组合逻辑电路的设计方法.ppt
组合逻辑电路的分析和设计PPT课件
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(3) 列函数表达式
F2 m(1,2) d(3,5,6,7) F1 m(1,4) d(3,5,6,7)
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F2 m(1,2) d(3,5,6,7) F1 m(1,4) d(3,5,6,7)
(4) 逻辑函数的化简
a. 化简F2
BC
A 00 01 11 10
0
1 1
种不同的编码器,如二进制编码器、优先编码器和 8421BCD编码器等。 1. 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,叫做二进制编码器。 二进制编码器也称之为2n –n线二进制编码器。
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(1) 二进制编码器的主要特点
任何时刻只允许输入一个有效信号,不允许同时出现 两个或两个以上的有效信号,因而其输入是一组有约束(互 相排斥)的变量。
第22页/共228页
⑵ 写出逻辑函数表达式
由真值表写出逻辑函数表达式。
⑶ 对逻辑函数式进行化简和变换 根据选用的逻辑门的类型,将函数式化简或变换
为最简式。选用的逻辑门不同,化简的形式也不同。 ⑷ 画出逻辑电路图
根据化简后的逻辑函数式,画出门级逻辑电路图。 在实际数字电路设计中,还须选择器件型号。
第23页/共228页
& B
& B
L CA CB
L CA CB
若用集成门实现与或式,至少需要两种类型的门电路。
若用集成门实现与非式,则仅需要一种类型的门电路。
第29页/共228页
[例7] 试用与或非门设计一个操作码形成器,如图所 示。当按下*、+、-各个操作键时,要求分别产生乘 法、加法和减法的操作码01、10和11。
2. 组合逻辑电路的主要特点 a. 电路中就不包含记忆性元器件; b. 而且输出与输入之间没有反馈连线; c. 门电路是组合电路的基本单元。 d. 输出与电路原来状态无关。
组合逻辑电路设计方法
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组合逻辑电路设计方法一、组合逻辑电路设计的基础。
1.1 首先得明白啥是组合逻辑电路。
组合逻辑电路啊,就是那种输出只取决于当前输入的电路。
这就好比你去餐馆点菜,厨师做出来的菜(输出)只看你点了啥(输入),简单直接,没有啥弯弯绕绕。
这里面没有什么记忆功能,每一次的输出都是根据当下的输入值全新计算的。
1.2 了解基本逻辑门。
那组合逻辑电路是由啥组成的呢?就是那些基本逻辑门啦,像与门、或门、非门这些。
这就像是盖房子的砖头一样,是基础中的基础。
与门呢,就有点像两个人合作干一件事,只有两个人都同意(输入都为高电平),这件事才能成(输出为高电平),这就是“众志成城”啊;或门呢,只要有一个人愿意干(输入有一个为高电平),这事儿就能开始干(输出为高电平),有点“广撒网”的感觉;非门就更有趣了,你说东它往西,输入是高电平,输出就是低电平,完全反过来,就像个调皮捣蛋的小鬼。
二、组合逻辑电路设计的步骤。
2.1 确定需求。
在设计组合逻辑电路之前,你得先知道自己想要干啥。
这就像你要出门旅行,你得先想好去哪儿,是去山清水秀的地方看风景呢,还是去繁华都市购物。
比如说,你想要设计一个电路来判断一个数是不是偶数,这就是你的需求。
2.2 列出真值表。
有了需求之后呢,就可以列出真值表了。
真值表就像是一个账本,把所有可能的输入和对应的输出都记下来。
这可不能马虎,要像小学生做数学题一样认真仔细。
就拿判断偶数那个例子来说,输入是这个数的二进制表示,输出就是这个数是不是偶数,是就输出1,不是就输出0。
这一步就像是在给你的电路设计画草图,把大框架先定下来。
2.3 写出逻辑表达式。
根据真值表,就可以写出逻辑表达式了。
这逻辑表达式就像是电路的灵魂,它决定了电路内部的逻辑关系。
这个过程有点像把一堆散的零件组装成一个小机器,要把那些逻辑门按照一定的规则组合起来。
这时候你得运用一些逻辑代数的知识,就像厨师做菜要懂得调味一样,该用加法(或运算)的时候用加法,该用乘法(与运算)的时候用乘法。
