第二章 组合逻辑电路分析-含动画VIP免费

第二章组合逻辑电路分析广东工业大学计算机学院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2.1概述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：I0、I1、……In-1：输入逻辑变量Y0、Y1、……Ym-1：输出逻辑变量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。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】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。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。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】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。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：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2.2.1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。2.2.1编码器2.2.1编码器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。2.2.1编码器4．优先编码器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...