第五章组合逻辑电路典型例题分析

第五章组合逻辑电路1．写出如图所示电路的输出信号逻辑表达式，并说明其功能。

（a）（b）解：（a）Y1ABC（判奇功能：1的个数为奇数时输出为1）Y2AB(AB)CABACBC（多数通过功能：输出与输入多数一致）（b）Y1(AB)A(AB)BABAB（同或功能：相同为1，否则为0）2．分析如图所示电路的逻辑功能（a）（b）（c）解：（a）Y1ABAB（判奇电路：1的个数为奇数时输出为1）0011（b）Y2(((AA)A)A)（判奇电路：1的个数为奇数时输出为1）0123YAM00（c）Y1 A M1（M=0时，源码输出；M=1时，反码输出）YAM233．用与非门设计实现下列功能的组合逻辑电路。

（1）实现4变量一致电路。

（2）四变量的多数表决电路解：（1）1）定变量列真值表：ABCDYABCDY0000110000000101001000100101000011010110010*******010*******011001110001110111112）列函数表达式：YABCDABC D ABCDABCD3）用与非门组电路（2）输入变量A、B、C、D，有3个或3个以上为1时输出为1，输人为其他状态时输出为0。

1）列真值表2）些表达式3）用与非门组电路4．有一水箱由大、小两台水泵ML和Ms供水，如图所示。

水箱中设置了3个水位检测元件A、B、C，如图（a）所示。

水面低于检测元件时，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点时水泵停止工作；水位低于C点而高于B点时Ms单独工作；水位低于B点而高于A点时ML单独工作；水位低于A点时ML和Ms同时工作。

试用门电路设计一个控制两台水泵的逻辑电路，要求电路尽量简单。

解：（1）根据要求列真值表（b）（b）（a）（2）真值表中×对应的输入项为约束项，利用卡诺图化简（c）（d）（c）（d）（e）得：MABCsMBL（ML、M S的1状态表示工作，0状态表示停止）（3）画逻辑图（e）5．某医院有—、二、三、四号病室4间，每室设有呼叫按钮，同时在护士值班室内对应地装有一号、二号、三号、四号4个指示灯。

例1 指出下图1所示电路的输出逻辑电平是高电平、低电平还是高阻态。

已知图(a)中的门电路都是74系列的TTL门电路，图(b)中的门电路为CC4000系列的CMOS门电路。

图1解： TTL门电路的输入端悬空时，相当于高电平输入，输入端接有电阻时，其电阻阻值大于1.4K时，该端也相当于高电平，电阻值小于0.8K时，该端才是低电平。

而CMOS逻辑门电路，输入端不管是接大电阻还是接小电阻，该端都相当于低电平（即地电位）。

所以有如下结论：(a) 1L为低电平状态；2L是低电平状态；3L是高电平状态；4L 输出为高阻状态；(b) 1L输出为高电平；2L输出是低电平状态；3L输出是低电平状态；例2 图例2所示为用三态门传输数据的示意图，图中n 个三态门连到总线BUS ，其中D 1、D 2、…、D n 为数据输入端，EN 1、EN 2、…、ENn 为三态门使能控制端，试说明电路能传输数据的原理。

图例2 解：由三态门电路符号可知，当使能端低电平时，三态门输出为高阻阻态，所以，只要给各三态门的使能端n EN EN EN ,,,21 依次为高电平时，则,1n D D 的数据就依次被传输到总线上去。

例3 某功能的逻辑函数表达式为L=∑m(1,3,4,7,12,14,15);(1)试用最少量的“与-非”门实现该函数；(2)试用最少量的“或-非”门实现该函数；解： (1)设变量为A 、B 、C 、D ，用卡诺图化简，结合“1”方格得：DBACDAABCDCBDBACDAABCDCBDCBAfL=+++==),,,((2)卡诺图中结合“0”方格，求最简的“或—与”表达式，得：DCADCBDBBADCADCBDBBAL+++++++++=++++++=))()()((例4 试用一片八选一数据选择器74LS151实现逻辑函数。

(1) ACD D ABC CD B A D C B A Z ++=),,,( (2) C B A C B A C B A C B A Z ++=),,(解：解例基本思路：选定多路选择器的地址输入变量，列出卡诺图，求出数据输入端的函数关系式；(1) 选定四变量函数中的ABC(A 2A 1A 0)为地址输入，卡诺图为画出的电路图为：（2） 选定多路选择器的地址变量为)(012A A A ABC ,由于地址数正好是变量数，所以数据输入端的逻辑关系一定是常量“0”和“1”。

第五章 组合逻辑电路典型例题分析第一部分：例题剖析例1．求以下电路的输出表达式：解：例2．由3线－8线译码器Ｔ4138构成的电路如图所示，请写出输出函数式．解：Y = AC BC ABC= AC +BC + ABC = C(AB) +CAB = C (AB) T4138的功能表&&Y 0 Y 1 Y 2 Y 3 Y 4 Y 5 Y 6 Y 7“1”T4138A B CA 2A 1A 0YaYbS 1 S 2 S 30 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1S 1S 2S 31 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 0A 2A 1A 0Y 0Y 1Y 2Y 3Y 4Y 5Y 6Y 70 1 1 1 1 1 1 11 0 1 1 1 1 1 11 1 0 1 1 1 1 11 1 1 0 1 1 1 11 1 1 1 0 1 1 11 1 1 1 1 0 1 11 1 1 1 1 1 0 11 1 1 1 1 1 1 0例3．分析如图电路，写出输出函数Ｚ的表达式。

