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1、第四章 组合逻辑电路14.1 4.1 概述概述 vv 组合逻辑电路的特点组合逻辑电路的特点 vv 逻辑功能的描述逻辑功能的描述下页下页总目录总目录第四章 组合逻辑电路4.2 4.2 组合逻辑电路的分析方法组合逻辑电路的分析方法 和设计方法和设计方法4.3 4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路第四章 组合逻辑电路24.1 4.1 概述概述vv 组合逻辑电路的特点组合逻辑电路的特点vv 逻辑功能的描述逻辑功能的描述下页下页总目录总目录第四章 组合逻辑电路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：功能特点：任意时任意时 刻刻的的输出输出仅取决于仅
2、取决于 该时刻的该时刻的输入输入，与，与 原状态原状态无关无关。任何时刻，任何时刻，S S和和COCO的的取值只与取值只与A A、B B和和CICI的取值有关，的取值有关，与电路与电路过去的工作状态过去的工作状态无关。无关。 输入输入 变量变量输出输出 变量变量举例：举例：第四章 组合逻辑电路4下页下页返回返回上页上页二、逻辑功能的描述用来表示逻辑功能的几种形式用来表示逻辑功能的几种形式：逻辑图逻辑图、逻辑函数式逻辑函数式、真值表真值表等，等，几种方法之间可相互转换。几种方法之间可相互转换。例如例如，将下图逻辑功能写成逻辑函数的形式：，将下图逻辑功能写成逻辑函数的形式：第四章 组合逻辑电路5下
3、页下页返回返回上页上页对于任何一个多输入、多输出的组合逻辑电路，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。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输出与输入之间的逻辑关系可表示为: :或写成向量的形式或写成向量的形式: :输入输入 变量变量输出输出 变量变量组合逻辑 电路组合逻辑电路的框图结构上特点：结构上特点：不含不含记忆记忆 （存储）元件（存储）元件第四章 组合逻辑电路64.2 4.2 组合逻辑电路的分析方法组合逻辑电路的分析方法 和设计方法和设计方法vv 组合逻辑电路的分析方法组合逻辑电路的分析方法vv 组合逻辑电路的设计方法组合逻辑电路的设计方法
4、下页下页总目录总目录第四章 组合逻辑电路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：第四章 组合逻辑电路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 第四章 组合逻辑电路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 第四章 组合逻辑电路
5、下页下页返回返回上页上页任何时刻，任何时刻， S S、COCO的取值只与的取值只与A A、B B和和CICI取值取值 有关，与电路过去的工作状态无关。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。分析下图电路的逻辑功能，指出其用途。例：例：三个三个输入变量输入变量A A 、B B、CI CI 两个两个输出变量输出变量 S S、COCO第四章 组合逻辑电路下页下页返回返回上页上页列写输出变量函数表达式列写输出变量函数表达式解：解：写出函数最简表达式写出函数最简表达式 列出逻辑真值表列出逻辑真值表A00001111B00110011CI01010101S01101001CO
6、00010111第四章 组合逻辑电路下页下页返回返回上页上页电路的逻辑功能A00001111B00110011CI01010101S01101001CO00010111由真值表可知由真值表可知 ，该电路为带，该电路为带 有低位进位的有低位进位的 加法器。加法器。A A: :被加数被加数B B: :加数加数CICI: :低位进低位进 位位位位S S：和和COCO：向高向高 位的进位位的进位第四章 组合逻辑电路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
7、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 简逻辑电路第四章 组合逻辑电路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。第四章 组合逻辑电路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
8、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、工艺设计第四章 组合逻辑电路16组合逻辑电路逻辑设计过程：第四章 组合逻辑电路17下页下页返回返回上页上页 例例4.2.24.2.2 设计一个监视交通信号灯工作状态的逻辑电路。设计一个监视交通信号灯工作状态的逻辑电路。正常工作状态正常工作状态交通信号灯的正常工作状态和故障状态交通信号灯
9、的正常工作状态和故障状态R A GR A GR A G故故 障障 状状 态态R A GR A GR A GR A GR A G红 黄 绿第四章 组合逻辑电路18下页下页返回返回上页上页uu取红、黄、绿三盏灯的状态为取红、黄、绿三盏灯的状态为输入变量：输入变量：分别用分别用R R、A A、G G表示，灯亮时为表示，灯亮时为1 1，不亮时为，不亮时为0 0。uu取故障信号为取故障信号为输出变量输出变量：以：以Z Z表示，表示，并规定正常工作状态下并规定正常工作状态下Z Z为为0 0，发生故障时，发生故障时Z Z为为1 1。 解：解：1. 1. 进行逻辑抽象。进行逻辑抽象。如果信号灯 出现故障， Z
10、为1RAGZ第四章 组合逻辑电路19下页下页返回返回上页上页例4.2.2的逻辑真值表R00001111A00110011G01010101Z根据题意可列出真值表根据题意可列出真值表2.2.逻辑函数式逻辑函数式1 11 11 11 11 10 00 00 0第四章 组合逻辑电路20下页下页返回返回上页上页3.3.选定器件类型为小规模集成门电路。选定器件类型为小规模集成门电路。 4.4.化简逻辑函数。化简逻辑函数。 转换为与非转换为与非- -与非式与非式第四章 组合逻辑电路21下页下页返回返回上页上页5.5.画出逻辑电路图。画出逻辑电路图。 例4.2.2的逻辑图之一第四章 组合逻辑电路22下页下页
11、返回返回上页上页用与用与- -非门和反相器实现非门和反相器实现例4.2.2的逻辑图之二第四章 组合逻辑电路23下页下页返回返回上页上页 题题4.94.9 医院优先照顾重患者的呼唤电路，医院优先照顾重患者的呼唤电路，医院有医院有1 1，2 2，3 3，4 4四间病室，四间病室，患者按病情由重至轻依次住进患者按病情由重至轻依次住进1414号病室，号病室，每室分别装有每室分别装有A A、B B、C C、D D四个呼唤按钮，按下为四个呼唤按钮，按下为1 1，值班室里对应的四个灯为值班室里对应的四个灯为L L1 1、 L L2 2、 L L3 3、 L L4 4，灯亮为灯亮为1 1，呼唤按钮优先级别由高
12、到低依次为呼唤按钮优先级别由高到低依次为A A、B B、C C、D D，设计实现上述功能的逻辑电路。设计实现上述功能的逻辑电路。第四章 组合逻辑电路24下页下页返回返回上页上页1. 1. 按要求列逻辑状态表。按要求列逻辑状态表。有四个输入变量有四个输入变量 A A、B B、C C、D D 。四个输出变量四个输出变量 L L1 1、 L L2 2、 L L3 3、 L L4 4。A B C DA B C DL L1 1L L2 2L L3 3L L4 4 1 1 0 10 1 0 0 10 0 10 0 0 10 0 0 1第四章 组合逻辑电路25下页下页返回返回上页上页1 10 00 00 0
13、L L4 40 01 10 00 0L L3 30 00 01 10 0L L2 20 00 00 01 1L L1 1 A B C DA B C D 1 1 0 10 1 0 0 10 0 10 0 0 10 0 0 12.2.逻辑函数式逻辑函数式 111111110000000000 01 11 10 00 01 11 10CD ABL L1 1第四章 组合逻辑电路26返回返回3. 3. 画逻辑图画逻辑图下页下页上页上页第四章 组合逻辑电路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 芯片要求第四章 组合逻辑电路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？第四章 组合逻辑电路29返回返回上页上页课堂练习课堂练习第四章 组合逻辑电路30作业 P209 4.1、4.3、4.5、4.6 、4.7
