组合电路的基本分析方法和设计方法
组合逻辑电路的特点、分析、设计方法CH
AND门
实现与运算，常用 作逻辑乘。
NOT门
实现非运算，对输 入信号取反。
NOR门
实现或非运算，常 用作实现或门和非 门的组合。
02
组合逻辑电路的分析
分析方法与步骤
01
02
03
04
05
分析方法
1. 列出输入和输 2. 构建真值表 出变量
3. 化简逻辑表达 4. 波形图分析 式
组合逻辑电路的分析通常 采用真值表、逻辑表达式 和波形图等方法。
仿真与验证
使用仿真工具对设计的电路进 行功能验证，确保电路实现正 确。
设计工具与技术
硬件描述语言（HDL）
使用Verilog或VHDL等硬件描述语言进行电 路设计，便于仿真和综合。
逻辑合成工具
使用逻辑合成工具将HDL代码转换为实际可 用的电路图。
仿真工具
使用仿真工具如ModelSim进行电路功能仿 真，确保电路实现正确。
在设计中加入可测试性元素，提高电路的可 测试性和可靠性。
04
组合逻辑电路的应用与发展
应用领域与实例
数字计算
用于实现基本的算术运算，如加法器、 减法器等。
信号处理
用于信号的逻辑运算、比较等。
控制电路
用于控制各种机械或电子设备的操作。
通信系统
用于信号的编码、解码等。
技术发展趋势与挑战
高速化
随着电子设备速度的不断提高， 组合逻辑电路需要更高的工作频
混合信号处理
研究混合信号处理技术在组合逻 辑电路中的应用，以实现模拟和 数字信号的联合处理。
感谢观看
THANKS
电路结构与特点
电路结构
组合逻辑电路由输入端、输出端和若干门电路组成，其结构相对简单，没有存 储单元。
总结组合电路的设计方法
总结组合电路的设计方法嘿，咱今儿就来唠唠组合电路的设计方法。
你说这组合电路啊，就像是一个神奇的拼图，得把各种小块儿巧妙地拼在一起，才能呈现出一幅完美的画面。
首先呢，咱得明确自己要干啥，就像你要去一个地方，得知道目的地在哪儿呀。
得清楚电路要实现啥功能，这是最基本的。
然后呢，根据这个功能，咱就开始选那些合适的逻辑门啦。
这逻辑门就好比是不同形状的积木，有方的、圆的、三角的，你得挑出能拼成你想要形状的那些来。
接下来，就开始搭建啦！把这些逻辑门按照一定的顺序连接起来，这可得仔细着点儿，不能马虎。
这就跟搭积木一样，一块放错地方可能整个就歪了。
在这个过程中，你得不断地思考、调整，看看是不是真的能实现你最初想要的功能。
如果不行，那就得重新审视，是不是逻辑门选错啦，或者连接方式有问题呀。
咱还得考虑各种情况呢，就像生活中会遇到各种意外一样。
比如说输入信号的各种可能变化，咱得保证电路在各种情况下都能正常工作，不能关键时刻掉链子呀。
而且哦，设计的时候还得考虑效率问题呢。
不能让电路太复杂，不然运行起来慢吞吞的，那可不行。
这就好比你走路，明明可以走直线，你非得绕一大圈，那不是浪费时间嘛。
再说说优化，就像你整理房间一样，把不必要的东西清理掉，让房间更整洁、更宽敞。
电路也需要优化，去掉那些多余的部分，让它更简洁、更高效。
总结起来呢，组合电路的设计方法就是明确目标、挑选合适的逻辑门、精心搭建、反复调试、考虑各种情况、注重效率和优化。
听起来好像挺复杂，但只要你一步一步来，就像走楼梯一样，一阶一阶地往上走，肯定能设计出很棒的组合电路。
你想想看，当你成功设计出一个完美的组合电路，看着它按照你的想法工作，那得多有成就感呀！就像你自己亲手盖了一座漂亮的房子一样。
所以呀，别害怕困难，大胆去尝试，去探索，你一定能掌握这神奇的组合电路设计方法！这可不是啥难事，只要你用心，就一定能行！怎么样，是不是感觉挺有意思的呀？快去试试吧！。
组合逻辑电路设计方法
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。
组合逻辑电路的分析和设计方法
数字电路与 系统设计
第三章 组合逻辑电路
自动化学院应用电子教学中心
1
第三章 组合逻辑电路
3.1 概述
3.2 组合逻辑电路分析 3.3 组合逻辑电路设计 3.4 典型组合逻辑电路
自动化学院应用电子教学中心
2
3.1 概述
1. 组合逻辑电路的描述
