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1、课课课课 题题题题组合逻辑电路的分析与设计组合逻辑电路的分析与设计组合逻辑电路的分析与设计组合逻辑电路的分析与设计数字电子电路数字电子电路教学科研处：张瑜教学科研处：张瑜1课课 题题 纲纲 要要组合逻辑电路的特点组合逻辑电路的特点组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的设计组合逻辑电路的设计组合逻辑电路的分析与设计组合逻辑电路的分析与设计2预备知识的复习预备知识的复习描述逻辑电路逻辑功能的主要方法：描述逻辑电路逻辑功能的主要方法：各种表示法之间的相互转换？各种表示法之间的相互转换？真值表真值表逻辑表达式逻辑表达式卡诺图卡诺图 逻辑图逻辑图组合逻辑电路的分析与设计本质就是各种表示法之间
2、的相互转换组合逻辑电路的分析与设计本质就是各种表示法之间的相互转换逻辑表达式逻辑表达式 逻辑图逻辑图真值表真值表 真值表真值表 逻辑表达式逻辑表达式 逻辑图逻辑图3 功功能能特特点点：电电路路任任一一时时刻刻的的输输出出状状态态只只决决定定于于该该时时 刻刻各各输输入入状状态态的的组组合合，而而与与电电路路的的原原状状态态无无关关（即即无无记记忆忆功能）。功能）。结结构构特特点点：组组合合电电路路就就是是由由门门电电路路组组合合而而成成，电电路路中中无无记忆功能的元件或电路，无反馈通路。记忆功能的元件或电路，无反馈通路。每一个输出变量是全部或部分每一个输出变量是全部或部分输入变量的函数：输入变
3、量的函数：L1 1=f1 1（A1 1、A2 2、Ai）L2 2=f2 2（A1 1、A2 2、Ai）Lj=fj（A1 1、A2 2、Ai）一、一、组合逻辑电路的特点组合逻辑电路的特点例例:表决控制电路、楼梯灯控制电路、加法电路、数值比较电路、编表决控制电路、楼梯灯控制电路、加法电路、数值比较电路、编译译码器、多路选择器等等。码器、多路选择器等等。4 二、组合逻辑电路的分析二、组合逻辑电路的分析分析目的：分析目的：逻辑电路逻辑电路 逻辑功能。逻辑功能。5例例1 1：分析下图的逻辑功能：分析下图的逻辑功能：最简与或最简与或表达式表达式化简化简 2 逻辑图逻辑图逻辑表逻辑表达式达式 1 1 从输入
4、到输从输入到输出逐级写出出逐级写出分析举例：分析举例：2 6最简与或最简与或表达式表达式 3 真值表真值表 3 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是一种3人表决用的组合电路：人表决电路人表决电路 4 电路的逻电路的逻辑功能辑功能 4 分析举例：分析举例：000101117小结小结 2化简逻辑表达式为最简与或表达式。化简逻辑表达式为最简与或表达式。分析组合逻辑电路的一般方法：分析组合逻辑电路的一般方法：1由前到后逐级写出各逻辑门输出端的逻辑表达式。由前到后逐级写出各逻辑门输出端的逻辑表达式。已知逻辑已知逻辑电路图电路图逻辑表达式逻辑表达式最简表达
5、式最简表达式 3列真表。列真表。列真值表列真值表 4由真值表，分析逻辑功能。由真值表，分析逻辑功能。说明功能说明功能练习：试分析下图的逻辑功能练习：试分析下图的逻辑功能8试分析下图的逻辑功能试分析下图的逻辑功能Z1Z2Z3逻辑功能：半加器逻辑功能：半加器 A B C S0 00 11 01 1 0 0 0 1 0 1 1 0列真值表：列真值表：解：解：求逻辑表达式求逻辑表达式练习过程练习过程9三、组合逻辑电路的设计方法三、组合逻辑电路的设计方法 设计组合逻辑电路的原则设计组合逻辑电路的原则用功能模块（用功能模块（MSI）设计的原则：）设计的原则：用门电路（用门电路（SSI）设计的原则：）设计的
6、原则：（1 1）所用门的个数尽量少，而且各门的输入端数目）所用门的个数尽量少，而且各门的输入端数目 也尽量少。也尽量少。（2 2）尽量减少所用集成器件（门）的种类）尽量减少所用集成器件（门）的种类 （1 1）功能模块个数少，品种也少。）功能模块个数少，品种也少。（2 2）功能模块之间连线少。）功能模块之间连线少。设计目的设计目的根据给定的逻辑功能要求，设计出用尽可根据给定的逻辑功能要求，设计出用尽可能少的逻辑门来实现该逻辑功能的电路。能少的逻辑门来实现该逻辑功能的电路。10三、组合逻辑电路的设计方法三、组合逻辑电路的设计方法 设计的一般步骤（与分析相反）：设计的一般步骤（与分析相反）：实例：设
7、实例：设计一个楼上、计一个楼上、楼下开关的控制逻辑电楼下开关的控制逻辑电路来控制楼梯上的路灯，路来控制楼梯上的路灯，使之在上楼前，用楼下使之在上楼前，用楼下开关打开电灯，上楼后，开关打开电灯，上楼后，用楼上开关关灭电灯；用楼上开关关灭电灯；或者在下楼前，用楼上或者在下楼前，用楼上开关打开电灯，下楼后，开关打开电灯，下楼后，用楼下开关关灭电灯用楼下开关关灭电灯1 1逻辑抽象逻辑抽象 a)a)分析因果关系分析因果关系:确定输入、输出变量。确定输入、输出变量。b)b)定义逻辑状态定义逻辑状态:确定确定0 0，1 1的意义。的意义。c)c)列出真值表。列出真值表。实际逻实际逻辑问题辑问题真值表真值表2