组合逻辑电路的基本设计方法
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组合逻辑电路的基本设计方法组合逻辑电路的基本设计方法,这个听起来可能有点儿复杂,但其实它就像做一道简单的菜,咱们一点一点来。
想象一下你在厨房里,面对各种各样的食材,想做一顿丰盛的晚餐。
你得先知道你想做什么。
组合逻辑电路也是如此,设计之前要明确需求,想清楚你要实现的功能。
这就像选菜,得考虑每道菜的味道和搭配。
然后,咱们就得把这些功能分解成小块。
每个小块就像是切好的蔬菜,简单、易懂,最终合在一起才能做出美味的菜肴。
咱们进入电路设计的环节。
你得有点创意,得知道怎么把这些小块组合在一起。
这里的“小块”指的是基本的逻辑门,比如与门、或门、非门等。
这些门就像是你做菜时的调味料,有了它们,才能让你的“电路”味道更好。
与门就像是必须两个食材都在,才能出锅的菜;或门则是随便来一个食材就能完成的那种;非门则是把原料反转的妙招,听起来是不是很有趣?想象一下,今天你吃的是西红柿,而明天的你又想吃个“反转”的番茄蛋炒饭,味道肯定大不同。
好啦,接下来要考虑的是逻辑表达式。
这就像你在做菜时得写下食谱,才能保证每次都能做出美味的佳肴。
通过逻辑表达式,咱们可以清楚地表达出不同逻辑门的组合。
用布尔代数来描述这个过程,就像是给你制定了一套“厨艺秘籍”。
在这里,你可能会遇到一些经典的技巧,比如德摩根定律,别担心,这就像是菜谱中的小窍门,学会了能让你的电路更简单、清晰。
然后,设计完成后,咱们得进行验证。
这就像是试菜,确保味道刚刚好。
通过真值表,我们可以一步一步检查每个输入和输出,确保你的电路在各种情况下都能正常工作。
如果真值表的结果符合预期,那就太好了!就像你尝了一口自己做的菜,觉得“哇,太好吃了”。
不过,有时候可能会发现“哎呀,这个地方没做好”,那就得及时调整,就像烹饪时加点盐或糖。
设计完成后,咱们还得画出电路图。
这就像把你的菜谱给别人看,别人一眼就能知道你是怎么做的。
电路图里,各种逻辑门就像菜肴的摆盘,得整齐美观。
这个时候,记得要标注清楚输入和输出,就像在菜谱上写清楚每道菜的分量和材料一样。
组合逻辑电路设计课件
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一、新课引入
问题:在“中国达人秀”的比赛现场,有3名裁判,一个主裁判, 两个副裁判,当至少有两名裁判同意且必须有主裁判同意时, 选手才可以顺利晋级。试用芯片74LS00设计一个表决器,来 实现这一逻辑功能。
我们看下面的一张表格:
主裁判 副裁判1 副裁判2 判决结果
谢谢!
应用举例
解决新课前提出的问题。 步骤一:列真值表 设A、B、C分别为3名裁判,其中A为主裁判,B、C为两 名副裁判,同意选手晋级为逻辑1,不同意为逻辑0,设F 为选手,成功晋级为逻辑1,不能晋级用逻辑0,则根据 问题要求列真值表为:
三、课堂练习
某同学参加三类课程考试,规定如下:文化课程(A)及格 得2分,不及格得0分;专业理论课程(B)及格得3分,不及 格得0分;专业技能课程(C)及格得5分,不及格得0分。若 总分大于6分则可顺利过关(Y),试根据上述内容完成: (1)列出真值表; (2)写出逻辑函数表达式,并化简成最简式; (3)用与非门画出实现上述功能的逻辑电路。
×
×
×
×
×
×
√
×
×
√
×
×
×
√
√
×
√
×
×
×
√
×
√
√
√
√
×
√
√
√
√
√
我们可以从表格中得到三位裁判之间有怎样的逻辑 关系呢?我们如何用所学的知识来表示这三者之间 的关系?这就是我们今天和大家一起学习的逻辑电路的设计步骤 1.根据实际问题的逻辑关系,列出相应的真值表; 2.由真值表写出逻辑函数表达式; 3.化简逻辑函数表达式; 4.根据化简得到的最简表达式,画出逻辑电路图。
《组合逻辑电路的设计》公开课PPT课件
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A B C
0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 ≥1 1 1 0 1 1
L
0 1 1 1 1 1 L 1 0
L AP BP CP
