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            組合邏輯電路的設(shè)計(jì)

            作者: 時(shí)間:2011-07-25 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

            組合邏輯電路的設(shè)計(jì)與分析過程相反,其步驟大致如下:
              (1)根據(jù)對(duì)電路邏輯功能的要求,列出真值表;
             ?。?)由真值表寫出邏輯表達(dá)式;
              (3)簡化和變換邏輯表達(dá)式,從而畫出邏輯圖。
              組合邏輯電路的設(shè)計(jì),通常以電路簡單,所用器件最少為目標(biāo)。在前面所介紹的用代數(shù)法和卡諾圖法來化簡邏輯函數(shù),就是為了獲得最簡的形式,以便能用最少的門電路來組成邏輯電路。但是,由于在設(shè)計(jì)中普遍采用中、小規(guī)模集成電路(一片包括數(shù)個(gè)門至數(shù)十個(gè)門)產(chǎn)品,因此應(yīng)根據(jù)具體情況,盡可能減少所用的器件數(shù)目和種類,這樣可以使組裝好的電路結(jié)構(gòu)緊湊,達(dá)到工作可靠而且經(jīng)濟(jì)的目的。
              下面舉例說明設(shè)計(jì)組合邏輯電路的方法和步驟。

              例1:試用2輸入與非門和反相器設(shè)計(jì)一個(gè)3輸入(I0、I1、I2
            、3輸出(L0、L1、L2)的信號(hào)排隊(duì)電路 。它的功能是:當(dāng)輸入I0為1時(shí),無論I1和I2為1還是0,輸出L0為1,L1和L2為1;當(dāng)I0為0且I1為1,無論I2為1還是0,輸出L1為1,其余兩個(gè)輸出為0;當(dāng)I2為1且另外兩個(gè)均為0時(shí),輸出 L2為1,其余兩個(gè)輸出為0。如I0、I1
            、I2均為0,則L0、L1、L2也均為0。
              解:
             ?。?)根據(jù)題意列出真值表如下:

             ?。?)根據(jù)真值表寫出各輸出邏輯表達(dá)式:

             ?。?)根據(jù)要求將上式變換為與非形式:

              由此可畫出邏輯圖,如下圖所示。該邏輯電路可用一片內(nèi)含四個(gè)2輸人端的與非門(圖中藍(lán)灰色部分)(比如74LS00)和另一片內(nèi)含六個(gè)反相器(74LS04)的集成電路組成。原邏輯表達(dá)式雖然是最簡形

            式,但它需一片反相器和一片3輸入端的與門才能實(shí)現(xiàn)(見下圖),器件數(shù)和種類都不能節(jié)省,而且三輸入端的與門器件不如二輸入端的與非門常見。由此可見,最簡的邏輯表達(dá)式用一定規(guī)格的集成器件實(shí)現(xiàn)時(shí),其電路結(jié)構(gòu)不一定是最簡單和最經(jīng)濟(jì)的。設(shè)計(jì)邏輯電路時(shí)應(yīng)以集成器件為基本單元,而不應(yīng)以單個(gè)門為單元,這是工程設(shè)計(jì)與理論分析的不同之處

              例2 試設(shè)計(jì)一可逆的4位碼變換器。在控制信號(hào)C=1時(shí),它將8421碼轉(zhuǎn)換為格雷碼;C=0時(shí),它將格雷碼轉(zhuǎn)換為8421碼。
              解:
             ?。?)列出真值表如下:

              當(dāng)C=l時(shí),輸入X3X2X1X0作為8421碼,對(duì)應(yīng)的輸出g3g2g1g0為格雷碼;
              當(dāng)C=0時(shí),輸入則作為格雷碼,對(duì)應(yīng)的輸出b3b2b1b0為8421碼。此時(shí),X3X2X1X0作為格雷碼的排列順序體現(xiàn)在它與b3b2b1b0的——對(duì)應(yīng)關(guān)系。
             ?。?)分別畫出C=l和C=0時(shí)各輸出函數(shù)的卡諾圖和對(duì)應(yīng)的輸出邏輯表達(dá)式如下:
              C=1時(shí)有:

              C=0時(shí)有:

            (3)寫出總的輸出邏輯表達(dá)式:

            (4)畫出邏輯圖:

              從以上邏輯表達(dá)式和邏輯圖可以看出,用異或門代替與門和或門能使邏輯電路比較簡單。在化簡和變換邏輯表達(dá)式時(shí),應(yīng)盡可能使某些輸出作為另一些輸出的條件,例如,利用Y2作為Y1的一個(gè)輸入,Yl又作為Y0的一個(gè)輸入,這樣可以使電路更簡單。在化簡時(shí),若注意綜合考慮,使式中的相同項(xiàng)盡可能多,則可以使電路得到簡化。此外,我們還將與或換成與非形式,從而減少了門電路的種類 。該邏輯電路可由兩片各含四個(gè)2輸入端的與非門(740)和一片內(nèi)含四個(gè)異或門(7486)的集成電路組成。



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