CC4512为八选一数据选择器。

解：例4．某组合逻辑电路的真值表如下，试用最少数目的反相器和与非门实现电路。

（表中未出现的输入变量状态组合可作为约束项）CC4512的功能表A ⨯DIS INH 2A 1A 0Y1 ⨯0 10 00 00 00 00 00 00 00 0⨯⨯⨯⨯⨯0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 0 1 0 11 1 01 1 1高阻态　0D 0D 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7ZCC4512A 0A 1A 2D 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7DIS INHD1DA B C D Y 0 0 0 0 10 0 0 1 00 0 1 0 10 0 1 1 00 1 0 0 0CD AB 00 01 11 1000 1 0 0 101 0 1 0 1 11 ××××10 0 1 ××AB第一步画卡诺图第三步画逻辑电路图例5．写出下面组合电路的输出表达式,分析逻辑功能。

自我检测题1．组合逻辑电路任何时刻的输出信号，与该时刻的输入信号 有关 ，与以前的输入信号 无关 。

2．在组合逻辑电路中，当输入信号改变状态时，输出端可能出现瞬间干扰窄脉冲的现象称为 竞争冒险 。

3．8线—3线优先编码器74LS148的优先编码顺序是7I 、6I 、5I 、…、0I ，输出为2Y 1Y 0Y 。

输入输出均为低电平有效。

当输入7I 6I 5I …0I 为11010101时，输出2Y 1Y 0Y 为 010 。

4．3线—8线译码器74HC138处于译码状态时，当输入A 2A 1A 0=001时，输出07Y ~Y = 11111101 。

5．实现将公共数据上的数字信号按要求分配到不同电路中去的电路叫 数据分配器 。

6．根据需要选择一路信号送到公共数据线上的电路叫 数据选择器 。

7．一位数值比拟器，输入信号为两个要比拟的一位二进制数，用A 、B 表示，输出信号为比拟结果：Y (A ＞B ) 、Y (A ＝B )和Y (A ＜B )，那么Y (A ＞B )的逻辑表达式为B A 。

8．能完成两个一位二进制数相加，并考虑到低位进位的器件称为 全加器 。

9．多位加法器采用超前进位的目的是简化电路结构 × 。

〔√，× 〕 10．组合逻辑电路中的冒险是由于 引起的。

A ．电路未到达最简 B ．电路有多个输出C ．电路中的时延D ．逻辑门类型不同11．用取样法消除两级与非门电路中可能出现的冒险，以下说法哪一种是正确并优先考虑的？A ．在输出级加正取样脉冲B ．在输入级加正取样脉冲C ．在输出级加负取样脉冲D ．在输入级加负取样脉冲12．当二输入与非门输入为 变化时，输出可能有竞争冒险。

A ．01→10B ．00→10C ．10→11D ．11→0113．译码器74HC138的使能端321E E E 取值为 时，处于允许译码状态。

A ．011 B ．100 C ．101 D ．01014．数据分配器和 有着相同的根本电路结构形式。

1.组合电路如图所示，分析该电路的逻辑功能。

解：(1)由逻辑图逐级写出逻辑表达式ABC P =CP BP AP L ++=ABC C ABC B ABC A ++= (2)化简与变换CB A ABC C B A ABC C B A ABC L +=+++=++=)((3)由表达式列出真值表(4)分析逻辑功能由真值表可知，当A 、B 、C 三个变量不一致时，电路输出为“1”，所以这个电路称为“不一致电路”。

2.由3线-8线译码74LS138（输出低电平有效）和4选1数据选择器（74LS153）组成如图所示的电路，B 1、B 2和C 1、C 2为二组二进制数，试列出真值表，并说明功能。

真值表A B CL解： 输出表达式： 212101122321F D C C D C C D C C D C C =+++021*********Y C C Y C C Y C C Y C C =⋅+⋅+⋅+⋅21021210212102121021A A A C C A A A C C A A A C C A A A C C =⋅+⋅+⋅+⋅2121212121212121B BC C B B C C B B C C B B C C =⋅+⋅+⋅+⋅功能说明：由地址码C 2C 1选择B 2B 1的最小项的反变量输出3.设计一个监视交通信号灯工作状态的逻辑电路。

正常情况下，红、黄、绿灯只有一个亮，否则视为故障状态，发出报警信号，提醒有关人员修理。

要求：（1）用门电路实现（2）用3-8线译码器实现（3）用4选1数据选择器实现。

解：(1)用门电路实现真值表B 2C 1C 0 00 11 01 1F21B B 21B B 21B 21B B①逻辑抽象输入变量：R 、A 、G ，红、黄、绿灯；灯亮为1，不亮为0。

输出变量：Z--故障信号，正常工作Z 为0，发生故障Z 为1。

列出真值表②写出函数式并化简 Z R A G RAG RA G RAG RAG =++++ 经卡诺图化简得： Z R A G RA RG AG =+++ ③画出电路图(2)用3-8线译码器实现①标准与或式 03567 Z R A G RAG RA G RAG RAG m m m m m =++++=++++ ②化成与非-与非式 0356703567Z m m m m m m m m m m =++++=⋅⋅⋅⋅ ③设R =A 2、A =A 1、G =A 0 则03567Z Y Y Y Y Y =⋅⋅⋅⋅ ④画连线图(3)用4选1数据选择器实现①标准与或式 Z R A G RAG RA G RAG RAG =++++S =1时 4选1 010*********Y D A A D A A D A A D A A =+++ ②确定输入变量和地址码的对应关系令A =A 1，G = A 0 ( )()()1Z R A G R AG R AG AG =+++⋅ 则：0D R = 12D D R == 31D =4.分别用74LS153(4选1数据选择器)和74LS152(8选1)实现函数F=AB+BC+AC 。

习题写出图所示电路的逻辑表达式，并说明电路实现哪种逻辑门的功能。

习题图解：B A B A B A B A B A F ⊕=+=+= 该电路实现异或门的功能分析图所示电路，写出输出函数F 。

习题图 解：[]B A B BB A F ⊕=⊕⊕⊕=)(已知图示电路及输入A 、B 的波形，试画出相应的输出波形F ，不计门的延迟．解：B A B A B A AB B AB A AB B AB A F ⊕=•=•••=•••=由与非门构成的某表决电路如图所示。