A ABC B ABC C ABC
& & &
2、化简表达式
A P & L ABC( A B C ) BC AB AC B C 3、由表达式列出真值表
1
1 1
1
1 1
0
1 1
1
0 1
0
0 1
ABCD
由真值表写出逻辑表达式
Z ABCD ABCD ABCD ABCD ABCD ABCD
ABCD ABCD ABCD
化简或转换逻辑函数表达式
● 化简
Z AB CD BC AD
化简或转换逻辑函数表达式
画逻辑 电路图
1、认真读题, 把握逻辑关系
把取值为1的项写成与或式
2、设输入输出变量, 定义状态的含义
3、列真值表 目的:减少器件的数量、种类和器 件之间的连接线。减少成本,提高 效率和稳定性
1列表 2得式 3变形 4画图
形成性练习
星空卫视“中国达人秀”海选,有三名评 委。以少数服从多数的原则判定选手能否 通过海选。假设我们是电子设计师,帮他 们设计一个电路能够体现评委判定和选手 是否过关之间的逻辑关系。
C 0 0 1 1
D 0 1 0 1
血型 O型 B型 A型 AB型
以变量Z表示配型结果
Z=1表示血型相配,可以输血
Z=0表示血型不配,不可以输血
以变量Z表示配型结果
Z=1表示血型相配,可以输血 根据题意确定输入和输出变量 Z=0表示血型不配,不可以输血
数字电子技术基础组合逻辑电路ppt课件
![数字电子技术基础组合逻辑电路ppt课件](https://img.taocdn.com/s3/m/baa6c19ac0c708a1284ac850ad02de80d5d8065c.png)
通常数据分配器有一根输入线,n根地址控制线,2n根数据输出线,因此根据输出线的个数也称为2n路数据分配器
用74LS138译码器实现的数据分配器
译码器的三个输入端A2 、A1 、A0作为选择通道用的地址信号输入,八个输出端作为数据输出通道,三个控制端接法如下:
74HC4511引脚图
74HC4511是常用的CMOS七段显示译码器, A3、A2、 A1、A0为输入端,输入8421BCD码,a~g为七段输出,输出高电平有效,可用来驱动共阴极LED数码管。
为测试输入端,低电平有效,当
时a~g输出全为1,用于检查译码器和LED
数码管是否能正常工作。
数据时,可强制将不需要显示的位消去。如四位数码管,某时刻只需显示最低的两位数据,则可以让最高两位数据的
例2
用74LS138实现逻辑函数
。
解:
将函数表达式写成最小项之和
将输入变量A、B、C分别接入输入端,注意高位和低位的接法,使能端接有效电平,由于74LS138输出为反码输出,需要再将F变换一下:
逻辑电路图
注意:使用中规模集成译码器实现逻辑函数时,译码器的输入端个数要和逻辑函数变量的个数相同,并且需要将逻辑函数化成最小项表达式。
3.2.2 组合逻辑电路的设计方法
根据给定的逻辑功能要求,设计出能实现这 个功能要求的逻辑电路。
实现的电路要最简,即所用器件品种最少、数量最少、连线最少。
要求:
(1)根据设计要求确定输入输出变量并逻辑赋 写出真值表。
(2)由真值表写出逻辑函数表达式并化简或转换。
(3)选用合适的器件画出逻辑图。
2.二-十进制译码器
常用的有8421BCD码集成译码器74HC42,
组合逻辑电路的设计说课课件
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(四)、总结组合逻辑电路设计的步骤
引导学生回顾问题解决的过程。让学生归纳出组合逻辑电 路设计的思路。 设计步骤: 第一步:根据实际问题的逻辑关系,列出相应的真值表 第二步:由真值表写出逻辑函数表达式
第三步:化简逻辑函数表达式
第四步:根据化简得到的最简表达式画出逻辑电路图
(五)、推广应用
在前一道例题的基础上,把功能要求加以限制,引导学 生运用已学的知识解决新问题。 课堂练习: 在举重比赛中,有A、B、C三名裁判,当两名以上裁 判(必须包括A在内)认为运动员上举杠铃成功,按动面 前的按钮时,表明“成功”的等才亮。试设计该电路。
(二)、概念的学习
组合逻辑电路的设计,就是根据给出的实际逻辑问题 求出实现这一逻辑功能的 最简 逻辑电路。 最简:指设计的电路中器件的种类最少,数量最少及电 路的连接线最少。 通过对概念中最简的理解,让学生了解逻辑电路的设计 原则,明确生活中设计的实际意义
(三)、解决实际问题
