实验7 组合逻辑电路应用
一、实验目的
1.掌握SSI组合逻辑电路的设计流程和方法；
2.掌握SSI组合逻辑电路的分析方法；
3.能用基本的门电路芯片设计出符合要求的电路，并对其功能进行验证；
4.了解排除组合逻辑电路故障的一般方法；
5.学会用Multisim仿真软件辅助设计电路。
二、实验任务（建议学时：2学时）
基本实验任务(利用提供的芯片完成设计，要求设计所用的芯片种类和数量最少)
1.三个开关控制一盏灯。
设计一个三室一厅卫生间照明控制电路，要求分别安装在三个卧室的开关A、B、C都能独立控制灯Y的亮、灭。
2.设计一个四人表决器。
当对表决事件表示同意的人数≥3人时表决有效，指示灯点亮。
3.设计一个用电超载报警电路。
现有三个用电设备，其电功率分别为200W、350W、300W。要求当总用电量超过500W 时报警灯立即点亮。
4.设计一个水泵控制电路。
有一水箱有大小两台水泵M L和M S供水，如图2-1所示。水箱中设置了3个水位检测元件Ａ、Ｂ、Ｃ。水位低于检测元件时，检测元件给出高电平；水面高于检测元件时，检测元件给出低电平。现要求当水位超过Ｃ点时两水泵停止工作；水位低于Ｃ点而高于Ｂ点时M S 单独工作；水位低于Ｂ点而高于Ａ点时M L单独工作；水位低于Ａ点时M L和M S同时工作。
图2-1
扩展实验任务（电类本科生必做，任选一个）
1.设计一个交通灯工作状态监视电路。
路口红、绿、黄三种颜色交通灯分别表示车辆“停止”、“通行”、“缓行”三种行车状态。正常情况下，任何时刻同一方向有且只有一盏灯被点亮，且不能全灭，否则被认为交通灯系统发生故障。一旦系统发生故障，要求点亮“交通灯工作状态”报警灯。(利用提供的芯片完成设计，要求设计所用的芯片种类和数量最少)
2.设计一个4位数字密码锁。
该锁具有ＡＢＣＤ四个输入端和一个开锁控制信号输入端Ｅ，开锁代码自定义（如
0101）。当ＡＢＣＤ四个输入代码与自定义的开锁代码一致时，按下开锁键(Ｅ=１)，锁打开(Ｙ=１)；否则电路发出报警信号(Ｚ=１)。(利用提供的芯片完成设计，要求设计所用的芯片种类和数量最少)
三、实验原理
的输出信号仅取决于该时刻的输入信号，而与信号
作用前电路原来所处的状态无关。
2．组合逻辑电路的设计：是根据实际问题的
逻辑关系，设计出能够实现相应功能的逻辑电路。
组合逻辑电路设计的一般方法和步骤（流程如图
2-2所示）：
1）对实际问题进行逻辑抽象，定义输入、输
出逻辑变量（定义时应注意：①只有具有二值性的
命题才能定义输入或输出逻辑变量；②逻辑变量取
1值的含义必须表达清楚）；
2）列写真值表；
3）进行逻辑化简、变换(逻辑代数或卡诺图)
并写出逻辑表达式；
4）画出逻辑图；
5）逻辑功能验证，如不符合要求，则需要对
1）—4）步进行检查和调整，直至实现要求的逻辑功能。
需要说明的是：组合逻辑电路的设计通常是假定所有逻辑器件对信号的传递不产生延迟的情况下进行的。但实际上信号在导线和器件中传递时都会存在延迟现象，延迟时间长短与器件的工艺水平、器件规模的大小、电路布局、布线长短（高速数字电路中元件布局、布线工艺对信号的延迟影响特别显著）等众多因素相关。按照理想情况下设计出来的组合逻辑电路有可能会出现冒险现象，这会直接影响电路逻辑功能的可靠性和稳定性，应针对冒险现象采取相应措施予以消除。
3．判断组合逻辑电路中是否存在冒险现象的方法一般有：
1）逻辑代数法：一般输出端的逻辑状态函数在一定条件下若能够简化为F=A+A＇或者F=A?A＇的形式，则可断定电路存在冒险现象。
2）逐级真值表法：若单输入变量的大规模电路，采用逐级列出电路真值表，并找出那些门的输入信号会发生竞争，再判断是否会在电路的输出端产生干扰脉冲。这种方法只适用于输入变量为一个的情况，其局限性很大。
3）卡诺图法：在多个输入变量的情况下，判断两个以上的变量同时改变时，电路是否存在冒险现象。方法是：将逻辑函数化为最小项之和的形式，得出该逻辑函数卡诺图。若卡诺图中存在两个相切但不想交的圈（可以是“1”构成的圈，也可以是“0”构成的圈），则
电路会产生冒险现象。
4．组合逻辑电路的测试方法分静态和动态测试。
静态测试：指根据真值表依次改变各输入变量，观察其输出状态变化情况是否与真值表一致。
动态测试：指各输入端接入规定的脉冲信号，用示波器观察各输出端信号，分析是否存在干扰脉冲（冒险现象），电路的逻辑功能是否与真值表一致。
5．当设计出一个组合电路，安装后应首先进行静态测试，也就是用逻辑开关按真值表依次改变输入量，验证其逻辑功能。然后再进行动态测试，观察是否存在冒险。如果电路存在险象，但不影响下一级电路的正常工作，就不必采取消除险象的措施；如果影响下一级电路的正常工作，就要分析险象的原因，然后根据不同的情况采取措施加以消除。
消除冒险现象的方法：
1）接入滤波电路：输入端并接一个很小的滤波电容C（一般为几十皮法左右），能把尖峰脉冲幅度消减到门电路的阈值电压以下。
2）引入选通脉冲：对输出引入选通脉冲信号，避开冒险现象。
3）修改逻辑设计：在逻辑函数化简选择乘积项时，按照判断组合电路是否存在竞争冒险的方法，选择使逻辑函数不会使逻辑函数产生竞争冒险的乘积项。也可采用增加冗余项方法。
6．组合逻辑电路分析：是根据所给定的组合逻辑电路找出输入与输出之间的逻辑关系。
分析的步骤：
1）已知逻辑图写出表达式；2）进行逻辑化简或变换；
3）列写真值表；4）根据真值表判断逻辑功能。
设计举例：
在举重比赛中，有两名副裁判，一名主裁判。当两名以上裁判（必须包括主裁判在内）认为运动员上举杠铃合格，按动电钮，裁决合格信号灯亮，试用与非门设计该电路。
设计步骤：Array 1）逻辑抽象：设主裁判为变量A，副裁判分别为B和C；按电钮为1，不
按为0。表示成功与否的灯为Y，合格为1，否则为0。
2）列出真值表：
3）根据真值表写出逻辑函数表达式。
4）根据题目要求用与非门实现该逻辑功能，利用卡诺图化简，如图2-3
所示。
5）根据最简表达式画出逻辑图，如图2-4所示。
6）功能验证。
静态测试：选择器件搭接实际电路，根据真值表依次改变输入变量，测试其输出状态是否与真值表一致，验证其逻辑功能。
动态测试：检测电路是否存在冒险现象，若存在且对后级电路产生影响，则采取相应措施对其进行消除。
四、实验预习
1．上网查阅设计相关芯片的参数手册文档PDF，熟悉各集成电路芯片的引脚排列及功能，将每个集成电路芯片的引脚排列图画出，并列出相应的引脚功能表。
2．完成所有基本任务和一个必选扩展任务的设计过程，包括逻辑抽象、列真值表、写出逻辑表达式、列写卡诺图化简或逻辑函数化简过程、写出符合要求的逻辑函数表达式、画出相应的逻辑电路图（提示：可借助Multisim中的Logic Converter—逻辑转换器工具完成真值表列写、化简逻辑表达式、生成逻辑电路图等设计内容，这样可以大大缩短设计时间，提高设计效率）。
3．在Multisim仿真软件中对设计的电路进行仿真、调试、修改直至电路逻辑功能符合设计要求，根据最终调整后的仿真电路，用规定的器件画出实验电路接线图。
4．列出设计用的芯片型号及数量列表。
五、实验器材
1．数字电路实验箱
2．数字万用表
3．集成电路芯片
1）74LS00 2只；2）74LS04 1只
3）74LS08 2只
4）74LS32 1只
5）74LS86 1只
六、实验内容与步骤
（一）基本实验任务
1.三个开关控制一盏灯。
按预习设计好的逻辑电路进行电路接线，三个控制开关A、B、C分别用三个逻辑开关代替；灯Y用发光二极管D1（逻辑状态指示灯）代替。发光二极管的亮、灭代表灯Y的亮、灭。根据真值表对所设计的电路进行静态测试，画出每个电路对应的状态表（自拟），记录测试结果。
2．四人表决器。
按预习设计好的逻辑电路进行电路接线，四个人A、B、C、D分别用四个逻辑开关代替；电路输出端接发光二极管D1（逻辑状态指示灯）。只有当四个逻辑开关中的三个或三个以上置“1”时，发光二极管点亮，表示表决通过，否则不通过。根据真值表对所设计的电路进行静态测试，画出每个电路对应的状态表（自拟），记录测试结果。
3．用电超载报警电路。
按预习设计好的逻辑电路进行电路接线，三个负载分别用三个逻辑开关代替；输出端接发光二极管D1（逻辑状态指示灯）代替报警指示灯。当逻辑开关置“1”，表示相应的负载接入线路；如接入线路的总功率没有超过500W，则报警灯为熄灭状态，否则报警灯点亮。根据真值表对所设计的电路进行静态测试，画出每个电路对应的状态表（自拟），记录测试结果。
4．水泵控制电路。
按预习设计好的逻辑电路进行电路接线，三个水位传感器A、B、C分别用三个逻辑开关代替；两输出端分别接两个发光二极管D1、D2（逻辑状态指示灯）代表水泵M L和M S。灯亮表示对应的水泵启动工作，灯灭表示对应的水泵不工作。根据真值表对所设计的电路进行静态测试，画出每个电路对应的状态表（自拟），记录测试结果。
（二）扩展实验任务
1. 交通灯工作状态监视电路。
按预习设计好的逻辑电路进行电路接线，红、绿、黄三个灯分别用三个逻辑开关代替；逻辑开关置“1”表示相应的交通灯点亮，否则表示熄灭。输出端接发光二极管D1（逻辑状态指示灯）代表状态监视报警灯，发光二极管亮表示交通灯系统存在故障，灯灭表示交通灯系统工作正常。根据真值表对所设计的电路进行静态测试，画出每个电路对应的状态表（自拟），记录测试结果。
2. 4位数字密码锁。
按预习设计好的逻辑电路进行电路接线，四位密码输入A、B、C、D及开锁信号E分别用五个逻辑开关代替；电路两个输出端接分别至两个发光二极管D1、D2（逻辑状态指示灯），D1亮表示正常开锁，D2亮表示报警信号Z=1。根据真值表对所设计的电路进行静态测试，画出每个电路对应的状态表（自拟），记录测试结果。
七、注意事项
1. 实验电路连线事先用万用表“二极管”挡进行检测，保证连接电路的连线完好，无
抽芯现象。
2. 注意集成芯片在集成芯片插座上的安装方向不要弄反，器件和连线要插牢，正式连
接实验线路前，必须对所用芯片进行逻辑功能的验证，保证接入电路的芯片功能完好。
3. 仔细核对芯片各引脚功能，先将芯片的电源引脚和地引脚分别接至5V正、负极上，
其余引脚也不能接错。
4. 芯片输出端不允许并联使用（非OC门），更不允许直接接地或接电源。
5. 为了提高电路的抗干扰能力，电路中多余输入端最好不要悬空。
6. 实验中，必须遵循“先连线后通电，先断电后拆线”的操作原则，严禁带电操作。
八、实验报告要求
1．写出每个设计任务所需的完整步骤，画出逻辑电路图，自拟测试表格并填写。
2．检测组合逻辑电路是否存在冒险现象的方法有哪些？。
3．组合逻辑电路的测试方法有哪些，如何消除对电路有影响的冒险现象。
组合逻辑电路的应用 1.实验目的 （1）初步学会组合逻辑电路的设计方法，设计3人表决器及路灯控制电路。 （2）测试所设计电路的逻辑功能。 （3）学会合理布局、布线技巧，提高检查线路与排除故障的能力。 2.实验预习要求 （1）复习组合逻辑电路的设计方法，认真预习以下的实验内容和步骤。 （2）用与非门设计3人表决器电路。 （3）用异或门及与门设计路灯控制电路。 （4）利用EDA软件对路灯控制电路进行仿真。 3.实验原理 组合逻辑电路的设计方法大致归纳如下： （1）进行逻辑抽象 ①根据设计要求，确定输入、输出信号及它们之间的因果关系； ②设定变量，用英文字母加以表示； ③状态赋值，即用“0”或“1”表示信号的状态； ④列真值表，把变量的各种取值和相应的函数值列表。 （2）进行化简及转换函数式 ①用卡诺图法或代数法化简，得函数表达式； ②根据实验室具有的门电路元件情况，将表达式转换成相应逻辑的最简函数式。（3）画逻辑电路 设计时应本着电路结构最简单、使用器件最少的原则。 4.实验参考电路 74LS20是4输入双与非门集成块，管脚排列见图1。74LS00是2输入四与非门集成块，管脚排列见图2。74LS86是2输入四异或门集成块，管脚排列见图3。 图1 74LS20管脚排列图2 74LS00管脚排列
图3 74LS86管脚排列 内容和步骤 5.实验 实验内容和步骤 （1）用与非门设计一个3人表决器，逻辑功能是3人表决，有2人或3人赞成时，表决通过，否则不通过。应用一片74LS20和一片74LS00集成块实现。 ①按题意确立输入、输出变量。设A、B、C为3人的输入变量，赞成为“1”，反对为“0”；Y为表决结果的输出变量，通过为“1”，不通过则为“0”。 ②列出真值表，填入表1中。 的真值表 和功能测试表 真值表和功能测试表 表1 表决器 表决器的 输入输出实测电路输出 A B C Y Y ③写出逻辑表达式： Y= ④卡诺图化简后： Y= ⑤化为与非形式： Y= ⑥根据简化了的逻辑表达式，画出逻辑电路图。 ⑦按图接线，A、B、C端接“0”或“1”逻辑按钮，Y接到发光二极管或电平显示装置上。 ⑧测试表决器的功能，并填入表1中的最右面一列。
组合逻辑电路在实际中的应用 摘要：组合逻辑电路是数字系统中数字电路的一个主要组成部分之一, 功能繁多, 使用非常广泛, 可以直接用小规模、中规模或大规模集成电路实现任何一个组合逻辑函数。本来主要介绍组合逻辑电路在实际中的几个应用。 关键词：组合逻辑电路；数学运算；数据选择器 Combinational logic circuit in the actual application Abstract: In combinational logic circuit is a digital system is a major component of the digital circuit, one of the functions of use is very broad, can be directly with small, medium size or large scale integrated circuit to realize any combinational logic function. Was mainly introduced several of combinational logic circuit in actual application. Key words:Combinational logic circuit; Mathematics; Data selector 组合逻辑电路是指在任何时刻，输出状态只决定于同一时刻各输入状态的组合，而与电路以前状态无关，而与其他时间的状态无关。组合逻辑电路是一种现时输出只决定于现时输入而与电路的过去状态无关的电路组合逻辑电路。 组合逻辑电路是数字系统中数字电路的一个主要组成部分之一, 功能繁多, 使用非常广泛, 可以直接用小规模、中规模或大规模集成电路实现任何一个组合逻辑函数。用门电路实现组合逻辑电路, 可以归结为这样几种应用方向：计算机和数字系统中的编码器、译码器、代码转换与校验电路、数据选择与数据分配器、加法器、数值比较器等。控制系统中的各种控制电路。如报警电路、门铃电路、数字系统中的逻辑控制电路、自控系统中的种种控制电路。信号产生电路。由门电路可以组成脉冲振荡电路, 压控振荡等。由门电路的反馈线相连接, 产生触发器这种新型器件, 成为时序电路的基本器件。在模拟系统, 将门电路接入反馈电阻, 可以使它由开关状态转换为线性状态, 组成线性放大器。 1 组合逻辑器的数学运算 在数字系统中算术运算都是利用加法进行的，因此加法器是数字系统中最基本的运算单元。组合逻辑器可以在很多方面使用，如计算机和数字系统中的编码器、译码器、代码转换与校验电路、数据选择与数据分配器、加法器、数值比较器等，由于二进制运算可以用逻辑运算来表示，因此可以用逻辑设计的方法来设计运算电路。加法在数字系统中分为全加和半加，所以加法器也分为全加器和半加器。 ⑴半加器设计 半加器不考虑低位向本位的进位，因此它有两个输入端和两个输出端。设加数（输入端）为A、B ；和为S ；向高位的进位为Ci+1。
第六章几种常用的组合逻辑电路 一、填空题 1、（8-1易）组合逻辑电路的特点是：电路在任一时刻输出信号稳态值由决定（a、该时刻电路输入信号；b、信号输入前电路原状态），与无关（a、该时刻电路输入信号；b、信号输入前电路原状态），属于（a、有；b、非）记忆逻辑电路。 2、（8-2易）在数字系统中，将具有某些信息的符号变换成若干位进制代码表示，并赋予每一组代码特定的含义，这个过程叫做，能实现这种 功能的电路称为编码器。一般编码器有n个输入端，m个输出端，若输入低电平有效，则在任意时刻，只有个输入端为0，个输入端为1。对于优先编码器，当输入有多个低电平时，则。 3、（8-3易，中）译码是的逆过程，它将转换成。译码器有多个输入和多个输出端，每输入一组二进制代码，只有个输出端有效。n 个输入端最多可有个输出端。 4、（8-2易）74LS148是一个典型的优先编码器，该电路有个输入端和个输出端，因此，又称为优先编码器。 5、（8-4中）使用共阴接法的LED数码管时，“共”端应接，a~g应接输出有效的显示译码器；使用共阳接法的LED数码管时，“共”端应接，a~g应接输出有效的显示译码器，这样才能显示0~9十个数字。 6、（8-4中）译码显示电路由显示译码器、和组成。 7.（8-4易）译码器分成___________和___________两大类。 8.（8-4中）常用数字显示器有_________,_________________,____________等。 9.（8-4中）荧光数码管工作电压_______，驱动电流______，体积_____，字形清晰美观，稳定可靠，但电源功率消耗______，且机械强度_____。 10．（8-4中）辉光数码管管内充满了_________，当它们被______时，管子就发出辉光。 11.（8-4易）半导体发光二极管数码管（LED）可分成_______，_______两种接法。 12.（8-4中）发光二极管正向工作电压一般为__________。为了防止二极管过电流而损坏，使用时在每个二极管支路中应______________。 13.（8-3中）单片机系统中，片内存储容量不足需要外接存储器芯片时，可用_________作高位地址码。 14.（8-3中）数字系统中要求有一个输入端，多个数据输出端，可用_________输入端作为
时序逻辑电路的组成及分析方法案例说明 一、时序逻辑电路的组成 时序逻辑电路由组合逻辑电路和存储电路两部分组成，结构框图如图5-1所示。图中外部输入信号用X （x 1，x 2，… ，x n ）表示；电路的输出信号用Y （y 1，y 2，… ，y m ）表示；存储电路的输入信号用Z （z 1，z 2，… ，z k ）表示；存储电路的输出信号和组合逻辑电路的内部输入信号用Q （q 1，q 2，… ，q j ）表示。 x x y 1 y m 图8.38 时序逻辑电路的结构框图 可见，为了实现时序逻辑电路的逻辑功能，电路中必须包含存储电路，而且存储电路的输出还必须反馈到输入端，与外部输入信号一起决定电路的输出状态。存储电路通常由触发器组成。 2、时序逻辑电路逻辑功能的描述方法 用于描述触发器逻辑功能的各种方法，一般也适用于描述时序逻辑电路的逻辑功能，主要有以下几种。 （1）逻辑表达式 图8.3中的几种信号之间的逻辑关系可用下列逻辑表达式来描述： Y =F (X ，Q n ) Z =G (X ，Q n ) Q n +1=H (Z ，Q n ) 它们依次为输出方程、状态方程和存储电路的驱动方程。由逻辑表达式可见电路的输出Y 不仅与当时的输入X 有关，而且与存储电路的状态Q n 有关。 （2）状态转换真值表 状态转换真值表反映了时序逻辑电路的输出Y 、次态Q n +1与其输入X 、现态Q n 的对应关系，又称状态转换表。状态转换表可由逻辑表达式获得。 （3）状态转换图
状态转换图又称状态图，是状态转换表的图形表示，它反映了时序逻辑电路状态的转换与输入、输出取值的规律。 （4）波形图 波形图又称为时序图，是电路在时钟脉冲序列CP的作用下，电路的状态、输出随时间变化的波形。应用波形图，便于通过实验的方法检查时序逻辑电路的逻辑功能。 二、时序逻辑电路的分析方法 1.时序逻辑电路的分类 时序逻辑电路按存储电路中的触发器是否同时动作分为同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路两种。在同步时序逻辑电路中，所有的触发器都由同一个时钟脉冲CP控制，状态变化同时进行。而在异步时序逻辑电路中，各触发器没有统一的时钟脉冲信号，状态变化不是同时发生的，而是有先有后。 2.时序逻辑电路的分析步骤 分析时序逻辑电路就是找出给定时序逻辑电路的逻辑功能和工作特点。分析同步时序逻辑电路时可不考虑时钟，分析步骤如下： （1）根据给定电路写出其时钟方程、驱动方程、输出方程； （2）将各驱动方程代入相应触发器的特性方程，得出与电路相一致的状态方程。 （3）进行状态计算。把电路的输入和现态各种可能取值组合代入状态方程和输出方程进行计算，得到相应的次态和输出。 （4）列状态转换表。画状态图或时序图。 （5）用文字描述电路的逻辑功能。 3.案例分析 分析图8.39所示时序逻辑电路的逻辑功能。 图8.39 逻辑电路 解:该时序电路的存储电路由一个主从JK触发器和一个T触发器构成，受统一的时钟CP控制，为同步时序逻辑电路。T触发器T端悬空相当于置1。 （1）列逻辑表达式。 输出方程及触发器的驱动方程分别为
组合逻辑电路基本概念复习题 填空 1．消除或减弱组合电路中的竞争冒险，常用的方法是发现并消掉互补变量，增加__________，并在输出端并联 。冗余项、电容器 2．要扩展得到1个16-4线编码器，需要 片74LS148。2 3．在组合逻辑电路中，当一个输入信号经过多条路径传递后到达某一逻辑门的输入端时，会有时间先后，这一现象称为_________，由此而产生输出干扰脉冲的现象称为 。 竞争、冒险 4．所谓组合逻辑电路是指：在任何时刻，逻辑电路的输出状态只取决于电路各 的组合，而与电路的 无关。输入状态、原来的状态 5．组合逻辑电路由逻辑门电路组成，不包含任何 ，没有 能力。 记忆元件、记忆 6．常见的中规模组合逻辑器件有 和 等。 编码器、译码器、数据选择器、数值比较器、加法器任选二个。 7．加法器是一种最基本的算术运算电路，其中的半加器是只考虑本位两个二进制数进行相加不考虑 的加法器。低位向本位的进位 8．全半加器既要考虑本位两个二进制数进行相加，还要考虑 的加法器。 低位向本位的进位 9．用全加器组成多位二进制数加法器时，加法器的进位方式通常有、 、 2种。 串行进位、并行进位 10．基本译码器电路除了完成译码功能外，还能实现 和 功能。 逻辑函数发生、多路分配 11．多路分配器可以直接用 来实现。译码器 12．与4位串行进位加法器比较，使用超前进位全加器的目的是 。 提高运算速度 13．在分析门电路组成的组合逻辑电路时，一般需要先根据 写出逻辑表达式。 逻辑电路图 14．数据选择器的功能相当于多个输入的数据数据开关，是指经过选择，把 通道的数据传送到 的公共数据通道上去。多个、唯一 15．数据分配器的功能相当于一个多输出的数据开关，是将 数据源来的数据根据需要，送到 不同的通道上去。经过选择，把通道的数据传送到的公共数据通道上去。 一个、多个 16．加法器的超前进位级联方式，高位的运算不必等低位运算的结果，故提高了 ，但结构比较 。运算速度、复杂 17．加法器串行进位的级联方式由于结构 ，主要用在 数字设备中。 简单、低速 选择 1．比较两个一位二进制数A 和B ，当B A >时输出1=F ，则F 的表达式是（C ）。 A 、A B F = B 、B A F = C 、A F = D 、A F = 2．设计加法器的超前进位是为了（B ）。 A ． 电路简单 B ．每一级运算不需等待进位 C ． 连接方便 D ．使进位运算由低位到高位逐位进行
教案
第四章 组合逻辑电路 ▲4.1 概述 1．逻辑电路的分类 （1）组合逻辑电路（简称组合电路）； （2）时序逻辑电路（简称时序电路）。 2、组合逻辑电路的特点 （1）功能特点：任一时刻的输出状态仅仅取决于同一时刻的输入状态，而与前 一时刻的状态无关。 （2）结构特点：不包含记忆单元，即存储单元。 3、组合逻辑电路的描述 如图所示： 用一组逻辑函数表示为： 4.2组合逻辑电路的分析和设计方法 一、 分析方法 分析就是已知电路的逻辑图，分析电路的逻辑功能。 分析步骤如下： （1）根据已知的逻辑图，从输入到输出逐级写出逻辑函数表达式。 （2）利用公式法或卡诺图法化简逻辑函数表达式（最简与或表达式）。 （3）列真值表。 （4）确定其逻辑功能。 例1、分析下图组合逻辑电路的功能。 解 （1）AC BC AB Y ??= （2）化简：Y=AB+BC+AC & A B B C A C Y && &组合逻辑电路 … …X 1X 2 X n Y 1Y 2 Y m 输入信号 输出信号 ．． ． )X X X (f Y ) X X X (f Y )X X X (f Y n 21n n n 2122n 2111???=???=???=、、、、、、
（3）列真值表： （4）由真值表知： 若输入两个或者两个以上的1，输出Y 为1。 功能：在实际应用中可作为多数表决电路使用。 练习：分析如图所示组合逻辑电路的功能。 ▲二、设计方法 设计就是已知实际逻辑问题，设计实现该功能的最简电路。 设计步骤如下： （1）根据实际逻辑问题进行逻辑抽象，即确定输入、输出变量的个数, 并对 它们进行逻辑赋值(即确定0和1代表的含义)。 （2）根据逻辑功能列出真值表，求出逻辑函数表达式。 （3）选定逻辑器件。 1、若选用SSI （小规模门电路），则化简函数表达式，画出实现电路； 2、若选用MSI （中规模门电路），则变换函数表达式形式，画出实现电路。 例2、有三个班学生上自习，大教室能容纳两个班学生，小教室能容纳一个班学生。设计两个教室是否开灯的逻辑控制电路，用SSI 门电路实现。要求如下： （1）一个班学生上自习， 开小教室的灯。 （2）两个班上自习， 开大教室的灯。 （3）三个班上自习， 两教室均开灯。 解：（1）逻辑抽象： 设输入变量Ａ、Ｂ、Ｃ分别表示三个班学生是否上自习, 1表示上自习, ０表示不上自习； 输出变量Ｙ、 F 分别表示大教室、小教室的灯是否亮, １表示亮, ０表示灭。 （2）列真值表： A B C Y 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 & & & & A B Y 1 Y 2 Y 3 Y
12- 1 第十章第一节 常见的组合逻辑电路 共4页 《脉冲与数字电路》课程教案 第一节 常见的组合逻辑电路 掌握简单组合逻辑门电路符号和输入/输出关系； 理解加法器、比较器、编码器和译码 器的输入/输出关系。 与非、或非、与或非及异或门电路符号及对应的逻辑函数关系 其它组合逻辑电路的分析 方法 课 型：讲解 教学方法：用图示法表现组合逻辑门电路同基本逻辑门电路之间的联系；用真值表说明 组合逻辑电路 的功能。 教 具：组合逻辑电路教学挂图 时间分配：导入5分，组合逻辑门电路 30分，其它组合逻辑电路 50分（其中，加法器 10分，比较器15分，编码器10分，译码器15分），小结与作业布置 5分。 教学进程： V 导入〉复习： （提问）1、什么是门电路？常用的基本逻辑门电路有哪几种？ 2 、什么是正逻辑和负逻辑？ （引言）用门电路可以组成各种复杂的逻辑电路来模拟不同的逻辑函数关系，这些逻辑电 路分成两大类：组合逻辑电路和时序逻辑电路。 概述：什么是组合逻辑电路？ 电路的输出只与该时刻的输入信号有关，而与电路原来的状态无关； 组合逻辑电路由逻辑门电路组成，且不含任何形式的信号回授（即反馈） 基本逻辑门电路就是最基本的组合逻辑电路。 第一节 常见的组合逻辑电路 一、简单组合逻辑门电路 概述：有与非门、或非门、与或非门和异或门等。 1. 与非门电路 电路符号： 逻辑函数：F = AB 真值表：（略） 2. 或非门电路 序号：12 教学内容: 第十章组合逻辑电路 V 正课＞ 第十章组合逻辑电路 目的与要求: 重点与难点: 1 F A B
电路符号： 逻辑函数：F= A + B 真值表：（略） 3.与或非门电路A B 电路符号: 逻辑函数：F= AB + CD 4.异或门电路 电路符号： A 逻辑函数：F= AB + AB = A ? B （推导逻辑关系）真值表：（略，强调其异或的含义） 二、其它组合逻辑电路 1?加法器 加法器的基础是一位加法器，一位加法器有半加和全加两种。 （1）半加器只实现本位相加（不计算低位向本位的进位，高位进位） 由真值表可知，异或门就能完成半加器功能。 （2）全加器实现本位和低位进位三者相加，并向高位进位（即有 三个输入端，两个输出端） 全加器真值表： 全加器本位和Si和进位G的逻辑表达式： S i = C i-1 ①（A j ① B j） C i = A i B i + C i-1（A i ? B i） 电路实现：S i由两个异或门组成，C i由一个异或门、一个与或非门和一个非门组成。（学生练习）半加器真值表 也不向0 1 1 0 1 1 1 1 全加器的逻辑符号: C i-1 Ai - B i- FA C i C i-1 A i B i S i C i 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 全加器真值表 2.比较器 （1）一位同比较器只判断两个一位二进制数是否相等的逻辑电路, 它是多位比较器的
时序逻辑电路分析例题 1、 分析下图时序逻辑电路。 解： 1、列出驱动方程：111==K J 1//122Q A AQ K J +== 2、列出状态方程： 将驱动方程代入JK 触发器的特性方程Q K JQ Q //*+=得： /1*1Q Q = 212/1//21//2/1*2Q AQ Q Q A Q Q A Q AQ Q +++= 3、列出输出方程： 21//2/1Q Q A Q AQ Y += 4、列出状态转换表： （1）当A=1时： 根据：/1*1Q Q =；21/2/1*2Q Q Q Q Q +=；/ 2/1Q Q Y =得：
（2）当A=0时： 根据：/1*1Q Q =；2/1/21*2 Q Q Q Q Q +=；21Q Q Y =得： 5、画状态转换图： 6、说明电路实现的逻辑功能： 此电路是一个可逆4进制（二位二进制）计数器，CLK 是计数脉冲输入端，A 是加减控制端，Y 是进位和借位输出端。当控制输入端A 为低电平0时，对输入的脉冲进行加法计数，计满4个脉冲，Y 输出端输出一个高电平进位信号。当控制输入端A 为高电平1时，对输入的脉冲进行减法计数，计满4个脉冲，Y 输出端输出一个高电平借位信号。 2、如图所示时序逻辑电路，试写出驱动方程、状态方程，画出状态图，说明该电路的功能。
()()n n n n n n n n n n n n n n Q XQ Q Q X Q Q X Q Q Q X Q Q X Q Q X Q 0 1 1 1 1 010110 11+=⊕=+=⊕=++ 输出方程 ()01Q Q X Z ⊕= 1、 状态转换表，如表所示。状态转换图，略。 CP X Z
组合逻辑电路的分析实例 下面将对一些实际组合电路进行分析，进一步加深对分析方法的理解和运用。 例1 分析图10.1（a ）和（b ）所示电路。 解 由图10.1（a ）写出逻辑函数表达式，并进行化简 cd d cd c ab b ab a G ?⊕?= ()()[]()()[] ()() d c b a d c d c b a b a d c d d c c b a b b a a ⊕⊕⊕=+⊕+=+++⊕+++= 由表达式求出真值表1： 表1 真值表 真值表1表明：在图10.1（a ）所示电路中，当a 、b 、c 、d 中有奇数个1时，G 为1；反之G 为0。这显然是采用偶校验位产生电路。 图1（a ）所示电路使用与非门太多，连线也多，既不经济也不可靠，改用图1（c ）所示电路，同样可以实现产生偶校验位的功能。 （a ） （b ） （c ） 图1 例1电路图
由图1（b ）可写出F 的表达式 F = G ⊙d c b a ⊕⊕⊕ 该表达式表明，在图10.1（b ）所示电路中，当收到a 、b 、c 、d 和G 五位码元之后，若F 为1，即判定码组a 、b 、c 、d 正确；若F 为0，即判定码组发生错误，显然是偶校验检测器。 例2 分析图2所示电路的逻辑功能。 解 由图2可见该电路有三个输入信号A 0、A 1、A 2，三个控制信号G 1、A G 2、B G 2和八个输出信号0Y 、1Y 、2Y 、3Y 、4Y 、5Y 、6Y 、7Y 。 （1）根据给定电路图写出输出信号的逻辑函数表达式： B A G G G A A A Y 2210120= B A G G G A A A Y 2210121= B A G G G A A A Y 2210122= B A G G G A A A Y 2210123= B A G G G A A A Y 2210124= B A G G G A A A Y 2210125= B A G G G A A A Y 2210126= B A G G G A A A Y 2210127= （2）根据表达式可以得到如表2所示的真值表。由表达式可见，当G 1为0时，无论其它输入信号为什么状态，70~Y Y 均为1，同理A G 2和B G 2只要有一个为1时，70~Y Y 也都为1。为了列表方便，通常将A G 2和B G 2用下式表示：B A G G G 222+=。 图2 74LS138逻辑图
1.（8-5中）设一位二进制半加器的被加数为A，加数为B，本位之和为S， 向高位进位为C，试根据真值表 1）.写出逻辑表达式 2）.画出其逻辑图。 真值表： 2.（8-5难）设一位二进制全加器的被加数为A i，加数为B i，本位之和为 S i，向高位进位为C i，来自低位的进位为C i-1，根据真值表 1）.写出逻辑表达式 2）.画出其逻辑图。 真值表：
3.（8-1难）分析图示逻辑电路： 1）.列真值表 2）.写出逻辑表达式 3）.说明其逻辑功能。 =++，根据给出的4．（8-3难*）用一个74LS138译码器实现逻辑函数Y ABC ABC ABC 部分逻辑图完成逻辑图的连接。
6.（8-1难）试用2输入与非门和反向器设计一个3输入（I0、I1、I2）、3输出（L0、L1、L2）的信号排队电路。它的功能是：当输入I0为1时，无论I1和I2为1还是0，输出L0为1，L1和L2为0；当I0为0且I1为1，无论I2为1还是0，输出L1为1，其余两个输出为0；当I2为1且I0和I1均为0时，输出L2为1，其余两个输出为0。如I0、I1、I2均为0，则L0、L1、L2也均为0。 1).列真值表 2).写出逻辑表达式 3）.将表达式化成与非式 4）.根据与非式画出逻辑图 7.（8-1难）某个车间有红、黄两个故障指示灯，用来表示3台设备的工作情况。如一台设备出现故障，则黄灯亮；如两台设备出现故障，则红灯亮；如三态设备同时出现故障，则红灯和黄灯都亮。试用与非门和异或门设计一个能实现此要求的逻辑电路。 1).列真值表
2).写出逻辑表达式 3）.根据表达式特点将其化成与非式，或者是异或式 4）.根据化成的表达式画出逻辑图 9.（8-3难）请用3-8线译码器译码器和少量门器件实现逻辑函数 ()()∑=7630,,，，，m A B C F 。
第五章组合逻辑电路 内容提要 【熟悉】组合逻辑电路的特点(功能、结构) 【掌握】组合逻辑电路的一般分析方法和设计方法 【熟悉】常见的五种组合逻辑电路 【掌握】中规模集成组合逻辑电路的应用(扩展与实现组合逻辑函数) 【了解】组合逻辑电路中的竞争和险象 一．一．网上导学 二．二．本章小结 三．三．典型例题 四．四．习题答案 网上导学 一. 一.组合逻辑电路的特点:p123 功能：输出仅取决于该时刻的输入而与电路原状态无关(无记忆功能)； 结构(无记忆元件,无反馈环路). 二. 二.组合逻辑电路的一般分析方法(组合逻辑电路图→求解逻 辑功能): 组合逻辑电路图→列出逻辑函数表达式(迭代法,由输入逐级向后推) →求标准表达式或简化的表达式(转换或化简) →列出相应的真 值表→判断电路功能。例5.2.1(异或门) P124 分析图5.3.3逻辑电路
1.1.迭代法求输出逻辑表达式,如图： 图中,C=B A ,D=AB,用迭代法求出电路输出逻辑表达式 F= 2.列出真值表(表5.2.1, P125) 分析真值表可知该电路是一个异或门 例2. 试分析下面电路 1.由上图可知E=AB，D=AC，G=BC，迭代法得F=E+D+G=AB+AC+BC 2. 列出相应的真值表
由真值表可以看出,该逻辑电路是一个三人多数表决电路。 三. 三. 组合逻辑电路的一般设计方法： 根据设计要求(要实现的逻辑功能)→画出逻辑电路图. 设计要求→列出真值表(确定输入、输出变量及它们的逻辑关系) →化简写出简化的逻辑表达式(→或转换成逻辑器件所需的表达形式)→画出逻辑图。 例5.3.1(多数表决器) P125。 举例：设计一个一位加法器(半加器)电路. 1. 1. 该电路有两个输入An 、Bn 和二个输出Sn 和Cn, An Bn Sn Cn 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 Sn=Bn An Bn An Bn An ⊕=+,Cn=An*Bn 3. 3. 画出逻辑图 四.组合逻辑电路中的竞争和险象：P126~P129
组合逻辑电路的设计 科目数字电子技术班级中二网络 1课程基本 课题组合逻辑电路的设计授课人信息 授课方式多媒体教学授课时间 2教学目的应知：学会一般组合逻辑电路的设计方法应会：组合逻辑电路的简单设计 3重点与难重点：组合逻辑电路的设计步骤 点难点：根据真值表推出逻辑表达式 1 组合逻辑电路的基本特点有那些? (1)组成 : 与门或门与非门或非门 (2)无记忆功能 , 某时刻的输出直接由该时刻电路 的输入状态所决 . 4教学回顾 2 组合逻辑电路的读图有哪几个步骤? 组合逻辑电路 ---- 逻辑表达式 -----最简式------ 真值表 ---- 分析并确定其逻辑功能 3 评析上节布置的练习题（259 页第二题） 1由于分析与设计是逆过程，所以设计方法由复习分析方法自然 引入。 教学方法 2. 设计方法是本节的难点，而组合逻辑电路的设计是基础，所以 5 说明重点讲解组合逻辑电路的设计方法。 3 ．设计方法需要通过一定量的例题说明方法，最后进行归纳总结。
一、复习提问：（播放多媒体课件 ,展示问题） 问题 1：组合逻辑电路的基本特点有那些 ? 问题 2：简述组合逻辑电路的分析的方法？学生思考教师点评：（播放幻灯片 1)并回答问题的实质：逻辑函数表达式的转换。多媒体 二、引入新课： ( 播放背景音乐, 播放幻灯片 2.3) 【方法：从复习组合逻辑电路分析的概念与方法引入，介绍 组合逻辑电路设计的概念、组合逻辑电路设计与组合逻辑电路分 析的关系。】 组合逻辑电路的分析 电路表达式真值表实际功能、作用组合逻辑电路的设 计分析和设计是可逆的过程 【点评：设计是难点，也是重点，是学以致用的关键，而组 合逻辑电路的设计是组合逻辑电路设计的基础。】 三、新课讲授 ( 播放幻灯片 4.5, 由图片文字演示 ) 【方法：借助例题的分析讲解，帮助学生掌握组合逻辑电路 的设计方法，强调实际工作中的设计方法及实际工作中逻辑电路 最简的标准，透过实际工作中逻辑电路最简的概念 , 要求学生掌握电 路设计方案】 1 、设计方法设计过程 (1)分析设计要求，将实际逻辑问题变换成真值表；逐步逐步 (2)由真值表求出逻辑函数表达式；的在黑板 (3)将表达式进行化简或变换，得到最简表达式；上板书 (4)选择器件实现，画逻辑电路图。 注意：实际工作中逻辑电路最简的标准是：所用逻辑门的个 数最少，并且每个门输入端的个数也最少。为了方便，设计中还 应尽量减少门的种类。 2 、例题讲解( 播放幻灯片 6.7) 【目的：通过例 1 学会设计】 【例 1 】设计一个投票表决器 ,3 个投票人分别是 A.B.C, 投票同 意用 1 表示 , 用 0 表示不同意 , 只要两人以上同意才能通过。输 出Y=1 表示通过 ,Y=0 表示不同意。 （1 ）根据逻辑要求列出真值表。
第三章组合逻辑电路 基本知识点 *组合逻辑电路的特点 *组合逻辑电路功能的表示方法及相互转换 *组合逻辑电路的分析方法和设计方法 *常用集成组合逻辑电路的逻辑功能、使用方法和应用举例 *组合逻辑电路中的竞争–冒险现象及消除竞争–冒险现象的常用方法 3.1概述 在数字电路中根据逻辑功能的不同特点，可将其分为两大类：一类是组合逻辑电路，另一类是时序逻辑电路。 组合逻辑电路在逻辑功能上的共同特点是：任意时刻的输出状态仅取决于该时刻的输入状态，与电路原来的状态无关。在电路结构上的特点是：它是由各种门电路组成的，而且只有从输入到输出的通路，没有从输出到输入的反馈回路。由于组合逻辑电路的输出状态与电路的原来状态无关，所以组合逻辑电路是一种无记忆功能的电路。由此可知第二章中介绍的各种门电路都属于组合逻辑电路。 描述一个组合逻辑电路逻辑功能的方法很多，通常有：逻辑函数表达式、真值表、逻辑图、卡诺图、波形图五种。它们各有特点，又相互联系，还可以相互转换。 3. 2逻辑功能各种表示方法的特点及其相互转换 一、逻辑功能各种表示方法的特点 1、逻辑函数表达式 逻辑表达式是用与、或、非等基本运算来表示输入变量和输出函数因果关系的逻辑代数式。其特点是形式简单、书写方便，便于进行运算和转换。但表达式形式不唯一。 2、真值表 真值表是根据给定的逻辑问题，把输入变量的各种取值的组合和对应的输出函数值排列成表格。其特点是：直观、明了，可直接看出输入变量与输出函数各种取值之间的一一对应关系。真值表具有唯一性。 3、逻辑图 逻辑图是用若干基本逻辑符号连接成的电路图。其特点是：与实际使用的器件有着对应关系，比较接近于实际的电路，但它只反映电路的逻辑功能而不反映电气参数和性能。同一种逻辑
时序逻辑电路应用举例 1 抢答器 在智力竞赛中，参赛者通过抢先按动按钮，取得答题权。图1是由4个D触发器和2个“与非”门、1个“非”门等组成的4人抢答电路。抢答前，主持人按下复位按钮SB，4个D触发器全部清0，4个发光二极管均不亮，“与非”门G1输出为0，三极管截止，扬声器不发声。同时，G2输出为1，时钟信号CP经G3送入触发器的时钟控制端。此时，抢答按钮SB1~SB4未被按下，均为低电平，4个D 触发器输入的全是0，保持0状态不变。时钟信号CP可用555定时器组成多谐振荡器的输出。 当抢答按钮SB1~SB4中有一个被按下时，相应的D触发器输出为1，相应的发光二极管亮，同时，G1输出为1，使扬声器响，表示抢答成功，另外G1输出经G2反相后，关闭G3，封锁时钟信号CP，此时，各触发器的时钟控制端均为1，如果再有按钮被按下，就不起作用了，触发器的状态也不会改变。抢答完毕，复位清零，准备下次抢答。图1四人抢答器
2。八路彩灯控制器 八路彩灯控制器由编码器、驱动器和显示器（彩灯）组成，编码器根据彩灯显示的花型按节拍送出八位状态编码信号，通过驱动器使彩灯点亮、熄灭。图2给出的八路彩灯控制器电路图中，编码器用两片双向移位寄存器74LS194实现，接成自启动脉冲分配器（扭环形计数器），其中D1为左移方式，D2为右移方式。驱动器电路如图3，当寄存器输出Q为高电平时，三极管T导通，继电器K通电，其动合触点闭合，彩灯亮；当Q为低电平时，三极管截止，继电器复位，彩灯灭。 图2 八路彩灯控制器电路
工作时，先用负脉冲清零，使寄存器输出全部为0，然后在节拍脉冲（可由555定时器构成的多谐振荡器输出）的控制下，寄存器的各个输出Q按下表所示的状态变化，每8个节拍重复一次。这里假定8路彩灯的花型是：由中间向两边对称地逐次点亮，全亮后，再由中间向两边逐次熄灭。 图3 驱动器电路 寄存器输出状态
实验7 组合逻辑电路应用 一、实验目的 1.掌握SSI组合逻辑电路的设计流程和方法； 2.掌握SSI组合逻辑电路的分析方法； 3.能用基本的门电路芯片设计出符合要求的电路，并对其功能进行验证； 4.了解排除组合逻辑电路故障的一般方法； 5.学会用Multisim仿真软件辅助设计电路。 二、实验任务（建议学时：2学时） 基本实验任务(利用提供的芯片完成设计，要求设计所用的芯片种类和数量最少) 1.三个开关控制一盏灯。 设计一个三室一厅卫生间照明控制电路，要求分别安装在三个卧室的开关A、B、C都能独立控制灯Y的亮、灭。 2.设计一个四人表决器。 当对表决事件表示同意的人数≥3人时表决有效，指示灯点亮。 3.设计一个用电超载报警电路。 现有三个用电设备，其电功率分别为200W、350W、300W。要求当总用电量超过500W 时报警灯立即点亮。 4.设计一个水泵控制电路。 有一水箱有大小两台水泵M L和M S供水，如图2-1所示。水箱中设置了3个水位检测元件Ａ、Ｂ、Ｃ。水位低于检测元件时，检测元件给出高电平；水面高于检测元件时，检测元件给出低电平。现要求当水位超过Ｃ点时两水泵停止工作；水位低于Ｃ点而高于Ｂ点时M S 单独工作；水位低于Ｂ点而高于Ａ点时M L单独工作；水位低于Ａ点时M L和M S同时工作。 图2-1 扩展实验任务（电类本科生必做，任选一个） 1.设计一个交通灯工作状态监视电路。 路口红、绿、黄三种颜色交通灯分别表示车辆“停止”、“通行”、“缓行”三种行车状态。正常情况下，任何时刻同一方向有且只有一盏灯被点亮，且不能全灭，否则被认为交通灯系统发生故障。一旦系统发生故障，要求点亮“交通灯工作状态”报警灯。(利用提供的芯片完成设计，要求设计所用的芯片种类和数量最少) 2.设计一个4位数字密码锁。 该锁具有ＡＢＣＤ四个输入端和一个开锁控制信号输入端Ｅ，开锁代码自定义（如
第六章组合逻辑电路 一、概述 1、组合逻辑电路的概念 数字电路根据逻辑功能特点的不同分为: 组合逻辑电路：指任何时刻的输出仅取决于该时刻输入信号的组合，而与电路原有的状态无关的电路。 时序逻辑电路：指任何时刻的输出不仅取决于该时刻输入信号的组合，而且与电路原有的状态有关的电路。 2、组合逻辑电路的特点 逻辑功能特点：没有存储和记忆作用。 组成特点：由门电路构成，不含记忆单元，只存在从输入到输出的通路，没有反馈回路。 3、组合逻辑电路的描述 4、组合逻辑电路的分类 按逻辑功能分为：编码器、译码器、加法器、数据选择器等； 按照电路中不同基本元器件分为：COMS、TTL等类型； 按照集成度不同分为：SSI、MSI、LSI、VLSI等。 二、组合逻辑电路的分析与设计方法 1、分析方法 根据给定逻辑电路，找出输出输入间的逻辑关系，从而确定电路的逻辑功能，其基本步骤为： a、根据给定逻辑图写出输出逻辑式，并进行必要的化简； b、列出函数的真值表； c、分析逻辑功能。 2、设计方法 设计思路：分析给定逻辑要求，设计出能实现该功能的组合逻辑电路。 基本步骤：分析设计要求并列出真值表→求最简输出逻辑式→画逻辑图。 首先分析给定问题，弄清楚输入变量和输出变量是哪些，并规定它们的符号与逻辑取值(即规定它们何时取值0 ，何时取值1) 。然后分析输出变量和输入变量间的逻辑关系，列出真值表。根据真值表用代数法或卡诺图法求最简与或式，然后根据题中对门电路类型的要求，将最简与或式变换为与门类型对应的最简式。
三、若干常用的组合逻辑电路 （一）、编码器 把二进制码按一定规律编排，使每组代码具有特定的含义，称为编码。具有编码功能的逻辑电路称为编码器。 n 位二进制代码有n 2种组合，可以表示n 2个信息；要表示N 个信息所需的二进制代码应满足n 2≥ N 。 1、普通编码器 （1）、二进制编码器 将输入信号编成二进制代码的电路。下面以3位二进制编码器为例分析普通编码器的工作原理。 3位二进制编码器的输入为70~I I 共8个输入信号，输出是3位二进制代码012Y Y Y ，因此该电路又称8线-3线编码器。它有以下几个特征： a 、将70~I I 8个输入信号编成二进制代码。 b 、编码器每次只能对一个信号进行编码，不允许两个或两个以上的信号同时有效。 c 、设输入信号高电平有效。 由此可得3位二进制编码器的真值表如右图所示，那么由真值表可知： 765476542I I I I I I I I Y =+++= 763276321I I I I I I I I Y =+++= 753175310I I I I I I I I Y =+++= 进而得到其逻辑电路图如下：
第五章 组合逻辑电路 内容提要 【熟悉】组合逻辑电路的特点(功能、结构) 【掌握】组合逻辑电路的一般分析方法和设计方法 【熟悉】常见的五种组合逻辑电路 【掌握】中规模集成组合逻辑电路的应用(扩展与实现组合逻辑函数) 【了解】组合逻辑电路中的竞争和险象 一．一．网上导学 二．二．本章小结 三．三．典型例题 四．四．习题答案 网上导学 一. 一. 组合逻辑电路的特点:p123 功能：输出仅取决于该时刻的输入而与电路原状态无关(无记忆功能)； 结构(无记忆元件,无反馈环路). 二. 二. 组合逻辑电路的一般分析方法(组合逻辑电路图→求解逻辑功能): 组合逻辑电路图→列出逻辑函数表达式(迭代法,由输入逐级向后推) →求标准表达式或简化的表达式(转换或化简) →列出相应的真值表→判断电路功能。例5.2.1(异或门) P124 分析图5.3.3逻辑电路 1. 1. 迭代法求输出逻辑表达式,如图： 图中,C=B A +,D=AB,用迭代法求出电路输出逻辑表达式 F=B A B A B A B A AB B A AB B A D C +=++=*+=++=+))(()( 2.列出真值表(表5.2.1, P125) 分析真值表可知该电路是一个异或门
例2. 试分析下面电路 1.由上图可知E=AB，D=AC，G=BC，迭代法得F=E+D+G=AB+AC+BC 2. 列出相应的真值表 由真值表可以看出,该逻辑电路是一个三人多数表决电路。 三. 三.组合逻辑电路的一般设计方法： 根据设计要求(要实现的逻辑功能)→画出逻辑电路图. 设计要求→列出真值表(确定输入、输出变量及它们的逻辑关系) →化简写出简化的逻辑表达式(→或转换成逻辑器件所需的表达形式)→画出逻辑图。例5.3.1(多数表决器) P125。 举例：设计一个一位加法器(半加器)电路. 1. 1.该电路有两个输入An、Bn和二个输出Sn和Cn,
实验7 组合逻辑电路应用一、实验目的 1.掌握SSI组合逻辑电路的设计流程和方法； 2.掌握SSI组合逻辑电路的分析方法； 3.能用基本的门电路芯片设计出符合要求的电路，并对其功能进行验证； 4.了解排除组合逻辑电路故障的一般方法； 5.学会用Multisim仿真软件辅助设计电路。 二、实验任务（建议学时：2学时） 基本实验任务(利用提供的芯片完成设计，要求设计所用的芯片种类和数量最少) 1.三个开关控制一盏灯。 设计一个三室一厅卫生间照明控制电路，要求分别安装在三个卧室的开关A、B、C都能独立控制灯Y的亮、灭。 2.设计一个四人表决器。 当对表决事件表示同意的人数≥3人时表决有效，指示灯点亮。 3.设计一个用电超载报警电路。 现有三个用电设备，其电功率分别为200W、350W、300W。要求当总用电量超过500W时报警灯立即点亮。 4.设计一个水泵控制电路。 有一水箱有大小两台水泵M和M供水，如图2-1所示。水箱中设置了3个水位检测元SL件Ａ、Ｂ、Ｃ。水位低于检测元件时，检测元件给出高电平；水面高于检测元件时，检测元件给出低电平。现要求当水位超过Ｃ点时两水泵停止工作；水位低于Ｃ点而高于Ｂ点时M S单独工作；水位低于Ｂ点而高于Ａ点时M单独工作；水位低于Ａ点时M和M同时工作。SLL 图2-1 扩展实验任务（电类本科生必做，任选一个） 1.设计一个交通灯工作状态监视电路。 路口红、绿、黄三种颜色交通灯分别表示车辆“停止”、“通行”、“缓行”三种行车状态。正常情况下，任何时刻同一方向有且只有一盏灯被点亮，且不能全灭，否则被认为交通灯系统发生故障。一旦系统发生故障，要求点亮“交通灯工作状态”报警灯。(利用提供的芯片完成设计，要求设计所用的芯片种类和数量最少) 2.设计一个4位数字密码锁。 该锁具有ＡＢＣＤ四个输入端和一个开锁控制信号输入端Ｅ，开锁代码自定义（如．0101）。当ＡＢＣＤ四个输入代码与自定义的开锁代码一致时，按下开锁键(Ｅ=１)，锁打开(Ｙ=１)；否则电路发出报警信号(Ｚ=１)。(利用提供的芯片完成设计，要求设计所用的芯片种类和数量最少)
时序逻辑电路分析例题 解： 1、列出驱动方程:丿严K严1 J2= K2= AQ{+A Q 2、列出状态方程： 将驱动方程代入JK触发器的特性方程。=JQ1 + K'Q得: Q\ = Q\ Q； = AQ[Q!2 + + A0Q 3、列出输出方程： Y = AQ；Q^A,Q.Q2 4、列出状态转换表： (1)当A二1 时： 根据：Q；=Q(； O；=a@+QQ；= Q[Qi得：
(2)当A二0 时:
根据：e；=Q[； 6、说明电路实现的逻辑功能： 此电路是一个可逆4进制(二位二进制)计数器，CLK是计数脉冲输入端，A 是加减控制端，Y是进位和借位输出端。当控制输入端A为低电平0时，对输入的脉冲进行加法计数，计满4个脉冲，Y输出端输出一个高电平进位信号。当控制输入端A为高电平1时，对输入的脉冲进行减法计数，计满4个脉冲，Y输岀端输出一个高电平借位信号。 2、如图所示时序逻辑电路，试写出驱动方程、状态方程，画出状态图，说明该电路的功能。 解：驱动方程 J.=X?Q^{J,=X 十Q；； A=I k=i 状态方程 er* =(X 十0 広"=XQ；'Q'^ + XQ；l Q；； Q；r =(X 十Q；'= XQ；'Q；； + XQ；Q；；
输出方程 Z = （x十0也 1、状态转换表，如表所示。状态转换图，略。 2、这是一个3进制加减讣数器，当X二0时为加计数器，计满后通过Z 向高位进位；X二1时为减计数器，计满后通过Z向高位借位；能 自启动。 例3 0）,要求 （1）画出状态转换图。 （2）画出时序图。 （3）说明是多少进制计数器。
答：(1) (2)时序图 4、分析下图所示时序逻辑电路，写出电路的驱动方程、状态方程和输出方程, 画岀电路的状态转换图，说明电路实现的的逻辑功能。A为输入变量。 解： (1)列写方程驱动方程：触发器的驱动方程为： D、= Q[ D2 = A十? 十Q2 （2）列写方程驱动方程： 触发器的特性方程为：Q"=D 将驱动方程代入特性方程可得状态方程为： CLK- CP