其中A 、B 、C 、D 表示4个人，L=1时表示决议通过。

（1） 试分析电路，说明决议通过的情况有几种。

（2） 分析A 、B 、C 、D 四个人中，谁的权利最大。

习题图解：（1）ABD BC CD ABD BC CD L ++=••= （2）A C & && & L B A =1 =1 =1FF A B ? ?? ? ? F B A(3)根据真值表可知，四个人当中C 的权利最大。

分析图所示逻辑电路，已知S 1﹑S 0为功能控制输入，A ﹑B 为输入信号，L 为输出，求电路所具有的功能。

习题图解：（1）011011)(S S B S A S S B S A L ⊕⊕+⊕=⊕⊕•⊕= (2)(3)当S 1S 0=00和S 1S 0=11S 1S 0=01时，该电路实现两输入或非门，当S 1S 0=10时，该电路实现两输入与非门。

(2)A 10电路逻辑功能为：“判输入ABC 是否相同”电路。

已知某组合电路的输入A 、B 、C 和输出F 的波形如下图所示，试写出F 的最简与或表达式。

习题图 解：（1）根据波形图得到真值表：C AB BC A C B A F ++=、设∑=)14,12,10,9,8,4,2(),,,(m D C B A F ，要求用最简单的方法，实现的电路最简单。

1）用与非门实现。

2）用或非门实现。

3) 用与或非门实现。

A B C（1） 写出Y 的最简与或式； （2） 列出电路的真值表； （3） 说明电路的逻辑功能；2.设计一个三输入端组合逻辑电路，当三个输入端信号电平相同时，输出为1，否则输出为0. 2005年（1）列出真值表。