Y1 f1 ( X 1 , X 2 , Y2 f 2 (X 1 ,X 2 , Ym f m ( X 1 , X 2 ,
图3.4.2 8线–3线编码器的逻辑图
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19
②优先编码器 特点：允许同时输入两个以上的编码信号，但只对 其中优先权最高的一个进行编码。
8线-3线编码器
表3.4.2 8线-3线优先编码器的真值表
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20
②优先编码器
8线-3线优先编码器 （设I7优先权最高…I0优先权最低） 优先编码器的逻辑表达式：
分析因果关系，确定输入/输出变量
定义逻辑状态（即赋逻辑状态值）
（2）列写真值表 （3）写出函数表达式，并根据器件类型化简 （4）画逻辑图
组合逻辑电路的分析
组合逻辑电路的分析在分析组合逻辑电路时，我们可以使用真值表、卡诺图或布尔代数等方法。
下面将分别介绍这些方法的基本原理和应用。
1.真值表分析法真值表是列出电路的所有可能输入和对应输出的表格。
通过逐行检查真值表的输出列，可以确定电路的功能。
真值表分析法适用于较小规模的电路，但对于较复杂的电路可能不够实用。
2.卡诺图分析法卡诺图是一种图形表示方法，用于描述逻辑函数之间的关系。
它将所有可能的输入组合表示为一个方格矩阵，每个方格代表一个状态。
相邻的方格表示输入之间只有一个位不同。
通过合并相邻的方格，我们可以找到简化逻辑函数的最小项或最小项组合。
卡诺图分析法可以用来优化逻辑电路，减少门的数量和延迟。
3.布尔代数分析法布尔代数是一种用符号和运算规则描述逻辑函数的代数系统。
我们可以使用布尔代数的运算规则来简化和优化逻辑电路。
常见的布尔代数运算包括与运算、或运算、非运算和异或运算等。
通过应用这些运算规则，我们可以将复杂的逻辑函数简化为最小项或最小项组合，从而简化电路。
在进行组合逻辑电路的分析时，我们首先需要确定电路的输入和输出。
然后，我们可以根据电路的功能和输出要求，绘制真值表或卡诺图。
通过分析真值表或卡诺图，我们可以找到逻辑函数的最小项或最小项组合。
接下来，我们可以将这些最小项或最小项组合转化为逻辑门的输入方式。
最后，我们可以使用布尔代数的运算规则来简化逻辑函数和电路。
组合逻辑电路的分析是电路设计和优化的重要一步。
通过应用不同的分析方法，我们可以更好地理解电路的功能和性质，从而更好地设计和优化电路。
在分析组合逻辑电路时，我们需要注意电路的输入和输出要求，合理选择和配置逻辑门，以及优化电路的延迟和开销。
组合逻辑电路设计
组合逻辑电路设计组合逻辑电路是数字电路中的一种基本电路类型，它由逻辑门组合而成，能够实现特定的逻辑功能。
本文将探讨组合逻辑电路设计的基本原理和方法，介绍一些常见的设计技巧。
一、组合逻辑电路的基本原理组合逻辑电路是由逻辑门（如与门、或门、非门等）按照特定的逻辑关系组成的。
它的输入信号经过逻辑门的运算后，得到输出信号。
组合逻辑电路的输出完全取决于当前的输入信号，与之前的输入信号或状态无关。
因此，它是一种无记忆性的电路。
组合逻辑电路的设计需要确定输入和输出之间的逻辑关系，即真值表。
通过真值表，我们可以得到逻辑门的布尔代数表达式，进而确定电路的结构和连接方式。
常用的逻辑门包括与门、或门、非门、异或门等。
二、组合逻辑电路的设计方法1. 确定逻辑功能：根据需求确定电路应该实现的逻辑功能。
可以通过文字描述或真值表的形式进行规定。
2. 按照真值表确定布尔代数表达式：通过真值表，我们可以得到电路的逻辑关系，进而推导出逻辑门的布尔代数表达式。
例如，一个与门的真值表为：| 输入A | 输入B | 输出 ||------|------|-----|| 0 | 0 | 0 || 0 | 1 | 0 || 1 | 0 | 0 || 1 | 1 | 1 |由此可得与门的布尔代数表达式为：输出 = A·B。
3. 设计逻辑门电路：根据上一步得到的布尔代数表达式，选择适当的逻辑门进行组合设计。
将逻辑门按照表达式和电路的连接关系进行布局。
