数电课件:第四章 组合电路的分析与设计.ppt
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- 数电课件:第四章 组合电路的分析与设计 课件 第四 组合 电路 分析 设计
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1、第四章第四章组合逻辑电路的分析与设计组合逻辑电路的分析与设计主要内容主要内容一、组合电路的定义和分析一、组合电路的定义和分析三、中规模集成(三、中规模集成(MSI)组合电路)组合电路四、用四、用MSI 组件实现组合逻辑函数组件实现组合逻辑函数二、组合电路的设计二、组合电路的设计02组合逻辑电路的定义组合逻辑电路的定义逻辑电路逻辑电路组合逻辑电路组合逻辑电路时序逻辑电路时序逻辑电路现时的输出仅取现时的输出仅取决于现时的输入决于现时的输入除与现时输入有除与现时输入有关外还与电路的关外还与电路的原状态有关原状态有关0304 一、组合电路的分析一、组合电路的分析已知已知电路图电路图描述电路描述电路基本
2、功能基本功能基本思想:基本思想:1. 由给定的逻辑图写出逻辑关系表达式。由给定的逻辑图写出逻辑关系表达式。分析方法与步骤分析方法与步骤2. 对逻辑表达式进行必要的化简。对逻辑表达式进行必要的化简。3. 列出输入输出真值表并得出电路功能列出输入输出真值表并得出电路功能的结论。的结论。电路电路 结构结构输入输出之间输入输出之间的逻辑关系的逻辑关系电路功电路功能描述能描述05例例1:分析下图的逻辑功能。:分析下图的逻辑功能。 &ABFABABBABABABABAFBABABABA11真值表真值表相同为相同为“1”不同为不同为“0”同或门同或门=1BAF功能:用基本门功能:用基本门 实现同或门实现同或
3、门07例例2:分析下图的逻辑功能。:分析下图的逻辑功能。 &2&3&4AB1FM1被封锁被封锁08&2&3&4AB1F被封锁被封锁选通电路选通电路09M0例例3:分析下图的逻辑功能。:分析下图的逻辑功能。 &ABFCoCiBACiBACi)(BA10=1=111CiBACiBAABCiCiBACiBACiFABCiBABCiAABCiBACo)(代入整理后,两输出为:代入整理后,两输出为: 真值表:真值表: 功能:功能: F为为A、B、Ci 之和,之和,Co为三个数之和产生的进位为三个数之和产生的进位 命名:命名:一位全加器一位全加器 AB CiFCo全加器全加器半加器半加器ABCS一位一位集
4、成集成半加器与全加器半加器与全加器13注意:加法器真值表要牢记注意:加法器真值表要牢记 关于加法:关于加法:1 1 0 11 0 0 1+举例:举例:A=1101, B=1001, 计算计算A+B01101001114二进制加法运算的基本规则二进制加法运算的基本规则:(1)逢二进一。)逢二进一。(2)最低位是两个数最低位的相加,不需)最低位是两个数最低位的相加,不需考虑进位。考虑进位。(3)其余各位都是三个数相加,包括加数、)其余各位都是三个数相加,包括加数、被、加数和低位来的进位。被、加数和低位来的进位。(4)任何位相加都产生两个结果:本位和、)任何位相加都产生两个结果:本位和、向高位的进位
5、。向高位的进位。15(1)半加器:)半加器: 半加运算不考虑从低位来的进位半加运算不考虑从低位来的进位A-加数;加数;B-被加数;被加数;S-本位和;本位和;C-进位。进位。A B C S 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 16BABABASABC 真值表真值表逻辑函数逻辑函数逻辑图逻辑图半加器半加器ABCS中规模集成中规模集成逻辑符号逻辑符号17=1&ABSC(2)全加器:)全加器: 相加过程中,既考虑加数、被加数又考相加过程中,既考虑加数、被加数又考虑低位的进位位。集成逻辑符号:虑低位的进位位。集成逻辑符号:18 AB CiFCo全加器全加器 双全加器双全加器
6、SN74LS183的管脚图的管脚图114SN74H1831A1B 1Ci1Co1F2Ci2Co2F2A 2BUccGND719应用举例:应用举例:用一位全加器构成两位加用一位全加器构成两位加法器。法器。进位进位 A2 A1 B2 B1+C D2 D120BFCo全加器全加器ACiF全加器全加器A2A1B2B1D2D1CCoABCi其它加法器芯片:其它加法器芯片:SN74H83-四位串行进位全加器。四位串行进位全加器。SN74283-四位超前进位全加器。四位超前进位全加器。21 AB CiFCo全减器全减器半减器半减器ABCS一位一位集成集成半减器与全减器半减器与全减器22注意:减法器真值表要牢
