n位数据比较电路设计的理论研究与分析-河北师范大学学报.PDF

第28 卷 第5 期 河北师范大学学报(自然科学版) Vol.28 No.5 2004 年　9 月 Journal of Hebei Normal University (Natural cience Edition) ep.2004 n 位数据比较电路设计的理论研究与分析 1 2 1 李秀群 , 　范力宁, 　李秀玲 (1.河北师范大学 物理学院,河北 家庄　050016;2.河北电视台 技术中心,河北 家庄　050031) 摘 要:数据比较电路是数字系统中应用最广泛的数字电路.尤其在计算机中应用最多, 在通讯系统及其 他自动控制系统中也应用甚广.系统地阐述和研究了数据比较电路的理论设计.通过对 1 位及4 位数据比较 电路理论设计的分析研究, 探讨了n 位数据比较电路理论设计及设计过程. 关键词:数字电路;组合逻辑;数据系统;设计 中图分类号:TN 79　　　文献标识码:A 　　　文章编号:1000-5854(2004)05-0483-05 数字电路是现代科研与生产应用最广泛的电子技术.由数字电路构成的各种数字系统, 如计算机、 通讯系统以及其他自动控制系统中, 经常要进行比较2 个数据的大小或相等的判断, 这就需要由数据比 较电路来完成.然而, 目前已有的“数据比较器”集成芯片, 多为4 位数据比较电路, 如果笔者设计的自控 系统中需要3位、5 位、6 位、7 位、…、n 位数据比较电路, 现有的“数据比较器”芯片就不能满足需要.目 前的教材或其他参考资料中未曾对“n 位数据比较电路”理论设计进行系统地分析与研究.因此, 笔者对 “n 位数据比较电路”理论设计进行系统分析研究;同时通过对现有的“4 位数据比较器”功能进行科学 的分析, 探索出了具有广泛应用价值的“n 位数据比较电路”设计理论. 1　设计步骤 n 位数据比较电路, 属于组合逻辑电路, 根据组合逻辑电路设计的一般步骤, 先进行逻辑关系设计, 再拟定设计电路, 然后进行逻辑验证、修改、再验证, 以期达到设计的逻辑要求. 1.1　逻辑关系设计 n 位数据比较电路是一个具体的逻辑问题, 分析它的逻辑要求来确定输入变量、输出变量以及它们 之间的相互关系, 并对输入变量和输出变量进行状态赋值, 用0 和1 表示输入变量和输出变量之间“存 在与否”的相应状态, 列出输入与输出之间对应的逻辑关系真值表, 写出逻辑表达式. 1.2　n 位数据比较电路的设计图 根据逻辑关系设计, 将写出的逻辑表达式按照设计条件的要求, 进行卡诺图化简或公式化简, 得出 最简的逻辑表达式, 画出最简的数据比较电路的逻辑图. 2　1位与n 位数据比较电路设计原理 2.1　2 个二进制1 位数据比较电路设计原理 设计2 个二进制 1位数据比较大小或相等的判断电路.首先进行逻辑关系设计, 如下: 设2 个二进制1 位数据为a 1, b 1, 用逻辑电路来比较它们的关系, 确定2 个二进制1位数a 1 和b1 为 输入变量, 判断比较输出变量, 分别用g , l , m 表示 1 1 1 用g 表示a =b “是否成立”.g 为0 时表示a ≠b , g 为1 时表示a =b . 1 1 1 1 1 1 1 1 1 用l 1 表示a 1 b 1“是否成立”.l 1 为0 时表示a 1 不大于b1, l 1 为1 时表示a 1 b1. 用m 表示a b “是否成立”.m 为0 时表示a 不小于b , m 为1 时表示a b . 1 1 1 1 1 1 1 1 1 根据以上逻辑关系设计, 列出逻辑关系真值(见表1). 收稿日期:2004 05 12;修回日期:2004 06 20 作者简介:李秀群(1945 ), 女, 河北衡水