4. 优化电路结构：对电路进行优化，以减少逻辑门的数量和延迟。
常见的优化技术包括代数化简、费诺定理、卡诺图等。
5. 进行验证和仿真：使用逻辑仿真软件对设计的电路进行验证和调试。
通过输入不同的信号组合，检查输出是否符合预期结果。
三、组合逻辑电路的设计技巧1. 使用多级逻辑门：为了减少电路的延迟和功耗，可以使用多级逻辑门的方式来实现复杂的逻辑功能。
将多个逻辑门级联，形成一个级性结构。
2. 使用寄存器：当需要存储中间结果时，可以使用寄存器来保存数据。
组合逻辑电路的分析方法
组合逻辑电路的分析方法
1．组合逻辑电路的特点
组合逻辑电路是数字电路中最简单的一类逻辑电路， 其特点是功能上无记忆，结构上无反馈。即电路任一 时刻的输出状态只决定于该时刻各输入状态的组合， 而与电路的原状态无关。
2．组合逻辑电路的分析方法
组合逻辑 电路
化简
变换
逻辑表达式
最简表达式
真值表
逻辑功能
例8：组合电路如下图所示，分析该电路的逻辑功能。
&
A B
&P
&
≥1 L
C
&
解：（1）由逻辑图逐级写出逻辑表达式。为了写表达式方便，借助
中间变量P。
P ABC
F AP BP CP
AABC BABC C ABC
（2）化简与变换：F ABCA B C ABC AБайду номын сангаас B C ABC ABC
电子技术基础与技能
分析逻辑功能：当A、B、C三个变量不一致时，电路输出为“1”，所以这个 电路称为“不一致电路”。
3．组合逻辑电路的设计方法
组合逻辑电路的设计一般应以电路简单、所用器件最少为目标，并尽 量减少所用集成器件的种类，因此在设计过程中要用到前面介绍的代
数法和卡诺图法来化简或转换逻辑函数。
化简
实际逻辑 问题
真值表
逻辑表达式
变换 最简（或最 合理）表达式
逻辑图
例9：设计一个三人表决电路，结果按“少数服从多数”的原则决定 。
解：这个电路实际上是一种3人表决用的组合电路。其逻辑功能为： 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 只要有2票或3票同意，表决就通过。
组合逻辑电路的分析与设计
数字电路系统分为两大类：
组合逻辑电路、时序逻辑电路。
组合逻辑电路：是指电路的输出只与当时的输入有关，而与电路 以前的状态无关。
时序逻辑电路：指电路的输出不仅与当时的输入有关，还与电路 以前的状态有关。
特点：
1、电路中不存在输出到输入的反馈网络，因此输出状态不影响 输入状态。
设计任务：根据给定要求的文字描述或逻辑函数，在特定条件下 ，找出用最少的逻辑门来实现给定逻辑功能的方案，并画出逻辑 电路图。
组合电路是由各种单元门电路组成，它的设计步骤：
（1）、根据逻辑功能的要求，列出输入和输出变量的真值表； （2）、由真值表列出逻辑函数表达式； （3）、将逻辑函数式进行化简或变换，得到所需的最简表达式
有三个信号输入端：A、B、C，共有八种不同的组合；对应8个输 出号信端 (低电平有效)：Y0、Y1、Y2……Y7；
另外，还有3个译码使能控制信号(为增强译码器的功能)：G1、 G2A、G2B；当G1为1，且G2A、G2B均为0 时，译码器处于工作状态( 即选通)， 将8个三位二进制代码转成相应的8个输出(注意：输出 为低电平有效，即Y=0)。而对于这三者的其它状态，译码器均处 于非工作状态。
输入
输出
G1 G2A G2B C B A Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7
× 1 ×××× 1 1 1 1 1 1 1 1 ×× 1 ××× 1 1 1 1 1 1 1 1 0 ××××× 1 1 1 1 1 1 1 1 10000001111 111 10000110111 111 10001011011 111 10001111101 111 10010011110 111 10010111111 011 10011011111 101 10011111111 110
四章组合逻辑电路的分析与设计
30
根据题意，写真值表
A
B
C
