a04第4章讲义b-201709.pptVIP

第二节 组合逻辑电路设计 根据功能要求，实现具体电路设计，本节分为用门电路设计和用中规模功能器件设计。 一、采用门电路设计 1、 一般设计方法 设计过程与分析过程正好相反，其步骤如下 （1）搞清功能要求，明确因果关系，设置输入、输 出变量。 （2）列出真值表。 （3）写出逻辑表达式。 （4）化简逻辑表达式。 （5）表达式变换（根据对使用器件的要求）。 （6）画出逻辑电路图。 例题：火灾报警系统，有三种探测器：烟感、温感和光感。为防止误报，规定只有两种或两种以上发出报警才确认，并启动声光报警设备。（用与非门实现） 解： （1）根据题意，设探头为输入，分别用A、B、C代表烟感、温感 和光感三种探头。取值为 1=报警 0=无报警；设报警器输出为 F=1 启动设备， F=0关闭设备。 （2） 列出真值表 （3）写出逻辑表达式 （4）化简表达式 （5）因为指定用与非门 实现，所以要对表达式进行 变换。 （6）画出电路图 也可以写或与式，再两次求反，用或非门实现 2、输入只有原变量、使用与非门的设计 所谓输入只有原变量，没有反变量是指第一级的输入信号 只能由A、B、C、D等组成，不能出现 A B C D 等。 要解决这个问题似乎很简单：将所有的反变量都加一个反 相器。 但这样简单处理的结果是门太多，为了获得最佳设计，我 们可以通过表达式变换，用尽量少的电路满足只有原变量的要 求。 例如：在只有原变量输入的条件下，实现逻辑函数 F（A，B，C，D）= ? m （4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14） 解：用卡诺图化简 两次求反： ① 用反相器解决 只有原变量问题， 不用动脑筋，但增 加了四个门。 ②如果将表达式进行变换，可以简化电路。 再两次求反 经过表达式变换，带“非号”的项合并了，逻辑门也减少 了。如右图 ③ 有时，为了减少带“非号”的项，还可以考虑利用多余项，寻求进一步化简的可能。（当然，不一定都能再简化） 注意有如下关系： 两次求反： 总结上述简化过程，我们可以发现：电路越来越简单了，但所需级数没变：三级。输入级是为了解决“非号”而存在的，带“非号” 的项（称为尾部因子）越多，输入级越复杂，因此我们要尽量减少带“非号”的项。中间级的门数与表达式乘积项的多少有关，应尽量减少乘积项个数。 另外，假如要求使用最简的“或非门”实现逻辑函 数，也要求输入只有原变量，没有反变量，怎么办？ 可以继续沿用上述与非门的方法，只是在开头和结 尾时，各加一个对偶变换。即： ①由F 求 /F ，再求FD。 ②对 FD按与非门实现方法设计，得到与非—与非式。 ③对结果求对偶，得到或非—或非式。 注:F=? m（F存在项）；F’= ? m（F不存在项）； FD= ? m（2n – 1 – F中的不存在项） 4、设计举例例1: 设计一个4位二进制代码转换为格雷码电路。 例2: 设计 8421 BCD 七段译码电路。 七段显示的形式我们已经十分熟悉了，下面我们再讲一些有关的电路知识。 LED（Light Emitting Diode)七段显示块 LED的参数：“英寸”（对角线） 高亮普亮 共阴共阳 红绿黄颜色 LCD (Liquid Crystal Display) 液晶显示器 根据显示数据和显示段的关系，列出真值表。 做出卡诺图 7448 BCD-七段译码器逻辑图 通用七段译码器 74LS48附加管脚说明： 通用的七段译码器，除完成由二进制数据到显示码的转换之 外，还提供了一些辅助功能，如： 消隐（BI’）：可强行灭掉所有显示。 灯测试（LT’）：可强行使所有显示段都发亮，检查有没有亮 不了的。 灭零输入（RBI’）：当本位显示数值为0时，是显示0还是显示 黑”，由灭零输入决定。 灭零输出（RBO’）：当本位数值为0，灭零输入为 0，且不进行灯测试时，RBO=0。 灭零输入和灭零输出是配合使用的，目的是突出有 效信息，去掉无用信