组合逻辑电路

* *

第 3章 组合逻辑电路

逻辑电路按照逻辑功能的不同可分为两大类：一类是组合逻辑电路（简称组合电路）, 另一类是时序逻辑电路（简称时序电路）。所谓组合电路是指电路在任一时刻的输出状态只与同一时刻各输入状态的组合有关，而与前一时刻的输出状态无关。组合电路的示意图如图3.1所示。组合逻辑电路的特点：

（１） 输出、输入之间没有反馈延迟通路。

（２） 电路中不含记忆元件。

图 3.1 组合电路示意图

3.1 组合逻辑电路的分析方法和设计方法

（1）3.1.1组合逻辑电路的分析方法

分析组合逻辑电路的目的是为了确定已知电路的逻辑功能,或者检查电路设计是否合理。

组合逻辑电路的分析步骤如下：

(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。

(3) 列真值表, 确定其逻辑功能。 例 1 分析如图3.2所示组合逻辑电路的功能。

解（1）

组合逻辑电路……X1X2XnY1Y2Ym输入信号输出信号ACBCABYACBCABY&ABBCACY&&&* *

（2）化简

（3） 例真值表：如表3·1所示 图 3.2 例 1 的逻辑电路

* * 表 3.1 例1的真值表

由表3.1可知，若输入两个或者两个以上的1(或0), 输出Y为1(或0), 此电路在实际应用中可作为多数表决电路使用。

例 2分析如图3.3所示组合逻辑电路的功能。

解(1)

写出如下逻辑表达式:

(2) 化简 ABY1ABAYAY12BABBYY13BABABAYYY32* *

图 3.3 例2 的逻辑电路

（３） 确定逻辑功能: 从逻辑表达式可以看出， 电路具有“异或”功能

&&&&ABY1Y2Y3Y* *

本科学生实验报告

学号 ********* 姓名 ******

学院 物理与电子信息学院 专业、班级 10物理A

实验课程名称 数字电路技术试验

教师及职称 张超（讲师）

开课学期 2012 至 2013 学年 上 学期

填报时间 2012 年 10 月 23 日

云南师范大学教务处编印 实验序号 2 实验名称 组合逻辑电路分析

实验时间 2012.10.9 实验室 同析3幢215

一．实验预习

1．实验目的

1. 掌握组合逻辑电路的分析方法

2. 验证半加器、全加器、半减器、全减器、奇偶校验器、原码/反码转换器逻辑功能。

2．实验原理、实验流程或装置示意图

1、分析半加器的逻辑功能

用两片74LS00（引脚见图4-1）按图4－2接线。74LS00芯片14脚接+5V,7脚接地。

图4-1

图4-2

（2） 写出该电路的逻辑表达式，列真值表

1）按表4-1的要求改变A、B输入，观测相应的S、C值并填入表4-1中。

2）比较表4-1与理论分析列出的真值表，验证半加器的逻辑功能。

表4-1

输 入 输 出

A B S C

0 0

0 1

1 0

1 1

2、分析全加器的逻辑功能

1）用三片74LS00按图4-3接好线。74LS00芯片14脚接 +5v,7脚接地.

图4-3

2） 析该线路，写出Sn、Cn的逻辑表达式，列出其真值表。

3） 表4-2利用开关改变An、Bn、Cn-1的输入状态，借助指示灯或万用表观测Sn、Cn的值填入表4-2中。

组合逻辑电路的设计步骤

一、组合逻辑电路的设计步骤

1、首先，要对需要设计的组合逻辑电路的功能进行分析，即建立系统的功能模型，确定组合逻辑电路的应用对象、输入变量及输出变量。

2、其次，要对输入变量及输出变量进行详细的描述，即要确定输入变量及输出变量的具体取值范围及取值意义。

3、然后，根据所给的功能模型和输入及输出变量，要设计出对应的组合逻辑电路，即根据功能模型和输入及输出变量的取值进行设计，即要设计出对应的逻辑表达式。

4、接下来，根据所得到的逻辑表达式，要进行综合优化，使逻辑门的数量和连接线路的数量最少，优化的方法有：(1) 利用结合律、交换律、消除法；(2) 利用布尔代数分配定理；(3) 利用布尔代数中结合律，消除重复项，减少未知数的个数等。

5、最后，根据综合优化后的逻辑表达式，要设计出组合逻辑电路的逻辑图，并画出具体的电路原理图。

二、组合逻辑电路的实现

1、逻辑电路的实现有两种方式：硬件实现和软件实现。

2、硬件实现：主要是用电子器件来实现组合逻辑电路，如用TTL器件来实现，有时也会用CMOS器件来实现，其中常用的电子器件有：AND门、OR门、NOT门等。

组合逻辑电路的设计

一．实验目的

1、 加深理解组合逻辑电路的工作原理。

2、 掌握组合逻辑电路的设计方法。

3、 掌握组合逻辑电路的功能测试方法。

二． 实验器材

实验室提供的芯片：74LS00与非门、74LS86异或门，74LS54与或非门，实验室提供的实验箱。

三．实验任务及要求

1、设计要求

（1）用与非门和与或非门或者异或门设计一个半加器。

（2）用与非门和与或非门或者异或门设计一个四位奇偶位判断电路。

2、实验内容

（1） 测试所用芯片的逻辑功能。

（2） 组装所设计的组合逻辑电路，并验证其功能是否正确。

三．实验原理及说明

1、 简述组合逻辑电路的设计方法。

(1) 分析实际情况是否能用逻辑变量来表示。

(2) 确定输入、输出逻辑变量并用逻辑变量字母表示，作出逻辑规定。

(3) 根据实际情况列出逻辑真值表。

(4) 根据逻辑真值表写出逻辑表达式并化简。

(5) 画出逻辑电路图，并标明使用的集成电路和相应的引脚。

(6) 根据逻辑电路图焊接电路，调试并进一步验证逻辑关系是否与实际情况相符。

2、 写出实验电路的设计过程，并画出设计电路图。

(1)半加器的设计

如果不考虑有来自低位的进位将两个1位二进制数相加。

A、 B是两个加数，S是相加的和，CO是向高位的进位。

逻辑表达式

S=A’B+A’B=A⊕B

CO=AB

(2)设计一个四位奇偶位判断电路。

当四位数中有奇数个1时输出结果为1;否则为0。

A, B, C, D 分别为校验器的四个输入端,Y时校验器的输出端 逻辑表达式

Y=AB’C’D’+A’BC’D’+A’B’CD’+A’B’C’D+A’BCD+AB’CD+ABC’D+ABCD’

=(A⊕B)⊕(C⊕D)

四．实验结果

1、 列出所设计电路的MULTISM仿真分析结果。

（1）半加器的设计，1-A被加数,2-B加数,XMMI（和数S）XMM2（进位数CO）

(2)设计一个四位奇偶位判断电路。