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
F 0 0 0 1 0 1 1 1
31
3. 画出卡诺图，化简函数：
BC A 00 01 11 10
BC
00 0 1 0
10 1 1 1
AB
AC
F AB BC CA
32
4. 根据逻辑表达式画出逻辑图。
S AB AB A B C AB
16
逻辑图
A B
=1 S
&
C
中规模集成 逻辑符号
A
半
S
加
B
器C
17
（2）全加器：
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：
A 器全 F
B
加
Ci
Co
18
双全加器SN74LS183的管脚图 Ucc 2A 2B 2Ci 2Co 2F 14
40
三、中规模集成（MSI）组合电路
41
常用MSI组合 逻辑器件：
☆ 编码器 ☆ 译码器 ☆ 数据选择器
（MUX）
☆ 数据分配器 ☆ 数码比较器 ☆ 加法器减法器
42
一、 译码器
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 路输出的某种状态相对应。
☆ 二进制译码器
26
组合电路分析的总结
「组合逻辑电路分析和设计」
「组合逻辑电路分析和设计」组合逻辑电路分析和设计是计算机科学与工程领域中的重要内容。
本文主要从以下几个方面来进行阐述和介绍。
首先，组合逻辑电路是由与门、或门、非门等基本逻辑门按照一定规则组合而成的电路。
相比于时序逻辑电路，组合逻辑电路没有时钟信号的影响，其输出仅取决于输入。
因此，组合逻辑电路的分析和设计相对较为简单。
组合逻辑电路的分析主要涉及输入与输出之间的逻辑关系。
通过给定的真值表或逻辑函数，可以根据组合逻辑电路的输入和输出关系，推导出电路的逻辑表达式。
例如，对于一个4输入与门，当且仅当所有的输入都为1时，输出才为1、通过对输入和输出进行逻辑运算，可以得到逻辑表达式为Y=A*B*C*D。
组合逻辑电路的设计是根据给定的逻辑关系，构造出满足要求的电路结构。
设计的过程主要包括确定逻辑门的类型和数量，以及逻辑门之间的连接方式。
通过逻辑门的级联、并联、或者反馈连接，可以实现各种复杂的逻辑功能。
组合逻辑电路的设计通常采用两种方法：卡诺图和最小项拓展。
卡诺图是一种图形化的方法，将真值表中的1所对应的位置连接起来，形成一个矩形或者一组矩形。
通过对卡诺图进行化简和合并，可以得到最简化的逻辑表达式。
最小项拓展方法则是将逻辑关系转化为多个最小项的组合。
通过对最小项进行合并和优化，可以得到最简化的逻辑电路。
在实际的组合逻辑电路设计中，还需要考虑一些逻辑优化的技巧。
例如，引入分立的反相器可以简化逻辑表达式，减少逻辑门的使用数量。
另外，使用触发器可以引入时序逻辑，实现更复杂的功能。
总之，组合逻辑电路分析和设计是计算机科学与工程中非常重要的内容。
通过对组合逻辑电路的分析，可以得到逻辑表达式；通过对组合逻辑电路的设计，可以构造出满足需求的电路结构。
熟练掌握组合逻辑电路的分析和设计方法对于计算机科学与工程专业的学生来说是非常重要的。
组合逻辑电路的分析方法和设计方法--教案
N个变量2n种输入组合
（3）分析逻辑功能
分析真值表（结论用真值表进行检验）
（4）例题分析
2、基本设计方法
（1）分析设计要求，列出真值表
输入变量与输出变量的关系
逻辑赋值（0或1）
（2）根据真值表写出逻辑函数表达式
真值表转逻辑函数表达式
（3）对输出逻辑函数进行化简
代数法
（4）根据最简逻辑函数式画逻辑图
课堂教学教案
授课章节名称
2.1 组合逻辑电路的分析方法和设计方法
课型
新授
授课日期
2013年3月26日 第6周
课时数
3
教学目标
知识：了解逻辑电路的分析方法和设计方法
能力：能够分析简单逻辑电路
情感：培养学生认真细致的学习态度
教学重点
逻辑电路的分析方法
教学难点
逻辑电路的设计
教学方法
讲授、讨论、练习、ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ组合作、习题法
教 学 资 源
多媒体课件
课外作业