以学生喜爱的话题来创设问题情境,来增加课堂的趣味性 和提高学生的积极主动性,从而吸引学生的注意力去解决问题。 例题:在举重比赛中,有A、B、C三名裁判,以少数服从多数的原 则判定运动员举杠铃是否成功。假设我们是电子设计师,帮他们设 计一个逻辑电路来体现裁判判定和选手是否过关之间的逻辑关系。
从教材的编排上,本节课是承上启下的一节。既是对已 学数字电路基础知识的复习;又是为后面学习编码器、 译码器等电路打下基础 从内容上,本节讲述的是组合逻辑电路的设计方法, 重点通过对裁决电路的分析和设计来引导学生利用所 学知识去解决生活中实际问题。
学生分析
2011级电子1班学生:共42人
优点:已掌握逻辑门电路基础知识和逻辑电路的分析方法;而 且思维比较活跃,喜欢动手操作;对喜闻乐见的事例感兴趣
《组合逻辑电路设计》课件
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目录
• 组合逻辑电路概述 • 组合逻辑电路设计方法 • 常用组合逻辑电路设计 • 组合逻辑电路的分析 • 组合逻辑电路的实现
01 组合逻辑电路概 述
组合逻辑电路的定义
01
02
03
组合逻辑电路
由门电路组成的数字电路 ,其输出仅与当前的输入 有关,而与之前的输入无 关。
04 组合逻辑电路的 分析
组合逻辑电路的分析步骤
确定输入和输出变量
首先需要确定组合逻辑电路的输入和 输出变量,以便了解电路的功能需求 。
பைடு நூலகம்
列出真值表
根据输入和输出变量的取值,列出组 合逻辑电路的真值表,以便了解电路 在不同输入下的输出情况。
化简逻辑表达式
根据真值表,化简输出函数的逻辑表 达式,以便了解电路的逻辑关系。
分析电路的完备性
检查电路是否实现了所需的功能,并 确定是否存在冗余的元件或不必要的 电路结构。
组合逻辑电路的分析实例
实例一
2-2=1的组合逻辑电路:该电路有两个输入 变量A和B,一个输出变量Y,满足条件A和 B不同时为1时Y为0,其他情况下Y为1。通 过分析可以得出输出函数的逻辑表达式为 Y=A'B'+AB。
THANKS
感谢观看
特点
无记忆功能,仅根据当前 的输入确定输出。
应用
如编码器、译码器、多路 选择器等。
组合逻辑电路的基本组成
门电路
是构成组合逻辑电路的基本单元,如AND门、OR 门、NOT门等。
输入和输出
组合逻辑电路有多个输入和输出,输入用于接收 外部信号,输出用于传递处理后的信号。
连线
连接门电路,将输入与输出连接起来,实现信号 的传递和处理。
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1
00
1
01
0
1
若初态 Q = 0
0
10 0
若初态 Q = 1
S=1 、 R=1 状态不确定
无论初态Q 为0或1,触发器的次态Q*和Q’*都为0 。
触发器的输出既不是0态,也不是1态
1
0
当S、R 同时回到0时,由于两个或非
门的延迟时间无法确定,使得触发器
最终稳定状态也不能确定。
Z (( AB AC BC )) (( AB)( AC )(BC ))
5. 画出逻辑图
采用中规模集成的常用组合逻辑电路设计
一、 选用译码器和门电路
1. 逻辑抽象 2. 写出逻辑表达式
Z ABC ABC ABC ABC
3. 变换
Z ABC ABC ABC ABC =m3 m5 m6 m7 =(m3m5m6m7 )
逻辑式相似的形式。 若用PLD,则可以通过在计算机上运行EDA软件自动完成。
5. 画出逻辑电路图
例:设计一个三人表决逻辑电路,规定必须有两人 以上同意,方案方可通过。
1. 逻辑抽象 三人态度为A、B、C,且1状态 代表同意,0状态代表不同意。 表决结果以Z表示,且1为提案通 过,0为未通过。
2. 写出逻辑表达式
4.3 组合逻辑电路的设计方法
4.3.1 简单电路的设计
1. 逻辑抽象 • 分析因果关系,确定输入/输出变量 • 定义逻辑状态的含意(赋值) • 列出真值表 2. 从真值表写出逻辑函数式 3. 选定器件的类型 4. 根据所选器件,化简或变换逻辑函数式: 若用SSI的门电路,则要求将逻辑式化为最简式 若用MSI组合逻辑电路,则要求将逻辑式变换成所用器件的
按 照 上 式 , 只 需A2 A、A1 B、 A0 C, 并 将m3、m5、m6、m7 接 至与非门即可。