(2)求出与或表达式并变换为与非—与非式。

（3）画出用与非门组成的逻辑图（输入端可直接使用后变量）。

1.逻辑函数Y 的真质表如下表所示，2006年（1）求出Y 的与或表达式（2）求出Y 的最简与非—与非表达式 （3）画出用与非门实现函数Y 的逻辑图。

（1）写出Y1、Y2、Y3的表达式； （2）写出Y 的最简与或门； （3）画出化简后的逻辑电路图。

A B C图3.31、组合逻辑电路的输入A 、B 、C 和输出F 的波形如图所示。

2008年 （1）列出真值表；（2）写出逻辑函数表达式并化简； （3）用最少的与非门实现。

1、只有一辆自行车，要求只有在A 同意的情况下，B 和C 才可以骑，但B 具有优先权，B 不骑时C 才可以骑。

（1）列出真值表。

（2）写出最简逻辑表达式，（3）试用与非门设计电路，画出逻辑电路图。

2009年三、简答题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。

5.（8-1中）简单回答组合逻辑电路的设计步骤。

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。

（有些题答案错了）自我检测题1．组合逻辑电路任何时刻(de)输出信号,与该时刻(de)输入信号 有关 ,与以前(de)输入信号 无关 .2．在组合逻辑电路中,当输入信号改变状态时,输出端可能出现瞬间干扰窄脉冲(de)现象称为 竞争冒险 .3．8线—3线优先编码器74LS148(de)优先编码顺序是7I 、6I 、5I 、…、0I ,输出为2Y 1Y 0Y .输入输出均为低电平有效.当输入7I 6I 5I …0I 为时,输出2Y 1Y 0Y 为 010 .4．3线—8线译码器74HC 处于译码状态时,当输入A 2A 1A 0=001时,输出07Y ~Y = .5．实现将公共数据上(de)数字信号按要求分配到不同电路中去(de)电路叫 数据分配器 .6．根据需要选择一路信号送到公共数据线上(de)电路叫 数据选择器 .7．一位数值比较器,输入信号为两个要比较(de)一位二进制数,用A 、B 表示,输出信号为比较结果：Y (A ＞B ) 、Y (A ＝B )和Y (A ＜B ),则Y (A ＞B )(de)逻辑表达式为B A .8．能完成两个一位二进制数相加,并考虑到低位进位(de)器件称为 全加器 .9．多位加法器采用超前进位(de)目(de)是简化电路结构 . （√, ）10．组合逻辑电路中(de)冒险是由于 引起(de). A ．电路未达到最简 B ．电路有多个输出 C ．电路中(de)时延 D ．逻辑门类型不同11．用取样法消除两级与非门电路中可能出现(de)冒险,以下说法哪一种是正确并优先考虑(de)A ．在输出级加正取样脉冲B ．在输入级加正取样脉冲C ．在输出级加负取样脉冲D ．在输入级加负取样脉冲 12．当二输入与非门输入为 变化时,输出可能有竞争冒险. A ．01→10 B ．00→10 C ．10→11 D ．11→0113．译码器74HC(de)使能端321E E E 取值为 时,处于允许译码状态.A ．011B ．100C ．101D ．01014．数据分配器和 有着相同(de)基本电路结构形式.A ．加法器B ．编码器C ．数据选择器D ．译码器15．在二进制译码器中,若输入有4位代码,则输出有 个信号. A ．2 B ．4 C ．8 D ．1616．比较两位二进制数A=A 1A 0和B=B 1B 0,当A ＞B 时输出F =1,则F 表达式是.A ．B A F =．0101B B A A F ++= ．0011B A B A F ++=17．集成4位数值比较器74LS85级联输入I A ＜B 、I A=B 、I A ＞B 分别接001,当输入二个相等(de)4位数据时,输出F A ＜B 、F A=B 、F A ＞B 分别为 . A ．010 B ．001 C ．100 D ．01118．实现两个四位二进制数相乘(de)组合电路,应有 个输出函数.A ． 8B ．9C ．10D ．11 19．设计一个四位二进制码(de)奇偶位发生器（假定采用偶检验码）,需要 个异或门.A ．2B ．3C ．4D ．520．在图中,能实现函数C B B A F +=(de)电路为 .A B FCB AC F（a ） （b ） （c ）图A ．电路 （a ）B ．电路（b ）C ．电路（c ）D ．都不是习 题1．分析图所示组合逻辑电路(de)功能,要求写出与-或逻辑表达式,列出其真值表,并说明电路(de)逻辑功能.A B CS图解： CO =AB +BC +ACAC BC AB C B A ABC CO C B A ABC S +++++=+++=）（）（AC BC AB C B A ABC ）（+++=AC BC AB C AC BC AB B AC BC AB A ABC +++= A B AB C AC C A B C BC B A ABC +++= C B A C B A C B A ABC +++=真值表电路功能：一位全加器,A 、B 为两个加数,C 为来自低位(de)进位（似乎错了）,S 是相加(de)和,CO 是进位.2．已知逻辑电路如图所示,试分析其逻辑功能.A B C图解：（1）逻辑表达式 ABC P =1,ABC B BP P ==12,ABC A AP P ==13,ABC C CP P ==14432P P P F =ABC C ABC A ABC B =ABC C ABC A ABC B ++=)(C B A ABC ++= ))((C B A C B A ++++=C AB C B A C B A BC A C B A C B A +++++=（2（3）功能从真值表看出,ABC=000或ABC=111时,F=0,而A、B、C取值不完全相同时,F=1.故这种电路称为“不一致”电路.3．试用与非门设计一组合逻辑电路,其输入为3位二进制数,当输入中有奇数个1时输出为1,否则输出为0.解：（1）真值表（2）ABCAF⋅⋅BAC+B=（无法用卡诺图化简）++=⋅ABCCBABCACBACCAB（3）逻辑图F4．4位无符号二进制数A（ A3A2A1A0）,请设计一个组合逻辑电路实现：当0≤A＜8或12≤A＜15时,F输出1,否则,F输出0.解：（1）真值表：（2）表达式（3）电路图1111111111100001101110110100A 3A 2A 1A0F 0A 3A 1A 2A 0F02123A A A A A F ++=（4）如果要求用与非门实现,则：01230123012302123A A A A A A A AA A A A A A A A A F =+=+=++=逻辑图：A A A A5．约翰和简妮夫妇有两个孩子乔和苏,全家外出吃饭一般要么去汉堡店,要么去炸鸡店.每次出去吃饭前,全家要表决以决定去哪家餐厅.表决(de)规则是如果约翰和简妮都同意,或多数同意吃炸鸡,则他们去炸鸡店,否则就去汉堡店.试设计一组合逻辑电路实现上述表决电路.解：（1）逻辑定义：A 、B 、C 、D 分别代表约翰、简妮、乔和苏.F =1表示去炸鸡店,F =0表示去汉堡店.（2）真值表（3）用卡诺图化简 （4）逻辑图AB 00CD01111000011110F0000001011111B CA FDF =AB +ACD +BCD6．试设计一个全减器组合逻辑电路.全减器是可以计算三个数、Y 、BI (de)差,即D =-Y -CI .当＜Y +BI 时,借位输出BO 置位.解：设被减数为,减数为Y ,从低位来(de)借位为BI ,则1位全减器(de)真值表如图 (a)所示,其中D 为全减差,BO 为向高位发出(de)借位输出.（1）真值表0101110100011110X Y BID 0111010100011110XY BIBO由卡诺图得I B Y X D ⊕⊕=Y X B X YB B I I O ++=电路图Y XDBOBI7．设计组合逻辑电路,将4位无符号二进制数转换成格雷码.解：（1）列出4位二进制码→4位格雷码(de)转换真值表,如表所示.（2）根据真值表分别画出输出变量G 3,G 2,G 1,G 0(de)卡诺图,如图所示.化简后,得33B G =,232B B G ⊕=,121B B G ⊕=,010B B G ⊕=00001111000011110001101100011011B 3B 2B 1B 0G 20011110011000110001101100011011B 3B 2B 1B 0G 10101010101010110001101100011011B 3B 2B 1B 0G 0（3）由逻辑表达式得电路实现,如图所示.B 3B 2B 0B 0G 3G 2G 0G 08．