P86 2.1
教 学 后 记
教学实践
教学环节与主要教学内容
具体教学目标
教学活动
一、复习引入
1、真值表转换成逻辑表达式的步骤
2、逻辑表达式转换为真值表的方法
3、门电路符号
二、新课学习
1、基本分析方法
（1）根据给定的逻辑电路写出输出逻辑函数式
逻辑电路转换成逻辑表达式
逻辑表达式化简
逻辑函数转逻辑图
（5）例题讲解
三、总结
熟练进行不同表达式间的转换
掌握逻辑电路基本分析方法
了解逻辑电路基本设计方法
教师提问
学生回答
教师总结
组合逻辑电路的分析和设计方法
R
A
G
Z
根据题意可列出真值表
例4.2.2的逻辑真值表
R 0 0 0 0 1 1 1 1
A 0 0 1 1 0 0 1 1
G 0 1 0 1 0 1 0 1
Z
2.逻辑函数式
0
0
0
3.选定器件类型为小规模集成门电路。
转换为与非-与非式
化简逻辑函数。
5.画出逻辑电路图。
分析下图电路的逻辑功能，指出其用途。
例：
三个输入变量A、B、CI
两个输出变量S、CO
①列写输出变量函数表达式
解： 写出函数最简表达式 列出逻辑真值表
0 0 0 0
0 0 0 0
0 0 0 0
0 0 0 0
0 0 0 0
④电路的逻辑功能
A 0 0 0 0 1 1 1 1
输出与输入之间的逻辑关系可表示为:
或写成向量的形式:
输入变量
输出变量
组合逻辑 电路
组合逻辑电路的框图
…
…
结构上特点：不含记忆（存储）元件
组合逻辑电路的分析方法和设计方法
组合逻辑电路的分析方法
组合逻辑电路的设计方法
组合逻辑电路的分析方法
逻辑电路图 逻辑函数式 最简 表达式 化简 从输入到输出逐级写出 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：
例4.2.2的逻辑图之一
用与-非门和反相器实现
例4.2.2的逻辑图之二
设计实现上述功能的逻辑电路。
灯亮为1，
每室分别装有A、B、C、D四个呼唤按钮，按下为1，
医院有1，2，3，4四间病室，
呼唤按钮优先级别由高到低依次为A、B、C、D，
组合逻辑电路的分析和设计方法
S F2F3
AF1 BF1
AAB B AB
AAB B AB
(A B)(A B)
2023/11/29
AB AB AB
C F1 AB AB
7
表4-2 例4-2真值表
2023/11/29
图4-2（b）逻辑图
该电路实现两个一位 二进制数相加的功能。S 是它们的和，C是向高位 的进位。由于这一加法器 电路没有考虑低位的进位， 所以称该电路为半加器。 根据S和C的表达式，将原 电路图改画成图3-2（b） 所示的逻辑图。
9
2. 组合逻辑电路设计方法举例。
例4-3 一火灾报警系统，设有烟感、温感和 紫外光感三种类型的火灾探测器。为了防止误报警， 只有当其中有两种或两种以上类型的探测器发出火 灾检测信号时，报警系统产生报警控制信号。设计 一个产生报警控制信号的电路。
2023/11/29
解：(1)分析设计要求，设输入输出变量并逻辑赋值；
2023/11/29
13
（２） 列真值表： 如表3-4所示。 表 4-4 例 4-3 的真值表
A
B
0
0
0
0
0
1
0
1
1
0
1
0
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1
1
1
1
C
Y
G
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
0
0
0
1
1
1
0
0
1
0
1
1
1
2023/11/29
14
（３） 化简: 利用卡诺图化简, 如图3.4所示可得:
组合逻辑电路的设计举例
【例4】某工厂有三条生产线，耗电分别为1号线10kW，2号线 20kW，3号线30kW，生产线的电力由两台发电机组提供，其中1 号机组20kW，2号机组40kW。试设计一个供电控制电路，根据生 产线的开工情况启动发电机，使电力负荷达到最佳配置。
①逻辑抽象，列真值表 输入变量：生产线开工情况 A、B、C表示1、2、3号生产线， 生产线开工为1，停工为0；
1 11 1 1
