组合电路存放电路存放电路:x1xiy1yjz1zkq1ql时序逻辑电路示意框图时序逻辑电路示意框图用向量表示：用向量表示：X=(x1,xi)Y=(y1,yj)Z=(z1,zk)Q=(q1,ql)Y=FX，QnZ=GX，QnQn+1=HZ，Qn信号间关系可用信号间关系可用方程组表示：方程组表示：第35页组合电路组合电路存放电路存放电路:x1xiy1yjz1zkq1ql时序逻辑电路示意框图时序逻辑电路示意框图用向量表示：用向量表示：X=(x1,xi)Y=(y1,yj)Z=(z1,zk)Q=(q1,ql)Y=FX，QnZ=GX，QnQn+1=HZ，Qn信号间关系可用信号间关系可用方程组表示：方程组表示：1 1、逻辑表示式、逻辑表示式输出方程输出方程驱动方程驱动方程状态方程状态方程Y=FX，QnZ=GX，QnQn+1=HZ，Qn2 2、状态表状态表、状态图状态图、卡诺图卡诺图、时序图、时序图时序逻辑电路类型时序逻辑电路类型1 1、依据存放电路中触发器时钟控制情况分为：、依据存放电路中触发器时钟控制情况分为：2 2、依据输出信号特征分为：、依据输出信号特征分为：nMealy型电路型电路输出与输入信号和存放电路现态相关输出与输入信号和存放电路现态相关nMoore型电路型电路输出只与现态相关，与输入信号无关输出只与现态相关，与输入信号无关n同时时序逻辑电路同时时序逻辑电路n异步时序逻辑电路异步时序逻辑电路时序逻辑电路时序逻辑电路三大方程三大方程3 3、依据电路逻辑功效分为：、依据电路逻辑功效分为：计数器、存放器计数器、存放器全部触发器受同一个全部触发器受同一个CP控制控制各个触发器时钟不尽相同各个触发器时钟不尽相同第36页同时时序逻辑电路分析方法同时时序逻辑电路分析方法1 1、普通分析步骤、普通分析步骤写驱动方程写驱动方程求状态方程求状态方程写输出方程写输出方程 列状态表列状态表 画状态图画状态图 画时序图画时序图 说明电路功效说明电路功效步骤说明：步骤说明：从给定逻辑图中写出每个从给定逻辑图中写出每个FFFF输入输入端逻辑表示式端逻辑表示式驱动方程驱动方程。依据逻辑图直接写出输出信号依据逻辑图直接写出输出信号表示式表示式输出方程输出方程。将驱动方程代入对应将驱动方程代入对应FFFF特征方程，特征方程，求出每个触发器求出每个触发器状态方程状态方程。将输入变量和将输入变量和FFFF初态取值分别代入初态取值分别代入状态方程状态方程和和输出方程输出方程进行计算，求出进行计算，求出每个每个FFFF次态次态和和输出状态输出状态；以得到次态；以得到次态作为新初态，和这时输入变量取值一作为新初态，和这时输入变量取值一起重复该步骤。如此继续下去，将全起重复该步骤。如此继续下去，将全部计算结果列成真值表形式部计算结果列成真值表形式状态状态表。表。由状态转换表画出由状态转换表画出状态转换图状态转换图。由状态图画出由状态图画出时序图时序图。依据状态图或时序图规律描述电路依据状态图或时序图规律描述电路逻辑功效逻辑功效。第37页异步时序逻辑电路分析方法异步时序逻辑电路分析方法分析步骤分析步骤写驱动方程写驱动方程求状态方程求状态方程写输出方程写输出方程 列状态表列状态表 画状态图画状态图 画时序图画时序图 说明电路功效说明电路功效写时钟方程写时钟方程说明：说明：因为每个触发器时钟不因为每个触发器时钟不完全相同，所以要先写完全相同，所以要先写出各个触发器时钟方程出各个触发器时钟方程来。来。其它分析步骤与同时时其它分析步骤与同时时序逻辑电路相同，但一序逻辑电路相同，但一定要注意各个触发器只定要注意各个触发器只有在各自时钟信号到来有在各自时钟信号到来时才会更新状态，不然时才会更新状态，不然保持原态不变。保持原态不变。第38页普通同时时序逻辑电路设计普通同时时序逻辑电路设计设计步骤：设计步骤：1、进行逻辑抽象，建立原始状态图、进行逻辑抽象，建立原始状态图2、进行状态化简，求最简状态图、进行状态化简，求最简状态图3、确定触发器数目，进行状态分配，画出用二进制数进、确定触发器数目，进行状态分配，画出用二进制数进行编码后状态图行编码后状态图分析给定逻辑问题，确定输入输出变量和电路状态数；分析给定逻辑问题，确定输入输出变量和电路状态数；定义输入逻辑状态和每个电路状态含义；定义输入逻辑状态和每个电路状态含义；按照题意列出电路状态转换图。按照题意列出电路状态转换图。假如两个状态在相同输入下有相同输出，次态也一样，则为假如两个状态在相同输入下有相同输出，次态也一样，则为等价状态，应该合并为一个。等价状态，应该合并为一个。为便于记忆和识别，普通选取状态编码和它们排列次序为便于记忆和识别，普通选取状态编码和它们排列次序尽可能遵照一定规律。尽可能遵照一定规律。4、由状态图画出、由状态图画出次态次态/输出卡诺图输出卡诺图，求状态方程和输出方程。，求状态方程和输出方程。5、检验电路能否自开启。、检验电路能否自开启。6、选择触发器类型，求驱动方程。、选择触发器类型，求驱动方程。7、画逻辑图。、画逻辑图。第39页M进制计数器设计：进制计数器设计：MC11K1JC11KX1CPQ1Q2Y第77页历年题型：填空选择约40：记忆性了解性分析和简单计算性大题约60：作图、分析、设计Best wishes for the test and mouse year！Wishing you many future successes！第78页