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1、第十二章組合邏輯電路分析與設(shè)計(jì)·1·第十二章組合邏輯電路分析與設(shè)計(jì)30212.1組合邏輯電路的分析30312.1.1組合電路的一般分析方法30312.1.2加法器電路分析30412.1.3編碼器電路分析30912.1.4譯碼器電路分析31212.2組合邏輯設(shè)計(jì)31912.2.1組合邏輯電路設(shè)計(jì)的基本思想31912.2.2組合邏輯電路的一般設(shè)計(jì)方法32012.2.3組合邏輯電路的設(shè)計(jì)舉例32112.3組合邏輯電路中的競爭—冒險(xiǎn)現(xiàn)象32412.3.1組合邏輯電路中的競爭—冒險(xiǎn)現(xiàn)象32412.3.2競爭—冒險(xiǎn)現(xiàn)象的
2、判斷32512.3.3冒險(xiǎn)現(xiàn)象的消除326習(xí)題328第十二章組合邏輯電路分析與設(shè)計(jì)·327·第十二章組合邏輯電路分析與設(shè)計(jì)隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，在一個(gè)半導(dǎo)體芯片上集成的電子元件的數(shù)目越來越多，并按集成電子元件數(shù)目的多少可分為小規(guī)模集成電路（SSI—SmallScaleIntegratedcircuit）、中規(guī)模集成電路（MSI—MiddleScaleIntegratedcircuit）、大規(guī)模集成電路（LSI—LargeScaleIntegratedcircuit）和超大規(guī)模集成電路（VLSI—veryLar
3、geScaleIntegratedcircuit）。小規(guī)模集成電路主要完成基本邏輯運(yùn)算的邏輯器件，例如各種門電路和后面將要講的觸發(fā)器都屬于SSI電路；中規(guī)模集成電路能夠完成一定的邏輯功能（如編碼器、譯碼器、計(jì)數(shù)器等），通常稱為邏輯組件（也稱為邏輯部件，或稱為模塊）；大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路是一個(gè)邏輯系統(tǒng)，例如微型計(jì)算機(jī)中的中央處理器（CPU—CentralProcessingUnit）、單片微機(jī)及大容量的存儲器等。我們將分析由門電路構(gòu)成的電路功能和由MSI構(gòu)成的一些邏輯部件的功能，除此之外，還探討如何設(shè)計(jì)一個(gè)
4、滿足具體邏輯問題或邏輯功能的邏輯電路的方法。ABSCICO圖12-1組合邏輯電路舉例=1&≥11=1一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)，通常包含許多數(shù)字邏輯電路。根據(jù)邏輯功能的不同特點(diǎn)，可以把這些邏輯電路分為兩大類，一類叫做組合邏輯電路（簡稱組合電路—combinationallogiccircuit），另一類叫做時(shí)序邏輯電路（簡稱時(shí)序電路—sequentiallogiccircuit）。本章將對組合邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)方法進(jìn)行討論。所謂組合邏輯電路，就是任意時(shí)刻的輸出穩(wěn)定狀態(tài)僅僅取決于該時(shí)刻的輸入信號，而與輸入信號作用前電路所處
5、的狀態(tài)無關(guān)。這是組合邏輯電路在邏輯功能上的共同特點(diǎn)。圖12-1就是一個(gè)組合邏輯電路的例子。它是三個(gè)輸入變量A、B、CI和兩個(gè)輸出變量S、CO。由圖可知，在任何時(shí)刻，只要A、B和CI的取值確定了，則S和CO的取值也隨之確定，與電路的過去工作狀態(tài)無關(guān)。從組合電路邏輯功能的特點(diǎn)不難想到，既然它的輸出與電路的歷史狀況無關(guān)，那么電路中就不能包含有存儲單元。這就構(gòu)成了組合邏輯電路在電路結(jié)構(gòu)上的共同特點(diǎn)。對于任何一個(gè)多輸入、多輸出的組合邏輯電路，都可以用圖12-2所示的框圖表示。圖中a1，a2，…，an表示輸入變量，y1，
6、y2，…，ym表示輸出變量。輸出與輸入的邏輯關(guān)系可以用一組邏輯函數(shù)表示：(12-1)第十二章組合邏輯電路分析與設(shè)計(jì)·327·a1y1a2y2┇┇anym圖12-2組合邏輯電路框圖組合邏輯電路或者寫成向量函數(shù)的形式：Y=F（A）(12-2)本章將運(yùn)用前兩章所介紹的邏輯代數(shù)和邏輯門電路等基本知識，介紹對組合邏輯電路進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)的方法。12.1組合邏輯電路的分析12.1.1組合電路的一般分析方法分析組合邏輯電路，就是根據(jù)已知的電路，確定其邏輯功能。對邏輯電路進(jìn)行分析，一方面可以更好地對其加以改進(jìn)和應(yīng)用，另一方面也
7、可以用于檢驗(yàn)所設(shè)計(jì)的邏輯電路是否優(yōu)化，以及是否能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的邏輯功能。分析組合邏輯電路通?？梢园匆韵路椒ㄟM(jìn)行：①根據(jù)題意，由已知條件—邏輯電路圖寫出各輸出端的邏輯函數(shù)表達(dá)式；②用邏輯代數(shù)和邏輯函數(shù)化簡等基本知識，對各邏輯函數(shù)表達(dá)式進(jìn)行化簡和變換；③根據(jù)簡化的邏輯函數(shù)表達(dá)式列出相應(yīng)的真值表；④依據(jù)真值表和邏輯函數(shù)表達(dá)式對邏輯電路進(jìn)行分析，確定邏輯電路的功能，給出對該邏輯電路的評價(jià)。值得注意的是：在確定電路的邏輯功能時(shí)，其描述術(shù)語要盡量規(guī)范、簡短和準(zhǔn)確。在數(shù)字系統(tǒng)中，常見的組合邏輯電路的邏輯功能主要有：二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)
8、算、二進(jìn)制數(shù)的比較、編碼與譯碼、數(shù)字信號的選擇與分配、二進(jìn)制代碼的變換、奇偶校驗(yàn)等。下面通過舉例來說明組合邏輯電路的方法。ABCF(b)AP2P1AP3FBBCP4C(a)圖12-3例12-1邏輯電路圖&≥1&≥1&&&&例12-1分析圖12-3(a)給定的組合邏輯電路。解：第一步：根據(jù)給定的邏輯電路圖，寫出邏輯函數(shù)表達(dá)式。根據(jù)電路中每種邏輯門電路的功能，從輸入到輸出，逐漸寫出各邏輯門的函數(shù)表達(dá)式：