水面低于检测元件——高电平； 无
水面高于检测元件——低电平； 水泵供水——高电平； 水泵不供水——低电平；
关 项
0 10 1 00
1 01 1 10
（二）写出函数式，同时化简 1、填写卡诺图： BC A 00 01 11 10
00 1 0
1 1
BC MS的卡诺图 A 00 01 11 10
4、将逻辑式化简或作适当变换： ① 使用小规模集成门电路，如不限种类 时，化为最简形式；如限制种类，要 变换成与器件相适应的形式。 ② 使用中规模组件时，将函数式变换成 与组件的逻辑函数相似的形式。
5、画出逻辑电路图。
给定逻辑功能
真值表
逻辑表达式 选定设器件计类型
和数目
表达式化简或 变换
逻辑电路图
二、组合逻辑电路的设计举例
A
1A VCC 1B 4B
1Y 4A
5V 如果要求用0 与非0 门实1 现 1 0 1、将函数式01 化为11 与非11 -与01非形11式
74LS00
B ML
2A 4Y 2B 3B
2Y 3A GND 3Y
C
MS
M S约 A ML束项 B
B0C
1
1
1
0
0
A 0 BC
组合逻辑电路的分析与设计实验报告
组合逻辑电路的分析与设计实验报告实验名称：组合逻辑电路的分析与设计实验目的：通过实验了解组合逻辑电路的基本原理，掌握组合逻辑电路的分析与设计方法。
实验原理：1.组合逻辑电路：由与门、或门、非门等逻辑门电路按一定连接方式组成的电路。
2.逻辑门：与门、或门、非门是组合逻辑电路的基本构建模块，能实现逻辑运算。
-与门：只有所有输入信号都为1时，输出为1；否则输出为0。
-或门：只要任一输入信号为1时，输出为1；否则输出为0。
-非门：输入信号为1时，输出为0；输入信号为0时，输出为1实验步骤：1.分析给定的组合逻辑电路图，理清输入和输出的关系。
2.根据电路图，根据所学的逻辑门原理，推导出真值表。
3.根据真值表，使用卡诺图简化逻辑表达式，并进行逻辑代数运算，得出最简化的逻辑表达式。
4.使用逻辑表达式进行电路设计，画出电路图。
5. 使用工具软件（如LogicWorks等）进行电路模拟分析，验证电路的正确性。
6.根据实际需求，对电路进行优化设计。
实验结果与分析：1.根据给定的组合逻辑电路图，进行逻辑分析和设计，得出最简化的逻辑表达式和电路设计图。
2. 使用LogicWorks等工具软件进行模拟分析，验证电路的正确性。
3.根据分析结果，可进行电路优化设计，提高电路的性能和可靠性。
实验结论：通过本次实验，我们深入了解了组合逻辑电路的基本原理和设计方法。
通过逻辑分析和设计，我们能够得到最简化的逻辑表达式和电路设计图，并能使用工具软件进行模拟分析验证。
实验结果表明，组合逻辑电路能够实现所需的逻辑功能，并能根据实际需求进行优化设计。
组合逻辑电路的分析与设计是数字电路领域的重要工作，对于实际应用中的系统设计和实现具有重要意义。
第二章组合逻辑电路分析-含动画
普通编码器对输入信号的要求是互相排斥，优先编码器无此约束 允许多个信号同时输入，但电路只对优先级别最高的信号进行编码 【例2-6】3位二进制优先编码器的设计。 解：（1）分析设计要求
8个输入信号（I0～I7） 3个输出信号（Y2～Y0） 编码规则：用000、001、010、011、100、101、
2． 4选1数据选择器
【例2-9】4选1数据选择器的设计。 解：（1）分析设计要求 4路数 据输 入信号 （D0、D1、D2、D3） 1路输出信号（Y） 2位选择控制信号（S1、S0） S1S0＝00时，Y＝D0； S1S0＝01时，Y＝D1； S1S0＝10时，Y＝D2； S1S0＝11时，Y=D3。
一个N×N的乘法器，有两个N位的乘数输入端及2N位乘积输出。
2.2.6 乘法器
2．乘法器的实现
以 4 × 4 乘 法 器 为 例 ， 乘 法 器 的 输 入 信 号 为 被 乘 数 A（A3A2A1A0） 及 乘 数 B （B3B2B1B0），输出为乘积P（P7~P0）。
部分积的计算可通过与门（AND）实现 若要将部分积移位相加，还需要3个4位加法器进行加法运算
2.2 常用的组合逻辑电路
编码器 译码器 数据选择器 数值比较器 加法器 乘法器
2.2.1 编码器
1．编码原理
编码是指用文字、符号或数字表示特定对象的过程 编码器就是实现编码操作的电路 编码器的结构框图：
I0～Im-1对应m个需要编码的输入信号 Yn-1～Y0对应n位的编码输出 为了保证每一个输入信号都对应一个唯一的编码，n和m之间的关系 应满足关系式 2n-1＜m≤2n 设计编码器关键在于编码规则，编码规则不同，设计的结果也完全不同
2.2.5 加法器
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3.1 组合电路的基本分析方法和设计方法组合逻辑电路概述：
1. 组合逻辑电路的一般框图
A
A A 1 2
m
Li = f (A1, A2 , …, An ) (i=1, 2, …, m)
2. 结构特征:
(1)输出、输入之间没有反馈延迟通路，(2)由门电路构成，不含记忆元件。
3. 组合逻辑电路有多个输入，也可能有多个输出。
组合逻辑电路的输出，只决定于该时刻输入变量的取值组合。
3.1.1组合电路的基本分析方法
1．组合电路的基本分析方法及步骤
（1）根据逻辑图逐级写出表达式
（2）进行简化，求出函数的最简与或表达式
（3）列出真值表
（4）说明功能
2．组合逻辑电路的分析举例
例3.1 分析如下图所示逻辑电路的功能
（1）写表达式
B
AB
AB
A
X∙
=，C
XC
XC
X
Y∙
=
（2）化简
B
A
B
A
B
A
X⊕
=
+
=，C
B
A
C
X
C
X
C
X
Y⊕
⊕
=
⊕
=
+
=
（3）列真值表
（ 输入变量的取值中有奇数个1时，输出Y 为
1，否则Y 为0,电路具有奇校验功能。
（5）思考：如要实现偶校验，电路应做何改变？10输入异或能实现奇校验吗？ 例3.2 分析如下图所示逻辑电路的功能
（1）写表达式并化简
BC
AC AB AB C B A AB C B A N C
B A M ++=+⊕=∙⊕=⊕⊕=)()(
（2）列真值表，如上表。
（3M 为奇校验结果。
（4）全加器符号：
3．组合逻辑电路分析的难点在说明逻辑功能上，常见的逻辑电路功能有：奇偶校验、
数值运算（加法、减法）、数值比较、表决、编码译码等。
小 结
1．组合电路分析的本质：
给定逻辑电路图，用精练的语言描述该电路的功能。
2．组合电路分析的步骤
A B N
C
M
3.1.2 组合逻辑电路的设计方法
1．组合电路的基本设计方法及步骤
（1）①分析设计要求，确定输入和输出。
②状态赋值，即0和1表示的含义。
③列真值表，根据输入输出的因果关系列出。
（2）进行化简，求出最简与或式。
（3）转变成所需最简式（最简与非与非，或非或非等）。
（4）画出逻辑图。
2. 组合逻辑电路设计举例
例3.3 设计一个表决电路，实现功能：要求输出信号电平与三个输入信号中的多数电平一致。
（1）①分析设计要求，确定输入和输出。
输入信号是ＡＢＣ，输出是Ｙ。
②状态赋值，用0和1分别表示高电平和低电平。
③列真值表，如下表。
（2）进行化简。
卡诺图如右得： BC
AC AB
Y ++=
（3）应用异或门和与门。
BC
AC AB BC AC AB Y ⋅⋅=++=
（4）画出逻辑图，如右图。
思考：如何用最少的门电路实现组合电路？ 例3.2 试设计一个码转换电路，将4位格雷码转换为自然二进制码。
可以采用任何逻辑门电路来实现。
(1) 明确逻辑功能，列出真值表。
设输入变量为G 3、G 2、G 1、G 0为格雷码，输出变量B 3、B 2、B 1和B 0为自然二进制码。
当输入格雷码按照从0到15递增排序时，可列出逻辑电路真值表：
A B C
(2) 画出各输出函数的卡诺图，并化简和变换。
33G B = 232G G B ⊕= 1231G G G B ⊕⊕= 01231G
G G G B ⊕⊕⊕= (3) 根据逻辑表达式，画出逻辑图
3．思考讨论：如何用最少的门电路设计实现组合逻辑电路？ 小 结
组合逻辑电路设计与分析方法的区别与联系。
组合逻辑电路设计 组合逻辑电路分析
G 0
G 1 G 2 G 3 B 0
B 1
B 2
B 3。