第3章组合逻辑电路-2009.ppt

东北大学信息学院 第3章 组合逻辑电路 组合逻辑电路特点及表示方法 SSI组合电路的分析与设计 常用MSI组合逻辑器件 MSI组合电路的设计 组合逻辑电路的竞争与冒险 ⒈ 组合逻辑电路定义 组合逻辑电路是实现某一逻辑功能而没有记忆特性的数字电路。 其特点是电路任意时刻的稳态输出仅取决于该时刻的输入信号，而与电路原来的状态无关。 ⒉电路结构特点 电路结构特点： 组合逻辑电路仅由门电路组成； 电路中无记忆元件，输入输出之间无反馈。 ⒊电路表示方法 组合逻辑电路的表示方法有： 函数表达式 真值表或功能表 逻辑图 卡诺图 工作波形图 ⒋组合电路框图及一般表达式为： F1=f1(x1, x2,… xn) F2=f2(x1, x2,… xn) … Fm=fm(x1, x2,… xn) 3.2 SSI组合电路的分析与设计 ⒈分析方法：组合逻辑电路的分析就是根据给定的逻辑电路推导归纳出其逻辑功能。 ⒉设计方法：设计就是从给定的逻辑要求出发，求出逻辑图。 分析步骤 ⑴写输出逻辑表达式：根据给定逻辑电路，由输入→输出或由输出→输入，逐级推导，写出输出函数的表达式。 ⑵简化逻辑表达式：根据需要，将表达式化成最简式。 ⑶列真值表：将各种可能输入信号取值组合代入表达式，求出真值表，得出逻辑关系。 ⑷确定逻辑功能：根据函数表达式或真值表判断电路的逻辑功能。 设计步骤 ⒈列真值表：首先确定所给实际逻辑问题的因果关系，将引起事件的原因确定为输入变量，将事件所产生的结果作为输出函数。其次，要进行状态赋值，即用0，1表示输入信号和输出信号的逻辑状态，得到真值表。 ⒉由真值表写出逻辑函数表达式： ⒊对逻辑函数进行化简或变换：化简时可根据变量多少和情况，用公式法和图形法。 ⒋按最简式画出逻辑图 注意 ⑴由于赋值不同，可得到不同的真值表，因而可得到不同的逻辑关系。因此应根据状态赋值去理解0，1的具体含义。 ⑵列真值表时，不会出现或不允许出现的输入信号状态组合和输入变量取值组合可以不列出，如果列出，则可在相应输出处记上“×”号，以示区别，化简时可作约束项处理。 例3-3 例3-3 说明有效电平为高电平，且由输出状态便知道输入代码值，此种功能称为译码功能。 ⑶确定逻辑功能：由真值表看出 例3-4 ⑶确定逻辑功能 由表看出， A1A0=00时，F=D0； A1A0=01时，F=D1； A1A0=10时，F=D2； A1A0=11时，F=D3。 试用与非门设计一个三变量表决器。A、B、C三者中多数同意，提案通过，否则提案不被通过。 解：同意用1表示，不同意用0表示；通过用1表示，不通过用0表示。则列出真值表如表3-4所示。 某工厂有A、B、C三个车间，各需电力10KW，由厂变电所的X，Y两台变压器供电。其中X变压器的功率为13KVA（千伏安），Y变压器的功率为25KVA。为合理供电，需设计一个送电控制电路。控制电路的输出接继电器线圈。送电时线圈通电。不送电时线圈不通电。线圈动作电压12V，线圈电阻300欧。 解： ⒈设A、B、C为输入变量，X、Y为输出逻辑函数。 A、B、C工作用1表示，不工作用0表示；送电用1表示，不送电用0表示。 ⒉写逻辑函数表达式 ⒊化简、变换 ⒋画逻辑图 由线圈动作电压12V，线圈电阻300欧算得线圈动作时，流过线圈电流等于40mA，一般的逻辑门不可能带40mA电流。为此，X、Y需经集电极开路非门取反之后驱动线圈。 如何把一个具体问题抽象为一个逻辑问题是逻辑设计中最困难、也是最重要的一步。 如果不能把一个具体问题正确地用逻辑语言进行描述，则逻辑设计就无从谈起。 设计一个判别二个n位二进制数之和奇偶性的电路，当二数之和为奇数时电路输出为1，否则输出为0。 设：二数为 A=an-1an-2...a1a0 B=bn-1bn-2...b1b0 二个n位二进制数之和奇偶性取决于a0和b0之和的奇偶性。 3.3常用组合逻辑电路 常用的组合逻辑电路有编码器、译码器、数据选择器、数据分配器、加法器、比较器、算术逻辑单元等。 要求掌握各种组合器件的功能和应用。 3.3编码器 编码：是指对一系列二值代码中的每一组代码赋予一固定的含意。 编码器：实现编码的数字电路称作编码器。 本节主要介绍二进制编码器 、二—十进制编码器和优先编码器 ⒈二进制编码器 二进制编码器：用n位二进制代码对N=2n个一般信号进行编码的电路，称为二进制编码器。 三位二进制编码器 三位二进制编码器功能的真值表 ⒉二—十进制编码器 二—十进制编码器：将十进制数的十个数字0—9编成二进制代码的电路，称为二—十进制编码器。 CMOS型二—十进制编码器C304 ⒊优先编码器 优先编码器允许同时在几个输入端加入有效输入信号，但电路只对其中优先级别最高的