请用最少器件设计一个健身房照明灯(de)控制电路,该健身房有东门、南门、西门,在各个门旁装有一个开关,每个开关都能独立控制灯(de)亮暗,控制电路具有以下功能：（1）某一门开关接通,灯即亮,开关断,灯暗；（2）当某一门开关接通,灯亮,接着接通另一门开关,则灯暗； （3）当三个门开关都接通时,灯亮.解：设东门开关为A ,南门开关为B ,西门开关为C .开关闭合为1,开关断开为0.灯为Z ,等暗为0,灯亮为1.根据题意列真值表如下：（2）画出卡诺图如图所示.010111100011110ABC Z=1=1A ZB C（3）根据卡诺图,可得到该逻辑电路(de)函数表达式：C B A ABC C B A C B A C B A Z ⊕⊕=+++=（3）根据逻辑函数表达式,可画出逻辑电路图如图所示.9．设计一个能被2或3整除(de)逻辑电路,其中被除数A 、B 、C 、D 是8421BCD 编码.规定能整除时,输出L 为高电平,否则,输出L 为低电平.要求用最少(de)与非门实现.（设0能被任何数整除）解：（1）真值表（2）用卡诺图化简101111××××11××0001111000011110AB CDL B DC A LD C B A D C B A D C B A L =++=++=（3）逻辑图10．如图所示为一工业用水容器示意图,图中虚线表示水位,A 、B 、C 电极被水浸没时会有高电平信号输出,试用与非门构成(de)电路来实现下述控制作用：水面在A 、B 间,为正常状态,亮绿灯G ；水面在B 、C 间或在A 以上为异常状态,点亮黄灯Y ；面在C 以下为危险状态,点亮红灯R .要求写出设计过程.A B C图解：（1）真值表（2）卡诺图化简A0BC100011110Y 010××××A0BC100011110G 001××××BA B A G ==1A CB AC B Y ⋅=+=A 0BC100011110R 100×××0×GCR =YR（3）逻辑图11．试用卡诺图法判断逻辑函数式Y （A ,B ,C ,D ）=∑m （0,1,4,5,12,13,14,15）是否存在逻辑险象,若有,则采用增加冗余项(de)方法消除,并用与非门构成相应(de)电路.解：卡诺图如图（a ）所示. 最简逻辑函数式为：AB C A Y +=此函数存在逻辑险象.只要如图所示增加冗余项C B 即可,逻辑式变为：C B AB C A C B AB C A Y ⋅⋅=++=用与非门构成(de)相应电路如图 (b)所示.AL 2C100011110AB CD00011110100110011110Y B（a ） （b ）12．已知∑∑+=)14,2,1()13,12,11,10,9,8,7,3,0(),,,(d m D C B A Y ,求Y (de)无竞争冒险(de)最简与-或式.解：卡诺图如图所示：1×1000101110001111000011110AB CDY×11×0C B A CD A D B C A Y +++=上式中C B A 为冗余项,以消除竞争冒险.13．某一组合电路如图所示,输入变量（A ,B ,D ）(de)取值不可能发生（0,1,0）(de)输入组合.分析它(de)竞争冒险现象,如存在,则用最简单(de)电路改动来消除之.F图解：解法1：从逻辑图得到以下表达式：AC D C B C B A F ++=根据表达式得到卡诺图：1100100010110110001111000011110AB CD F但由于从卡诺图可见,包围圈有两处相切,因此存在竞争冒险现象.可以通过相切点位置增加一个乘积项,得D AB D C A AC D C B C B A F ++++=进一步分析,当ACD =000时, B B F +=,由于输入变量（A ,B ,D ）(de)取值不可能发生（0,1,0）(de)输入组合,因此,当ACD =000时,B 必然为0,不会产生竞争冒险.因此,D C A 这一项不需要增加,只需要增加D AB .电路图为：F解法二：如果逻辑表达式在某种取值下,出现A A F +=、B B F +=、C C F +=、D D F +=,就有可能出现竞争冒险.根据逻辑表达式AC D C B C B A F ++=,A A F +=和D D F +=不会出现. 当A =C =D =0,出现B B F +=,但由于输入变量（A ,B ,D ）(de)取值不可能发生（0,1,0）(de)输入组合,因此,当ACD =000时,B 必然为0,因此也不会产生竞争冒险.只有当A =B =1,D =0,出现C C F +=,存在竞争冒险问题,加冗余项D AB 可消除竞争冒险.14．电路如图所示,图中①~⑤均为2线—4线译码器.（1）欲分别使译码器①~④处于工作状态,对应(de)C 、D 应输入何种状态（填表）；（2）试分析当译码器①工作时,请对应A 、B (de)状态写出1310Y ~Y (de)状态（填表）；（3）说明图(de)逻辑功能. 表 表13Y 12Y 11Y 10Y 23Y 22Y 21Y 20Y 33Y 32Y 31Y 30Y 43Y 42Y 41Y 40Y图解：逻辑功能：由74LS 构成(de)4线—16线译码器15．图所示电路是由3线-8线译码器74HC 及门电路构成(de)地址译码电路.试列出此译码电路每个输出对应(de)地址,要求输入地址A 7A 6A 5A 4A 3A 2A 1A 0用十六进制表示.A 3A 4A 5A 6A 7图解：由图可见,74HC(de)功能扩展输入端必须满足E 1＝1、032==E E 才能正常译码,因此E 1＝A 3＝1；542A A E =,即A 4＝1,A 5＝1； 0763=+=A A E ,即A 6＝0,A 7＝0.所以,该地址译码器(de)译码地址范围为A 7A 6A 5A 4A 3A 2A 1A 0＝00111A 2A 1A 0＝00111000～00111111,用十六进制表示即为38H ～3FH.输入、输出真值表如表1所示.表1 地址译码器(de)真值表16．写出图所示电路(de)逻辑函数,并化简为最简与-或表达式.10B AC L图解：由图（a ）写出逻辑函数并化简,得CC AB C B A C B A C B A Y Y Y Y Y Y Y Y L =+++=+++==6420642017．试用一片3线-8线译码器74HC 和最少(de)门电路设计一个奇偶校验器,要求当输入变量ABCD 中有偶数个1时输出为1,否则为0.（ABCD 为0000时视作偶数个1）.解：ABCD D C AB D C B A D C B A D BC A D C B A CD B A D C B A F +++++++=ABCD D C B A D C B A CD B A D C AB D C B A D BC A D C B A ++++++++=D ABC C B A C B A C B A D C AB C B A BC A C B A ）（）（+++++++=D C AB C B A BC A C B A D C AB C B A BC A C B A ）（）（+++++++=D C AB C B A BC A C B A ⊕+++=）（D C AB C B A BC A C B A ⊕⋅⋅⋅=）（连接图AB C 100F18．用一个8线-3线优先编码器74HC148和一个3线-8线译码器74HC 实现3位格雷码→3位二进制(de)转换.解：根据下表可得到连线图：B 1B 0B 2G G G19．根据图所示4选1数据选择器,写出输出Z(de)最简与-或表达式.解：C A C A B CAB B A BC A B A Z ++=+++=20．由4选1数据选择器和门电路构成(de)组合逻辑电路如图所示,试写出输出E (de)最简逻辑函数表达式.解：D C C A D ABC D C B A CD B A CD B A E +=+++=图 图21．由4选1数据选择器构成(de)组合逻辑电路如图所示,请画出在图所示输入信号作用下,L (de)输出波形.A B C L图解：4选1数据选择器(de)逻辑表达式为：301201101001D A A D A A D A A D A A Y +++=将A 1=A ,A 0=B ,D 0=1,D 1=C ,C D =2,D 3=C 代入得ABC C B A BC A C B A C B A ABC C B A BC A B A Y ++++=+++=根据表达式可画出波形图：CA B L22．已知用8选1数据选择器74LS151构成(de)逻辑电路如图所示,请写出输出L (de)逻辑函数表达式,并将它化成最简与-或表达式.