7、记注意:减法器真值表要牢记例例4:分析下图的逻辑功能。:分析下图的逻辑功能。 23&1Y0Y2Y3YA1A0E11111由图写出输入输出之间的逻辑关系:由图写出输入输出之间的逻辑关系: EAAY010EAAY011EAAY013EAAY01224真值表:真值表:E0Y1Y2Y3Y特别注意:特别注意:某些符号上的某些符号上的“”仅表示仅表示该符合是低电平有效,不是该符合是低电平有效,不是“非非”。25电路功能分析:电路功能分析:1)E 为为 1 时,无论时,无论 A1、A0 是什么输入是什么输入 输出均为输出均为高电平高电平1;2)E 为为 0 时,时, A1、A0 的四组不同输的四组不同输 入
8、导致对应的一个输出为低电平,入导致对应的一个输出为低电平, 其他的输出为高电平;其他的输出为高电平;3)E 称使能(称使能(Enable)端。)端。 26电路命名:电路命名: 2-4译码器译码器组合电路分析的总结组合电路分析的总结271)电路从前向后推,逐步写出函数关系,)电路从前向后推,逐步写出函数关系, 再写真值表,从真值表寻找电路功能;再写真值表,从真值表寻找电路功能;2)对基本组合电路要相当熟悉;)对基本组合电路要相当熟悉;3)注意使能()注意使能(Enable)端。有时多个,常)端。有时多个,常 为负电平有效,但也有正电平有效的。为负电平有效,但也有正电平有效的。 28任务任务要求要
9、求最简单的最简单的逻辑电路逻辑电路基本思想:基本思想: 二、组合电路的设计二、组合电路的设计1. 指定实际问题的逻辑符号与含义,列指定实际问题的逻辑符号与含义,列出真值表,根据真值表写出表达式。出真值表,根据真值表写出表达式。2. 用逻辑代数或卡诺图对逻辑表达式进用逻辑代数或卡诺图对逻辑表达式进行化简。行化简。3. 画出逻辑电路图。画出逻辑电路图。设计步骤:设计步骤:29例例1:设计三人表决电路(:设计三人表决电路(A、B、C)。每人)。每人一个按键,如果同意则按下,不同意则不按。一个按键,如果同意则按下,不同意则不按。结果用指示灯表示,多数同意时指示灯亮,结果用指示灯表示,多数同意时指示灯亮
10、,否则不亮。否则不亮。1. 首先指明逻辑符号取首先指明逻辑符号取“0”、“1”的含义的含义。三。三个按键个按键A、B、C按下时为按下时为“1”,不按时为,不按时为“0”。输出量为输出量为 F,多数赞成时是,多数赞成时是“1”,否则是,否则是“0”。2. 根据题意列出逻辑状态真值表根据题意列出逻辑状态真值表。30根据题意,写真值表根据题意,写真值表31ABC000111100100100111ABACBCCABCABF3. 画出卡诺图,化简函数:画出卡诺图,化简函数:324. 根据逻辑表达式画出逻辑图。根据逻辑表达式画出逻辑图。CABCABF& 1&ABCF33CABCABCABCAB&ABCF
11、CABCABF若用与非门实现若用与非门实现34例例2. 设计一个一位全减器,两个减数分设计一个一位全减器,两个减数分别是别是A、B,Ci 是低位向本位的借位,是低位向本位的借位,Co是本位向高位的借位,是本位向高位的借位,F 是差。是差。解题步骤:解题步骤:1)根据题意和一位二进制数的减法规)根据题意和一位二进制数的减法规 则,写真值表;则,写真值表;2)根据真值表画)根据真值表画K图,化简逻辑函数;图,化简逻辑函数;3)根据所用器件,画出电路图。)根据所用器件,画出电路图。351. 根据题意,写真值表根据题意,写真值表36CiAB0001111001CiAB0001111001FCo2. 画
12、出卡诺图画出卡诺图37BCiCiBABCiCiBABCiCiBACiBACo)()(3. 化简并根据所用器件调整逻辑函数化简并根据所用器件调整逻辑函数CiBACiBACiBAABCiCiBAF384. 画出逻辑电路图画出逻辑电路图&CiBF=1=1CoA1本例本例 完成完成39401)正确建立给定问题的逻辑描述是关键;)正确建立给定问题的逻辑描述是关键;2)工程考量,指标兼顾:电路简单,器件)工程考量,指标兼顾:电路简单,器件 多见门类少,级数少,功耗小等;多见门类少,级数少,功耗小等;3)不同的逻辑表达式可能功能相同,如)不同的逻辑表达式可能功能相同,如 组合电路设计的总结组合电路设计的总结
13、CDACBACBDCBAFBDACBACBDCBAF),(),(41三、三、中规模集成(中规模集成(MSI)组合电路)组合电路常用常用MSI组合组合逻辑器件:逻辑器件: 编码器编码器 译码器译码器 数据选择器数据选择器(MUX) 数据分配器数据分配器 数码比较器数码比较器 加法器减法器加法器减法器42一、一、 译码器译码器译码是将某个二进制编码翻译成电路的译码是将某个二进制编码翻译成电路的某种状态,是将输入的某个二进制编码与电某种状态,是将输入的某个二进制编码与电路输出的某种状态相对应。路输出的某种状态相对应。 二进制译码器二进制译码器 二二-十进制译码器十进制译码器 显示译码器显示译码器分类
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