组合逻辑电路的分析和设计方法(课堂PPT).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章 组合逻辑电路,1,4.1,概述,组合逻辑电路的特点,逻辑功能的描述,下页,总目录,第四章 组合逻辑电路,4.2,组合逻辑电路的分析方法和设计方法,4.3,若干常用的组合逻辑电路,2,4.1,概述,组合逻辑电路的特点,逻辑功能的描述,下页,总目录,3,一、组合逻辑电路的特点,数字电路,根据逻辑功能,组合逻辑电路,时序逻辑电路,功能特点：,任意时刻,的,输出,仅取决于该时刻的,输入,，与,原状态,无关,。,任何时刻，,S,和,CO,的,取值只与,A,、,B,和,CI,的取值有关，,与电路,过去的工作状态无关。,输入变量,输出变量,举例：,4,下页,返回,上页,二、逻辑功能的描述,用来表示逻辑功能的几种形式,：,逻辑图,、,逻辑函数式,、,真值表,等，,几种方法之间可相互转换。,例如,，将下图逻辑功能写成逻辑函数的形式：,5,下页,返回,上页,对于任何一个多输入、多输出的组合逻辑电路，都可以用下面框图表示。,输出与输入之间的逻辑关系可表示为,:,或写成向量的形式,:,输入变量,输出变量,组合逻辑 电路,组合逻辑电路的框图,结构上特点：,不含,记忆（存储）元件,6,4.2,组合逻辑电路的分析方法和设计方法,组合逻辑电路的分析方法,组合逻辑电路的设计方法,下页,总目录,7,逻辑电路图,逻辑函数式1,1,最简,表达式,化简,2,2,从输入到输出逐级写出,4.2.1,组合逻辑电路的分析方法,给定逻辑电路图,通过分析找出电路的逻辑功能,分析步骤：,例如：,8,最简,表达式,3,真值表,4,电路的逻辑功能,当输入,A,、,B,、,C,中有,2,个或,3,个为,1,时，输出,Y,为,1,，否则输出,Y,为,0,。所以这个电路实际上可用于,3,人表决电路：,只要有,2,票或,3,票同意，表决就通过。,4,3,9,归纳：,分析已知逻辑电路功能,的,步骤,写出函数表达式,化简函数,真值表,描述电路功能,2,逻辑电路图,1,3,4,下页,返回,上页,任何时刻，,S,、,CO,的取值只与,A,、,B,和,CI,取值有关，与电路过去的工作状态无关。,分析下图电路的逻辑功能，指出其用途。,例：,三个,输入变量,A,、,B,、,CI,两个,输出变量,S,、,CO,10,下页,返回,上页,列写输出变量函数表达式,解：,写出函数最简表达式,列出逻辑真值表,A,0,0,0,0,1,1,1,1,B,0,0,1,1,0,0,1,1,CI,0,1,0,1,0,1,0,1,S,0,1,1,0,1,0,0,1,CO,0,0,0,1,0,1,1,1,11,下页,返回,上页,电路的逻辑功能,A,0,0,0,0,1,1,1,1,B,0,0,1,1,0,0,1,1,CI,0,1,0,1,0,1,0,1,S,0,1,1,0,1,0,0,1,CO,0,0,0,1,0,1,1,1,由真值表可知，该电路为带有低位进位的加法器。,A,:,被加数,B,:,加数,CI,:,低位进位位,S,：,和,CO,：,向高位的进位,12,13,一、进行逻辑抽象,1,、,分析,事件的,因果关系,，确定输入变量和输出变量。,把引起事件的,原因,定为,输入变量,，而事件的,结果,作为,输出量,。,2,、,定义,逻辑状态的,含意,。,以二值逻辑的,0,、,1,两种状态分别代表输入变量和输出变量的两种不同状态。,0,和,1,的具体含义完全是由设计人选定的。即,逻辑状态赋值,。,3,、,根据给定的因果关系列出逻辑,真值表,4.2.2,组合逻辑电路的设计方法,根据要求设计出最简逻辑电路,14,二、写出逻辑函数式,为了对逻辑函数化简和变换，将,真值表,转换为对应的,逻辑函数式,。