图解：（1）写出逻辑函数表达式：C AB C B A BC A C B A C B A L ++++=（2）用卡诺图化简1111010010110101L BCAB AC L +=23．用一个8选1数据选择器74LS151和非门实现：))()()((F B C A D A C B BF C A C B A E Y +++++++++=解：)(F B C A D A BC BF C A C B A E Y +++=)(F m F m m D m D m m F m F m m m E 2027376441+++++++++=)(7643210m F m m D m m m F m E ++++++=CBAE124．图所示是用二个4选1数据选择器组成(de)逻辑电路,试写出输出Z与输入M、N、P、Q之间(de)逻辑函数式.PN图解；P）（Z）（+=NMQ++NQNMQMNMQPPNNMQ+=M++MQPQPQMNNPNQ+=NQPP25．用二个4选1数据选择器实现函数L,允许使用反相器.BACDEEL+A+++=+AEBDEFBCEDCCDEABB解：BCEAEBCDL++=+++EBEDAADEFCBBCDEA+B+B+E+（=）++ECBDADFBECDACAAECDB++BEE（=）A++++AADFBEBECCDCADDC电路图26．一个组合逻辑电路有两个控制信号C1和C2,要求：（1）C2C1=00时,B=AF⊕（2）C2C1=01时,ABF=（3）C2C1=10时,B=F+A（4）C2C1=11时,ABF=试设计符合上述要求(de)逻辑电路（器件不限）解：方法一：真值表→卡诺图化简→逻辑图真值表卡诺图化简000011110C 2C 1AB00011110101110100101FAB C C B A C C B A C B A C A C C F 12122212++++=逻辑图F方法二：利用数据选择器和少量门电路实现27．试用4选1数据选择器74LS153（1/2）和最少量(de)与非门实现逻辑函数DCBDCCAF++=.解：DCBDCDDCADCBDCCAF+++=++=)(0⋅+++=+++=CDDCDCADCABDCBDCDCADCA令A1=C,A0=D,ABD=0,AD=1,D2=1,D3=0连线图：BA A28．P（P2P1P0）和Q（Q2Q1Q0）为两个三位无符号二进制数,试用一个74LS和一个74LS151和尽可能少(de)门电路设计如下组合电路：当P=Q 时输出F=1,否则F=0.解：P P P29．试用8选1数据选择器74LS151实现逻辑函数L =AB +AC .解：567m m m ABC C B A ABC C AB AC AB L ++=+++=+=130．用8选1数据选择器74LS151设计一个组合电路.该电路有3个输入A 、B 、C 和一个工作模式控制变量M ,当M =0时,电路实现“意见一致”功能（A ,B ,C 状态一致时输出为1,否则输出为0）,而M =1时,电路实现“多数表决”功能,即输出与A ,B ,C 中多数(de)状态一致.解：CMAB C B MA BC A M ABC C B A M MABC C MAB C B MA BC A M ABC M C B A M F ++++=+++++=电路图M31．已知8选1数据选择器74LS151芯片(de)选择输入端A 2(de)引脚折断,无法输入信号,但芯片内部功能完好.试问如何利用它来实现函数F (A ,B ,C )＝∑m (1,2,4,7).要求写出实现过程,画出逻辑图.解：对于LSTTL 集成芯片,某个输入引脚折断后该脚悬空,相当于输入高电平1.74LS151(de)高位地址端A 2折断后,输出不再响应D 0,D 1,D 2,D 3输入,8选1数据选择器只相当于一个4选1,此时地址输入为A 1A 0,数据输入为D 4,D 5,D 6,D 7,输出Y 等于7016015014017012601250124012D A A D A A D A A D A A D A A A D A A A D A A A D A A A Y +++=+++=与函数F 相比较ABCC B A C B A C B A m C B A F +++==∑)7,4,2,1(),,(不难看出,只要令AB 为地址,则D 4＝C ,D 5＝C ,D 6＝C ,D 7＝C .逻辑图如图所示.图 题(de)电路实现32．用三片四位数值比较器74LS85实现两个12位二进制数比较.解：74LS85（片0）A 3A 1A 2A 0B 3B 1B 2B 0I （A ＞B ）I （A =B ）I （A ＜B ）Y (A ＞B )Y (A =B )Y (A ＜B )100w 2 v 2w 0w 1 v 1 v 074LS85（片1）A 3A 1A 2A 0B 3B 1B 2B 0I （A ＞B ）I （A =B ）I （A ＜B ）Y (A ＞B )Y (A =B ）Y (A ＜B )w 6W ＜VW ＞V W =V v 6w 4w 5 v 5 v 4w 7 v 7w 3 v 374LS85（片2）A 3A 1A 2A 0B 3B 1B 2B 0I （A ＞B ）I （A =B ）I （A ＜B ）Y (A ＞B )Y (A =B ）Y (A ＜B )w 10 v 10w 8w 9 v 9 v 8w 11 v 1133．用一片4位数值比较器74HC85和适量(de)门电路实现两个5位数值(de)比较.解：高4位加到比较器数值输入端,最低位产生级联输入.0V W I =）（B ＞A ,00V W I =）（B ＜A ,I （A=B ）=W 0⊙V 0W ＜VW ＞V W =V W V34．用两个四位加法器74283和适量门电路设计三个4位二进制数相加电路.解：三个4位二进制数相加,其和应为6位.基本电路如图所示.两个加法器产生(de)进位通过一定(de)逻辑生成和(de)高两位.214CO CO S ⊕=, 215CO CO S ⋅=C O1C O2S 5S 4C O1∑A 3A 1A 2A 0B 3B 1B 2B 0S 3S 1S 2S 0CI 0C OX 0X 1X 2X 3Y 0Y 1Y 2Y 3C O2∑A 3A 1A 2A 0B 3B 1B 2B 0S 3S 1S 2S 0CI 0C OS 0S 1S 2S 3Z 0Z 1Z 2Z 335．A 、B 为4位无符号二进制数（B ≠0）,用一个74LS283、非门和一个其它类型门电路实现：当A =（B -1）模16时,输出Y =1,否则为0. 解：∵ （B -1）模16即为B -1∴ A =B -1时Y =1,否则Y =0,即B -1-A =B +A +1-1=B +A 为0时,Y =1.A 0A 1A 2A 3Y36．A 、B 为四位二进制数,试用一片74283实现Y =4A +B . 解：Y =4A +B =A 3A 2A 1A 000+B 3B 2B 1B 0∑A 3A 1A 2A 0B 3B 1B 2B 0S 3S 1S 2S 0CI 0C OA 0A 1A 2A 3B 0B 1B 2B 3X 50X 4X 3X 2X 1X 037．用一片74283和尽量少(de)门电路设计余3码到2421码(de)转换.解：余3码到2421码(de)转换(de)真值表为：从真值表中可以看到,当A 3=0时,B =A -3,当A 3=1时,B =A +3B 0B 1B 2B 3A 313A38．设计一个一位8421BCD 码乘以5(de)电路,要求输出也为8421BCD码.要求：（1）用4线/16线译码器及门电路实现；（2）只用四位全加器74LS283实现；（3）不用任何器件实现.解：根据题意列出真值表（1）从真值表可写出逻辑表达式：B7=0,B3=0,B 1=0,B 6=∑m （8,9）, B 5=∑m （4,5,6,7）, B 4=∑m （2,3,6,7）, B 0=B 2=∑m （1,3,5,7,9）.0A 1A 2A 02(B 0)A 3456B 7B 3B 1（2）用全加器实现A 3A 2A 1A 00 1 0 10 0 A 3A 2A 1A 0A 3A 2A 1A 0×+A 1A 0用74283实现逻辑图与36题同. （3）不用任何器件实现B 7=0,B 6=A 3,B 5=A 2,B 4=A 1,B 3=0,B 2=A 0,B 1=0,B 0=A 039．利用两片并行进位加法器和必要(de)门电路设计一个8421BCD 码加法器.8421BCD 码(de)运算规则是：当两数之和小于等于9（1001）时,所得结果即为输出；当所得结果大于9时,则应加上6（0110）.解：连线图如图所示.加法器1完成两个加数得初始加法,加法器2对加法器1输出进行修正.A 3A 1A 2A 0B B B B S 4S 0S 1S 2S 3。