8、 2根据真值表，写出输出逻辑函数表达式根据真值表，写出输出逻辑函数表达式 或画其卡诺图或画其卡诺图逻辑表达式逻辑表达式3 3对输出逻辑函数进行化简与变换对输出逻辑函数进行化简与变换 化为最简与或式、然后变换为适当的形式。化为最简与或式、然后变换为适当的形式。最简或合最简或合理表达式理表达式4 4根据最简输出逻辑函数式，画逻辑图根据最简输出逻辑函数式，画逻辑图逻辑图逻辑图11电路功电路功能描述能描述实例实例实例实例：设计一个楼上、楼下开关的控制逻辑电路来设计一个楼上、楼下开关的控制逻辑电路来控制楼梯上的路灯，使之在上楼前，用楼下开关打控制楼梯上的路灯，使之在上楼前，用楼下开关打开电灯，上楼后，用
9、楼上开关关灭电灯；或者在下开电灯，上楼后，用楼上开关关灭电灯；或者在下楼前，用楼上开关打开电灯，下楼后，用楼下开关楼前，用楼上开关打开电灯，下楼后，用楼下开关关灭电灯。（要求用与非门实现电路）关灭电灯。（要求用与非门实现电路）解：解：设楼上开关为设楼上开关为A，楼下开关为，楼下开关为B，灯泡为，灯泡为Y。并设并设A、B闭合时为闭合时为1，断开时为，断开时为0；灯亮时；灯亮时Y为为1，灯灭时灯灭时Y为为0。根据逻辑要求列出真值表。根据逻辑要求列出真值表 1 逻辑抽象逻辑抽象 1 设计举例设计举例真值表真值表011012 2 逻辑表达式逻辑表达式 2 用与非门实现化简或变换化简或变换后的表达式后的
10、表达式 3 3 4 逻辑电路图逻辑电路图 4 ABY思考：用思考：用4 4个与个与非门能否实现非门能否实现该电路？该电路？13分析如下：分析如下：(变换表达式变换表达式)注意注意:设计结果的不唯一性，及工程设计与设计结果的不唯一性，及工程设计与理论分析的差异理论分析的差异能能:1415告别举手表决：人大代表在人民大会堂进行告别举手表决：人大代表在人民大会堂进行电子表决电子表决 电子表决器电子表决器16试设计一个三人表决逻辑电路，要求试设计一个三人表决逻辑电路，要求:三人三人A A、B B、C C各各控制一个按键，按下为控制一个按键，按下为“1”“1”，不按为，不按为“0”“0”。多数。多数（2
11、 2）按下为通过。通过时按下为通过。通过时L L1 1，不通过，不通过L L0 0。用与。用与非门实现。非门实现。L LA AB BC C+5V+5V要设计要设计的逻辑的逻辑电路电路设计练习设计练习17A B C L 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1、列真值表、列真值表解：解：=AB AC BC设计过程设计过程L=AC+BC+ABBCBC2 2、用卡诺图化简写出最简式、用卡诺图化简写出最简式ACACABAB1111&ABCL&3 3、画逻辑图、画逻辑图18思考作业题：思考作业题：设计一个举重裁
12、判表决器。设举重有三个裁判，设计一个举重裁判表决器。设举重有三个裁判，一个主裁判和两个副裁判。杠铃的完全举起由一个主裁判和两个副裁判。杠铃的完全举起由每一裁判按一下自己前面的按钮来确定。只有每一裁判按一下自己前面的按钮来确定。只有当两个裁判（其中必须有主裁判）判明成功，当两个裁判（其中必须有主裁判）判明成功，表示成功的灯才亮。表示成功的灯才亮。19小结小结理解组合电路的特点理解组合电路的特点掌握组合电路的分析方法掌握组合电路的分析方法掌握组合电路的设计方法掌握组合电路的设计方法在在许许多多情情况况下下，如如果果用用中中、大大规规模模集集成成电电路路来来实实现现组合函数，可以取得事半功倍的效果。
13、组合函数，可以取得事半功倍的效果。20 思考练习题：思考练习题：设计一个举重裁判表决器。设举重有三个裁设计一个举重裁判表决器。设举重有三个裁判，一个主裁判和两个副裁判。杠铃的完全举起由每一裁判判，一个主裁判和两个副裁判。杠铃的完全举起由每一裁判按一下自己前面的按钮来确定。只有当两个裁判（其中必须按一下自己前面的按钮来确定。只有当两个裁判（其中必须有主裁判）判明成功，表示成功的灯才亮。试设计该电路。有主裁判）判明成功，表示成功的灯才亮。试设计该电路。作业：作业：教材：教材：P96-P96-题题4 421谢谢 谢谢!22提问与解答环节Questions And Answers谢谢聆听 学习就是为了达到一定目的而努力去干,是为一个目标去战胜各种困难的过程,这个过程会充满压力、痛苦和挫折Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard,Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal