组合逻辑电路

第三章组合逻辑电路

教学要求：

熟练掌握逻辑电路的一般分析方法和设计方法；

理解所述常用的组合逻辑电路的原理、特点和使用方法；

掌握用 MSI 器件，如译码器、数据选择器等设计组合逻辑电路；

了解组合逻辑电路的竞争—冒险现象。

教学重点：

组合逻辑电路的一般分析方法。

组合逻辑电路的和设计方法。

3.1 概述

组合逻辑电路：在任何时刻的输出状态只取决于这一时刻的输入状态，而与电路的原来状

态无关的电路生活中组合电路的实例（电子密码锁，银行取款机等）

电路结构：由逻辑门电路组成。

电路特点：没有记忆单元，没有从输出反馈到输入的回路。

3.2 组合逻辑电路的分析方法和设计方法

3.2.1 组合逻辑电路的分析方法

提问： 1. 描述组合逻辑电路逻辑功能的方法主要有？（逻辑表达式、真值表、卡诺图和

逻辑图等。）

2. 各种表示法之间的相互转换？

组合逻辑电路的分析与设计相当于是各种表示法之间的相互转换。

一、基本分析方法

分析：给定逻辑电路→ 逻辑功能。

步骤：

1 ．给定逻辑电路→ 输出逻辑函数式

一般从输入端向输出端逐级写出各个门输出对其输入的逻辑表达式，从而写出整个逻辑电

路的输出对输入变量的逻辑函数式。必要时，可进行化简，求出最简输出逻辑函数式。

2 ．列真值表

将输入变量的状态以自然二进制数顺序的各种取值组合代入输出逻辑函数式，求出相应的

输出状态，并填入表中，即得真值表。

3 ．分析逻辑功能

通常通过分析真值表的特点来说明电路的逻辑功能。

二、分析举例

[ 例 3.2.1] 分析逻辑电路的功能。

解：分析步骤

（ 1 ）输出逻辑函数表达式（逐级写，并且变成便于写真值表的形式）

（ 2 ）列真值表。将 A 、 B 、 C 各种取值组合代入式中，可列出真值表。

（ 3 ）逻辑功能分析。

由真值表可看出：在输入 A 、 B 、 C 三个变量中，有奇数个 1 时，输出 Y 为 1 ，否

则 Y 为 0 ，因此，图3.2.1电路为三位判奇电路，又称为奇校验电路。

3.2.2 组合逻辑电路的设计方法

一、基本设计方法

设计：设计要求→ 逻辑图。

步骤（与分析相反） :

1 ．分析设计要求→ 列真值表根据题意设输入变量和输出函数并逻辑赋值，确定它们相

互间的关系，然后将输入变量以自然二进制数顺序的各种取值组合排列，列出真值表。

2 ．根据真值表→ 写出输出逻辑函数表达式

3 ．对输出逻辑函数进行化简代数法或卡诺图法

4 ．根据最简输出逻辑函数式→ 画逻辑图。最简与一或表达式、与非表达式、或非表达

式、与或非表达式、其它表达式

二、设计举例

1 ．单输出组合逻辑电路的设计

［例 3.2.2 ］设计三人表决电路（A 、B 、C ）。每人一个按键，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，否则不亮。

1. 首先指明逻辑符号取“ 0 ” 、“ 1 ” 的含义。三个按键A 、B 、C 按下时为“

1 ” ，不按时为“ 0 ” 。输出量为F ，多数赞成时是“ 1 ” ，否则是“ 0 ” 。

2. 根据题意列出逻辑状态表。

逻辑状态表

3. 画出卡诺图：用卡诺图化简

F=AB+BC+CA

4. 根据逻辑表达式画出逻辑图

请让同学们在课堂上用与非门实现此电路

2 ．多输出组合逻辑电路的设计

［例 3.2.3 ］设计一个故障指示电路，具体要求为：

（ 1 ）两台电动机同时工作时，绿灯亮；

（ 2 ）一台电动机发生故障时，黄灯亮；

（ 3 ）两台电动机同时发生故障时，红灯亮。

解：1. 设定A 、B 分别表示两台电动机这两个逻辑变量，F 绿、F 黄、F 红分别表示绿灯、黄灯、

红灯；且用0 表示电动机正常工作， 1 表示电动机发生故障； 1 表示灯亮，0 表示灯灭。

2. 建立真值表：按设计要求可得表

3.2.3 所列的真值表

表３.２.３

3. 根据真值表求得输出逻辑函数的表达式

4 . 化简上述逻辑函数表达式，并转换成适当的形式。

由于上述逻辑函数的表达式都是最简了，所以不用再化简。

5. 根据逻辑函数表达式画出逻辑电路图，如图 3.2.3 所示。

图3.2.3

3.3.1 二进制编码器

一、二进制编码器：用 n 位二进制代码对个信号进行编码的电路。

二、电路图：所下图所示为 3 位二进制编码器。

输入： I 0～ I 7为 8 个需要编码的信号

输出： Y 2、 Y 1、 Y 0为三位二进制代码

由于该编码器有 8 个输入端， 3 个输出端，故称 8 线一 3 线编码器。

图3.3.1 三位二进制编码器

三、输出逻辑函数

提问：为什么 I 0未画在图中，且未出现在表达式中？

或者：一般编码器输入的编码信号为什么是相互排斥的？

编码器在任何时刻只能对一个输入信号进行编码，不允许有两个或两个以上的输入信号同

时请求编码，否则输出编码会发生混乱。这就是说， I 0、 I 1……I 7这 8 个编码信

号是相互排斥的。在 I 1～ I 7 为 0 时，输出就是的编码，故未画。

四、真值表。