组合逻辑电路题解3.1 写出如图3.12所示各电路的逻辑表达式，并化简之。

分析根据逻辑图写逻辑表达式的方法是：从输入端到输出端，逐级写出各个门电路的逻辑表达式，最后写出各个输出端的逻辑表达式。

解对图3.12（a）所示电路，从输入端开始的3个与非门的输出分别为、和，输出端F的逻辑表达式为：对图3.12（b）所示电路，从输入端开始的3个与非门的输出分别为、和，输出端F的逻辑表达式为：（a）（b）图3.12 习题3.1的图3.2 写出如图3.13所示各电路的逻辑表达式，并化简之。

（a）（b）图3.13 习题3.2的图分析在逻辑图比较简单的情况下，可一次性写出输出端的逻辑表达式。

解对图3.13（a）所示电路，逻辑表达式为：对图3.13（b）所示电路，逻辑表达式为：3.3 证明如图3.14所示两个逻辑电路具有相同的逻辑功能。

（a）（b）图3.14 习题3.3的图分析如果两个逻辑电路的逻辑表达式或真值表完全相同，则它们具有相同的逻辑功能。

解对图3.14（a）所示电路，逻辑表达式为：对图3.14（b）所示电路，逻辑表达式为：因为两个逻辑电路的逻辑表达式完全相同，所以它们具有相同的逻辑功能。

3.4 分析如图3.15所示两个逻辑电路的逻辑功能是否相同？要求写出逻辑表达式，列出真值表。

（a）（b）图3.15 习题3.4的图解对图3.15（a）所示电路，逻辑表达式为：对图3.15（b）所示电路，逻辑表达式为：真值表如表3.12所示。

因为两个逻辑电路的逻辑表达式以及真值表完全相同，所以它们具有相同的逻辑功能。

表3.12 习题3.4的真值表A B C F1F20 0 0 0 0 1 0 1 00 1 11 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 011113.5 分析如图3.16所示两个逻辑电路，要求写出逻辑式，列出真值表，然后说明这两个电路的逻辑功能是否相同。

（a）（b）图3.16 习题3.5的图解对图3.16（a）所示电路，逻辑表达式为：对图3.16（b）所示电路，逻辑表达式为：真值表如表3.13所示。

9.4、组合逻辑电路的分析与设计习题1、在一旅游胜地，有两辆缆车可供游客上下山，请设计一个控制缆车正常运行的逻辑电路。

要求：缆车A 和B在同一时刻只能允许一上一下的行驶，并且必须同时把缆车的门关好后才能行使。

设输入为A、B、C，输出为Y。

（设缆车上行为“1”，门关上为“1”，允许行驶为“1”）(1) 列真值表；（2）写出逻辑函数式；（3）用基本门画出实现上述逻辑功能的逻辑电路图。

解：（1）列真值表：（3）逻辑电路图：)()(____________BACBABACCBABCAF⊕=+=+=2、某同学参加三类课程考试，规定如下：文化课程（A）及格得2分，不及格得0分；专业理论课程（B）及格得3分，不及格得0分；专业技能课程（C）及格得5分，不及格得0分。

