第二章 组合逻辑电路分析-含动画-new

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第二章 组合逻辑电路分析

广东工业大学计算机学院

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本章内容数字逻辑电路分为两大类

组合逻辑电路(简称组合电路) 时序逻辑电路(简称时序电路)

2.1 概述

组合电路的特点 、分析方法 、设计方法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 2.3 组合逻辑电路的时序分析 波形图 ，时序分析 ，竞争冒险2

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2.1 概述

I0、I1、……In-1:输入逻辑变量 Y0、Y1、……Ym-1:输出逻辑变量

输出变量与输入变量的逻辑关 系可以用一组逻辑函数表示：

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2.1.1 组合电路的特点

逻辑功能上的特点

任意时刻的电路输出，仅取决于该时刻各个输入 变量的取值，与电路原来的工作状态无关。

电路结构上的特点

电路中输出到输入之间无反馈连接。

电路由逻辑门组成，不包含任何可以存储信息的 具有记忆功能的逻辑元器件。

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2.1.2 组合电路的分析方法分析方法

分析步骤：

(1)根据给定的逻辑电路，写出输出函数的逻辑表达式 (2)进行表达式的变换及化简

(3)根据表达式列出真值表(4)对给定电路的功能进行逻辑描述

分析举例

【例2-1】 【例2-2】

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2.1.2 组合电路的分析方法【例2-1】分析如图所示的组合逻辑电路，并说明其功能。

(4)电路功能逻辑描述：

当输入变量A、B取值相同时， 输出变量Y的值为0,当A、B 取值不同时，Y的值为1。该 电路实现了“异或”逻辑功能。

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2.1.2 组合电路的分析方法【例2-2】分析如图所示电路，说明其功能。

(4)电路功能逻辑描述：

当输入变量A、B、C取值一致时，输出变量Y 的值为1,当A、B、C取值不完全一致时，Y的 值为0。该电路实现了测试输入信号是否一致的逻辑功 能，当输出为1时，表明三个输入信号完全一 致。具有这种功能的电路被称作“符合”电路。7

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2.1.3 组合电路的设计方法设计方法

设计步骤 ：

(1)列功能表：分析设计要求，进行逻辑抽象 (2)列真值表：定义输入及输出变量，对各输入、输出信号的状态 进行赋值(根据功能表中的因果关系，用0和1表示有关状态)

(3)根据真值表写出逻辑表达式并进行化简，得到最简与或式(4)根据所选择的门电路的类型，变换最简表达式，以便用所选择 的门电路实现 (5)根据逻辑表达式画出逻辑电路图

设计举例

【例2-3】

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2.1.3 组合电路的设计方法【例2-3】设计一举重比赛的裁判表决 电路。举重比赛有三名裁判，以少 数服从多数的原则确定最终判决。(2)列真值表

设定变量：用A、B、C三个变量作为 输入变量分别代表裁判1、裁判2、裁

判3,用Y代表最终判决结果。 状态赋值：对于输入变量的取值，用 0表示失败，用1表示成功；对于输出 值，用0表示失败，用1表示成功。

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2.1.3 组合电路的设计方法(4)变换表达式 使用与门和或门可实现用最简与或式所表示的逻辑关系 如果要用与非门实现该逻辑关系，可将最简与或式变 换成最简与非-与非式：

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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

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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12

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2.2.1 编码器2.二进制普通编码器用n位二进制代码对m=2n个信号进行编码的电路称为二进制编码器。 普通编码器：输入信号为一组 互相排斥 的输入信号 优先编码器 在任何时刻，不允许两个或两个以上的输入信号同时出现 【例2-4】3位二进制普通编码器(8-3普通编码器)的设计。 解：(1)分析设计要求 输入信号有23=8个，输出3位二进制代码。 编码规则：用000、001、010、011、 100、101、110、111八个编码 分别表示输入信号I0、I1、……I7。

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2.2.1 编码器

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2.2.1 编码器

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2.2.1 编码器3.二—十进制编码器

实现将十进制数0~9转换为二进制代码

在设计二—十进制编码器前首先要选择编码规则

【例2-5】8421BCD码编码器的设计。 解：(1)分析设计要求 10个输入(I0~I9)、4个输出(Y3~Y0)的组合逻辑电路。