數字電路中組合邏輯電路設計步驟詳解

數字電路中的組合邏輯電路的設計與分析過(guò)程相反，本文小編主要跟大家介紹一下關(guān)于組合邏輯電路的設計步驟，順便回顧一下組合邏輯電路的分析方法。

組合邏輯電路的設計，通常以電路簡(jiǎn)單，所用器件最少為目標。在前面所介紹的用代數法和卡諾圖法來(lái)化簡(jiǎn)邏輯函數，就是為了獲得最簡(jiǎn)的形式，以便能用最少的門(mén)電路來(lái)組成邏輯電路。但是，由于在設計中普遍采用中、小規模集成電路（一片包括數個(gè)門(mén)至數十個(gè)門(mén)）產(chǎn)品，因此應根據具體情況，盡可能減少所用的器件數目和種類(lèi)，這樣可以使組裝好的電路結構緊湊，達到工作可靠而且經(jīng)濟的目的。

組合邏輯電路設計步驟

在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生對組合邏輯電路的設計過(guò)程覺(jué)得比較難。不知從何人手。筆者經(jīng)過(guò)多年的教學(xué)，總結出組合邏輯電路的設計步驟如下，并舉例說(shuō)明。

組合邏輯電路設計是根據給出的邏輯問(wèn)題，設計出一個(gè)組合邏輯電路去滿(mǎn)足提出的邏輯功能要求。

組合邏輯電路的設計步驟如下：

1、仔細分析設計要求。做出輸入，輸出變量的邏輯規定。根據給出的條件，列出真值表。

2、將真值表寫(xiě)入卡諾圖?；?jiǎn)?？ㄖZ圖法化簡(jiǎn)是一種很方便、很準確的化簡(jiǎn)方法，只要有足夠的細心，化簡(jiǎn)結果就不會(huì )有問(wèn)題。

3、畫(huà)邏輯電路圖?？ㄖZ圖法化簡(jiǎn)后得到最簡(jiǎn)的與一或表達式。若需要其他的形式，可先轉化后再作圖。下面用實(shí)際例子來(lái)詳細分析。

例：某單位舉辦游藝晚會(huì )，男士持紅票入場(chǎng)。女士持黃票入場(chǎng)。持綠票不管男女均可入場(chǎng)，試用與非門(mén)設計這個(gè)游藝晚會(huì )入場(chǎng)放行的邏輯控制電路。

第一步：由題意找出輸入、輸出變量，列真值表。題中出現男、女、黃票、紅票、綠票共五個(gè)變量。有人會(huì )建議設五個(gè)輸入變量，可是若細細想來(lái)?？煽闯瞿?、女為表示對立的變量?？捎靡粋€(gè)變量A的兩種狀態(tài)來(lái)表示?？稍OA=O為女，A=I表示男。

剩下的紅票、黃票、綠票分別用B、C、D來(lái)表示，即B=I為持紅票。B=O為沒(méi)有紅票；C=1為持黃票，C=0為沒(méi)有黃票；D=l為持綠票，D=0為沒(méi)有綠票；設L為輸出變量，L=1可入場(chǎng)，L=0不可入場(chǎng)。根據上述邏輯規定，按題意列出真值表如附表。

第二步：將真值表寫(xiě)入卡諾圖，化簡(jiǎn)。在畫(huà)包圍圈的過(guò)程中（如圖l所示）。

要注意以下幾點(diǎn)：

1、包圍圈越大越好（合并后得到的乘積項中因子最少）。

2、包圍圈的個(gè)數越少越好（表達式乘積項項數最少）。

3、同一個(gè)“1”方塊可以被圈多次（因為A+A=A，對邏輯函數的正確性無(wú)影響）。

4、每個(gè)圈要有新的成分，如果某一圈中所有的“1”方塊均被別的包圍圈包圍，則此圈所表示的乘積項是多余的。

5、畫(huà)包圍圈時(shí)，可先圈大，后圈小。

6、不要遺漏任何方塊（否則函數會(huì )出錯）。

將各圈寫(xiě)成邏輯函數表達式的形式，并化成題中要求的形式，即得到：L=D+AB+AC=DABAC綜上所述?？煽闯鲈O輸入、輸出變量是邏輯電路設計的第一關(guān)鍵。

只有變量設得恰當，才能根據題意順利地列出正確的真值表?？ㄖZ圖法化簡(jiǎn)是第二關(guān)鍵，不過(guò)只要按照化簡(jiǎn)規則。仔細分析作答，并化簡(jiǎn)成題里所需要的形式，然后根據邏輯表達式畫(huà)出相應的邏輯電路圖即可。

延伸閱讀：組合邏輯電路的分析步驟

1、分析組合邏輯電路的步驟大致如下：

已知邏輯圖→寫(xiě)邏輯式 →運用邏輯代數化簡(jiǎn)或變換→ 列邏輯狀態(tài)表→ 分析邏輯功能

例：某一組合邏輯電路如下圖所示，試分析其邏輯功能。

解：（1）由邏輯圖寫(xiě)出邏輯式，并化簡(jiǎn)

（2）由邏輯式列出邏輯狀態(tài)表（下表）

（3）分析邏輯功能

只當A，B，C全為“0”或全為“1”時(shí)，輸出Y才為“1”，否則為“0”。故該電路稱(chēng)為“判一致電路”，可用于判斷三個(gè)輸入端的狀態(tài)是否一致。

2、綜合組合邏輯電路的步驟大致如下：

已知邏輯要求→ 列邏輯狀態(tài)表→ 寫(xiě)邏輯式→ 運用邏輯代數化簡(jiǎn)或變換→ 或邏輯圖

例：試設計一邏輯電路供三人（A，B，C）表決使用。每人有一電鍵，如果他贊成，就按電鍵，表示“1”；如果不贊成，不按電鍵，表示“0”。表決結果用指示燈來(lái)表示，如果多數贊成，則指示燈亮，Y=1；反之則不亮，Y=0。

解：

（1）由題意列出邏輯狀態(tài)

共有八種組合，Y=I的只有四種。邏輯狀態(tài)表如下表所示。

（2）由邏輯狀態(tài)表寫(xiě)出邏輯式

（3）變換和化簡(jiǎn)邏輯式

對上式應用邏輯代數運算法則7，8，14進(jìn)行變換和化簡(jiǎn)：

（4）由邏輯式畫(huà)邏輯圖

由上式畫(huà)出的邏輯圖如下圖所示。

審核編輯：湯梓紅