若总分大于6分则可顺利过关（Y），试根据上述内容完成：（1）列出真值表；（2）写出逻辑函数表达式，并化简成最简式；（3）用与非门画出实现上述功能的逻辑电路。

（3）逻辑电路图(2)逻辑函数表达式BCACABCBABCCBABCCBAABCBCAABCCBABCAF+=+=+=+=++=++=)()(__________________ABFAFBCAFBC3、中等职业学校规定机电专业的学生，至少取得钳工(A)、车工(B)、电工(C)中级技能证书的任意两种，才允许毕业（Y ）。

试根据上述要求：（1）列出真值表；（2）写出逻辑表达式，并化成最简的与非—与非形式；（3）用与非门画出完成上述功能的逻辑电路。

解：（1（3）逻辑电路：（2）逻辑表达式：最简的与非—与非形式：ABC C AB C B A BC A F +++=_____________________________________________________________________________________________________________AB BC AC AB BC AC AB BC AC AB BC AC F ••=•+=++=++=4、用基本逻辑门电路设计一个一位二进制全加器，输入变量有：A 为被加数，B 为加数，C 为较低位的进位，输出函数为本位和S 及向较高位的进位H 。

【例题1】设计一个投票表决器，三个投票人分别为A 、B 、C ，按规定只要二人以上同意才能通过。

解：设投同意票为“1”表示，不同意票为“0”；输出为“1”表示通过，为“0”表示不通过。

第一步：由逻辑关系列出真值表第二步：由真值表写出逻辑函数表达式第三步：化简逻辑函数表达式 ◆用卡诺图化简◆用代数法化简如下第四步 由化简后的逻辑表达式画出逻辑电路图7653111*********m m m m ABC C AB C B A BC A F +++=真值表∑=)7,6,5,3(mFABBC AC AB BC AC AB BC AC F ⋅⋅=++=++=AB BC AC AB BC AC AB BC AC A C C B AC C AB B A C B A B A A C AB A B B C C AB C B A BC C AB C B A A A BC ABC C AB C B A BC A F ⋅⋅=++=++=++=++=+=+++=++=+++=+++=)()()()()( F 高电平时，三极管导通，灯亮；低电平时三极管截止，灯灭。

【例题2】某汽车驾驶员培训班进行结业考试。

有三名评判员，其中A 为主评判员，B 、C 为副评判员。

评判时按少数服从多数原则，但若主评判认为合格，也可通过。

试用与非门构成逻辑电路实现评判的规定。

解：（1）根据逻辑设计要求，设定三个输入变量A 、B 、C ，并规定如下： 主评判A 意见：A ＝1 认为合格;A ＝0 认为不合格 副评判B 意见：B ＝1 认为合格;B ＝0 认为不合格副评判C 意见：C ＝1 认为合格;C ＝0 认为不合格 设输出变量Y ：Y ＝1 认为通过;Y ＝0 认为不通过 （2）列真值表（3）根据真值表写出逻辑表达式（4）用卡诺图化简（5）画出逻辑电路图真值表∑=++++=++++=)7,6,5,4,3(76543m m m m m m ABC C AB C B A C B A BC AY ABC A BC A BC Y ⋅=+=+=【例题3】有一火灾报警系统，设有烟感、温感、紫外光感三种不同类型的火灾探测器。

组合逻辑电路的分析(习题与解答)组合逻辑电路的分析，是指基于逻辑电路图、分析、明确该电路的基本功能的过程。

理论上讲，逻辑电路图本身就是逻辑功能的一种表达方式，但在许多情况下，用逻辑电路图表达的逻辑功能不够直观、形象，往往需要将其转化为逻辑表达式的形式，以使逻辑功能更加直观、确定。

组合逻辑电路的分析一般可按如下步骤进行。

（1）根据逻辑电路图，由输入到输出逐级输出逻辑表达式。

（2）化简逻逻辑表达式，得到最简逻辑表达式。

（3）根据最简的逻辑表达式列出真值表。

（4）根据列真值表，分析、确定逻辑电路的基本功能。

习题1.分析如图所示的三人表决器的逻辑电路的逻辑功能。

解：（１）根据逻辑电路逐级写出逻辑表达式AB Y=1BCY=2ACY=3ACBCABYYYY••=••=321（2）化简逻辑表达式ACBCABACBCABY++=••==（3）根据化简后的逻辑表达式列出真值表输入输出输入输出A B C Y A B C Y0 0 0 0 1 0 0 00 0 1 0 1 0 1 10 1 0 0 1 1 0 10 1 1 1 1 1 1 1 （4）由真值表可知，3个输入中至少有两个或两个以上的输入为1时，输出才为１，否则输出为０。

此电路为一个少数服从多数的三人表决器。

习题2.分析如图所示的逻辑电路的逻辑功能。

解：（１）根据逻辑电路逐级写出逻辑表达AB Y=1ABAY•=2ABBY•=3ABBABAYYY•••=•=32（2）化简逻辑表达式ABBABAYYY•••=•=32ABBABA•+•=BABA+=（3）根据化简后的逻辑表达式列出真值表输入输出A B Y0 0 00 1 11 0 11 1 0（4）由真值表可知，可知逻辑电路的功能：输入一致时，输出为0，输入不一致时，输出为１。

此电路的逻辑功能为同出0，异出1。

习题3.分析如图所示的逻辑电路的逻辑功能。

解：（１）根据逻辑电路逐级写出逻辑表达式BA Y=1ABY=2ABBAYYY+=+=21（2）化简逻辑表达式ABBAY+=此函数表达式已为最简与或表达式。