4. 画出逻辑图
二、选用数据选择器
1. 逻辑抽象 2. 写出逻辑表达式
正 常 工 作 状 态 下 (S=1) , Y D0 ( A1A0) D(1 A1 A0) D(2 A1 A0) D(3 A1 A0)
若将原逻辑关系 改为 Y=AB+A’C+BC 则可在B=C=1时,使Y=A+A’+1=1,
确保没有负向尖峰脉冲出现,消除了原逻辑设计中的竞争 — 冒险。
重点难点
重点: 组合逻辑电路的概念 组合逻辑电路的分析与设计方法 常用组合电路模块的功能及应用 组合电路的竞争-冒险的判断
难点: 灵活运用常用组合电路模块进行电路设计
11
0
00
0
0
0
1
若初态 Q = 1
若初态 Q = 0
R=0、S=0
状态不变
R=0、S=1 置1
无论初态Q为0或1,锁存器的次态为1态。 信号消失后新 的状态将被记忆下来。
0
11
0
01 0
1
0
若初态 Q = 1
1
01
若初态 Q = 0
R=1、S=0 置0
无论初态Q 为0或1,锁存器的次态为0态。 信号消失后 新的状态将被记忆下来。
第5章 触发器
5.1 SR锁存器
1. 由或非门组成的SR锁存器
电路有两个互补的输出端
Q端的状态定义为电路输出状态 “0”态:Q=0、Q’=1 “1”态:Q=1、Q’=0
R、S输入信号为高电平有效 R端称为复位端或清零(0)端 S端称为置位(1)端
1) 工作原理 现态:输入信号作用前Q端的状态,现态用Q 表示。 次态:输入信号作用后Q端的状态,次态用Q *表示。
二、只要存在输入信号的竞争,就有可能产生输出尖 峰脉冲噪声的危险,这种现象称为“竞争-冒险” 现象。
AA’型(1型)冒险
A+A’型(0型)冒险
消除竞争-冒险现象的方法
一、在输出端与地之间并联滤波电容 缺点:增加了门电路的传输延迟时间,并使输出电压波形的
边沿变缓。 二、引入选通信号
将选通信号的有效作用时间选在输入信号变化结束后, S=1期间的输出信号不会出现尖峰。
集成器件)。
例:要求为某旅店设计一个客房服务呼叫系统。已知该旅店有 1~9号共9个房间。每间内设置有一个呼叫开关,分别为K1~K9。 当1号房间的呼叫开关K1合上时,无论其他房间里的呼叫开关 K2~K9是否合上,服务员值班室的数码管显示器应显示数字1。 当K1没有合上而K2合上时,无论K3~K9是否合上,数码显示 器应显示数字2。依此类推,只有当K1~K8全未合上而K9合上 时,才显示数字9。
3. 变换:Z=A’BC+AB’C+ABC’+ABC 写成上式对应的形式: Z ABC ABC ABC ABC =0( BC) A(BC ) A(BC) 1 (BC ) 两 式 对 照 , 只 需A1 B、A0 C、D0 0、 D1 A、D2 A、D3 1即 可 。
4. 画出逻辑图
三、修改逻辑设计
只要逻辑函数在一定的条件下能化成Y=AA’ 或 Y=A+A’ 的形式,则可判定其电路有竞争—冒险的可能。 形式为Y=AA’的可能将出现正向尖峰脉冲; 形式为Y=A+A’的可能将出现负向尖峰脉冲。
如 Y=AB+A’C 在 B=C=1的条件下, Y=A+A’ ,可能将有负向尖峰脉冲出现。
Z ABC ABC ABC ABC
输入变量 AB C 00 0 00 1 01 0 01 1 10 0 10 1 11 0 11 1
输出 Z 0 0 0 1 0 1 1 1
3. 选用小规模集成的门电路 4. 化简
Z ABC ABC ABC ABC
用与门和或门
用与非门
Z AB AC BC
4.3.2 复杂电路的设计
采用层次化的设计方法
1. 将整个逻辑电路划分成若干个比较大的顶级模块。 2. 再将其逐级划分成更小的模块,直到划分为能够实现的、
规模较小的底层模块电路为止。
实现方式 1. 自顶向下:从获得最佳电路性能出发进行模块的划分和
设计,并不考虑这些模块是否已经存在。 2. 自底向上:力图将电路划分成已经有的电路模块(标准
解:根据对设计要求的分析,首先可以将整个呼叫系统逻 辑电路划分为优先编码器、代码转换电路和数码显示电路三个 模块。
数码显示电路又可划分为七段显示译码器、数码管驱动电 路和七段数码显示器。
按照信号的传递路线把现成的集成器件连接起来。
4.4 组合逻辑电路中的竞争-冒险现象
一、什么是“竞争”
两个输入信号“同时向相反的逻辑电平变化”,称存在 “竞争”