广东海洋大学：《数字电子技术》课程教学资源（PPT课件）掌握组合逻辑电路的设计方法

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SS的门电路，则要求将逻辑式化为最简式 若用MS组合逻辑电路，则要求将逻辑式变换成所用器件的 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

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 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 4.3 组合逻辑电路的设计方法

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。 输入变量 输出 1.逻辑抽象 A B Z 三人态度为A、B、C,且1状态 0 代表同意，0状态代表不同意。 0 表决结果以Z表示，且1为提案通 0 0 过，0为未通过。 0 2.写出逻辑表达式 0 1 1 1 Z=A'BC+AB'C+ABC+ABC

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。 输入变量 输出 A B C Z 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 Z = ABC+ ABC + ABC + ABC 2. 写出逻辑表达式

3.选用小规模集成的门电路 4.化简 Z=A'BC+AB'C+ABC+ABC 用与门和或门 用与非门 Z=(AB+AC+BC)月Y =((AB)(AC)(BC)) Z=AB+AC+BC 5.画出逻辑图

Z = AB+ AC + BC (( ) ( ) ( ) ) (( ) ) =     = + +   AB AC BC Z AB AC BC Z = ABC+ ABC + ABC + ABC 3. 选用小规模集成的门电路 4. 化简 用与门和或门 用与非门 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 Y6=(AAA60'=m0 Y Y=(A2AiA0)'=m 2.写出逻辑表达式 Y Y=(AAA0)=m2 Y=(AAA0)'=m3 Z-A'BC+AB'C+ABC+ABC Y=(A2A1A)'=m4 15 Y=(A2A1Ao)'=m附 Y6=(A2AA6)'=m6 3.变换 Y=(A2AAo)=m7 Z=A'BC+AB'C+ABC+ABC -m3 ms+mo+m 气m5msm6)Y 按照上式，只需，=A、A1=B、 A A=C,并将m?mgm6m接 B 至与非门即可。 4.画出逻辑图

至与非门即可。 ，并将 、 、 、 接 按照上式，只需 、 、 ＝ ＝ 0 3 5 6 7 2 1 3 5 6 7 3 5 6 7 ( ) A C m m m m A A A B m m m m m m m m Z A BC AB C ABC ABC =     = =      + + + =  +  +  + 一、 选用译码器和门电路 1. 逻辑抽象 2. 写出逻辑表达式 3. 变换 4. 画出逻辑图 Z = ABC+ ABC + ABC + ABC 采用中规模集成的常用组合逻辑电路设计

二 选用数据选择器 1.逻辑抽象 四选 数据选择器 2.写出逻辑表达式： 地址输入《 Ao Z=A'BC+AB'C+ABC'+ABC 正常工作状态下(S), 数据输入 Sodgy Y=(AjA)Do+(AjAo)Di+(AAO)D2+(AAo)D3 3.变换： 令A1=A、A=B: Z=ABC+AB'C+AB C'+C) =(AB).0+(AB).C+(AB).C+(AB)1A B Ao 两式对照，则得到D=0、 0 Z D1=C、D2=C、D3=1即可。 00 4.画出逻辑图

1 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 ） D3 Y (A A ） D （A A ） D （ A A ） D （ A A 正常工作状态下（S＝1）， =   +  +  + D C、 D C、 D 1即可。 两式对照，则得到D 0 、 ＝ (A B ) 0 (A B ) C ( AB ) C (AB)1 Z A B C AB C AB(C C ) 令 A A、 A B ： 1 2 3 0 1 0 = = = =    +   +   +  =  +  +  + = = 二、选用数据选择器 1. 逻辑抽象 2. 写出逻辑表达式： Z=A’BC+AB’C+ABC’ +ABC 3. 变换： 4. 画出逻辑图

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. 摄赖耧辍餐異螂樊杂：直到刘分为能够实现的、 实现方式 1. 复向不劣稷墨辏蹩隽售望餮辈行枝块的划分和 2.自底向上：力图将电路划分成已经有的电路模块（标准 集成器件)

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 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 19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。 解： 客房服务呼叫系统 10线-4线优先编码器 代码转换电路 数字显示电路 Kg 七段显示译码器 驱动电路 七段数码显示器

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。 客房服务呼叫系统 10线-4线优先编码器 代码转换电路 数字显示电路 七段显示译码器 驱动电路 七段数码显示器 …… K1 K9 解：

U2:A U8:A 0 U7:B K9 74LS1 8 U2:8B U6:D ◆ U1 U6 4 K6 6 SPST U2:C SW-SPST U2-D 1 器 4·△ U6A U5:A 优先编码器 代码转换电路 七段显示数码 译码驱动显示 器 电路电路

1 11 2 12 3 13 4 1 5 2 6 3 7 4 8 5 9 10 Q0 9 Q1 7 Q2 6 Q3 14 U1 74LS147 A 5 QA 11 B 1 QB 10 C 2 QC 9 D 4 QD 8 B I 3 QE 6 QF 13 QG 12 U3 74LS49 12345678 RP1 300 K1 SW -SPST K2 SW -SPST K3 SW -SPST K4 SW -SPST K5 SW -SPST K6 SW -SPST K8 SW -SPST K9 SW -SPST K7 SW -SPST 1 2 U2:A 74LS04 3 4 U2:B 74LS04 5 6 U2:C 74LS04 13 12 U2:D 74LS04 1245 6 U4:A 74LS20 12 13 12 U5:A 74LS10 12 3 U6:A 74LS00 45 6 U6:B 74LS00 109 8 U6:C 74LS00 345 6 U5:B 74LS10 9 10 11 8 U5:C 74LS10 12 13 12 U7:A 74LS10 13 12 11 U6:D 74LS00 12 3 U8:A 74LS00 345 6 U7:B 74LS10 优先编码器 代码转换电路 七段 译码器 显示 驱动 电路 数码 显示 电路

4.4组合逻辑电路中的竞争一冒险现象 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” 二、只要存在输入信号的竞争，就有可能产生输出尖 峰脉+照古：肱产种现象称为“竞争一冒哈” A 现象 8D-y 0 B 0 B 0 (a)与门电路的竞争-冒险现象 (b)或门电路的竞争-冒险现象 AA'型(1型)冒险 A+A'型(0型)冒险

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” 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。 AA’型(1型)冒险 A+A’型(0型)冒险

消除竞争一冒险现象的方法 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。 B

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