,三、选定器件的类型,为了产生所需要的逻辑函数，可用,小规模的门电路,、,中规模集成的常用组合逻辑器件,或,PLD,来构成相应的逻辑电路。,15,四、将逻辑函数化简或变换成适当的形式,用小规模门电路设计方法,:,将函数式化成最简单形式，即乘积项最少，且每个乘积项中的因子也最少。,用中规模集成的常用组合逻辑电路设计方法,:,将函数式变成适当的形式，以便能用最少的器件和最简单的连线接成所要求的逻辑电路。每一种中规模集成器件的逻辑功能都可以写成一个逻辑函数式，在使用这些器件设计组合逻辑电路时，应把待产生的逻辑函数变换成与所使用器件的逻辑函数式相同或类似的形式。,五、根据化简或变换后的逻辑函数式画出逻辑电路的连接图,六、,工艺设计,16,组合逻辑电路逻辑设计过程：,17,下页,返回,上页,例,4.2.2,设计一个监视交通信号灯工作状态的逻辑电路。,正常工作状态,交通信号灯的正常工作状态和故障状态,R A G,R A G,R A G,故 障 状 态,R A G,R A G,R A G,R A G,R A G,红 黄 绿,18,下页,返回,上页,取红、黄、绿三盏灯的状态为,输入变量：,分别用,R,、,A,、,G,表示，灯亮时为,1,，不亮时为,0,。,取故障信号为,输出变量,：以,Z,表示，,并规定正常工作状态下,Z,为,0,，发生故障时,Z,为,1,。,解：,1.,进行逻辑抽象。,如果信号灯,出现故障，,Z,为,1,R,A,G,Z,19,下页,返回,上页,例,4.2.2,的逻辑真值表,R,0,0,0,0,1,1,1,1,A,0,0,1,1,0,0,1,1,G,0,1,0,1,0,1,0,1,Z,根据题意可列出真值表,2.,逻辑函数式,1,1,1,1,1,0,0,0,20,下页,返回,上页,3.,选定器件类型为小规模集成门电路。,4.,化简逻辑函数。,转换为与非,-,与非式,21,下页,返回,上页,5.,画出逻辑电路图。,例,4.2.2,的逻辑图之一22,下页,返回,上页,用与,-,非门和反相器实现,例,4.2.2,的逻辑图之二,23,下页,返回,上页,题,4.9,医院优先照顾重患者的呼唤电路，,医院有,1,，,2,，,3,，,4,四间病室，,患者按病情由重至轻依次住进,14,号病室，,每室分别装有,A,、,B,、,C,、,D,四个呼唤按钮，按下为,1,，,值班室里对应的四个灯为,L,1,、,L,2,、,L,3,、,L,4,，,灯亮为,1,，,呼唤按钮优先级别由高到低依次为,A,、,B,、,C,、,D,，,设计实现上述功能的逻辑电路。,24,下页,返回,上页,1.,按要求列逻辑状态表。,有四个输入变量,A,、,B,、,C,、,D,。,四个输出变量,L,1,、,L,2,、,L,3,、,L,4,。,A B C D,L,1,L,2,L,3,L,4,1,0 1,0 0 1,0 0 0 1,25,下页,返回,上页,1,0,0,0,L,4,0,1,0,0,L,3,0,0,1,0,L,2,0,0,0,1,L,1,A B C D,1,0 1,0 0 1,0 0 0 1,2.,逻辑函数式,1,1,1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,00 01 11 10,00,01,11,10,CD,AB,L,1,26,返回,3.,画逻辑图,下页,上页,27,步骤：,根据要求设计出实际逻辑电路,确定输入、输出,列出真值表,写出表达式,并简化,画逻辑电路图,形式变换,根据设计所用,芯片要求,28,复习思考题（,p167),1.,什么是“逻辑抽象”？它包括哪些内容？,2.,为什么对同一个实际问题，经过不同同学的“逻辑抽象”可以得到不同的逻辑函数？,29,返回,上页,课堂练习,30,作业,P209,4.1,、,4.3,、,4.5,、,4.6,、,4.7,