数字电子技术第4章1组合逻辑电路加法器(43).ppt
《数字电子技术第4章1组合逻辑电路加法器(43).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字电子技术第4章1组合逻辑电路加法器(43).ppt（43页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
1,4.1概述,4.2组合电路的分析,4.3组合电路的设计,4.4集成全加器,4.5编码器与译码器,4.6数据分配器与数据选择器,4.7数字比较器,4.8组合逻辑电路中的竞争冒险,第四章组合逻辑电路,2,组合电路：
任意时刻的输出仅仅取决于该时刻的输入决，与电路原来的状态无关。
4.1概述,3,所谓分析组合电路，其目的就是找出其逻辑功能。
逻辑函数常用的四种表示方法：
逻辑表达式,真值表,逻辑图,卡诺图与波形图,理论上讲，逻辑图就是逻辑功能的一种表达方式。
然而在许多情况下，用逻辑图所表示的逻辑功能不够直观，往往需要将它转换为逻辑函数表达式或逻辑真值表的形式，使电路的逻辑功能更直观，更明显。
有时还需要用文字法叙述逻辑功能，这对初学者就比较困难了。
在组合电路中，真值表是最能详尽地描述逻辑功能的工具。
4.2组合电路的分析,4,组合逻辑电路,表达式,化简,真值表,简述逻辑功能,组合逻辑电路的分析步骤,组合逻辑电路分析的一般步骤：
5,逻辑图,逻辑表达式,1,1,最简与或表达式,化简,2,2,从输入到输出逐级写出,例1：
6,最简与或表达式,3,真值表,3,4,电路的逻辑功能,当输入A、B、C中有2个或3个为1时，输出Y为1，否则输出Y为0。
所以这个电路实际上是一种3人表决用的组合电路：
只要有2票或3票同意，表决就通过。
4,7,逻辑图,逻辑表达式,例2：
最简与或表达式,8,真值表,用与非门实现,电路的逻辑功能,Y与C无关,9,与分析的过程相反，是根据功能设计电路。
设计步骤：
（1）按文字描述的逻辑命题写出真值表。
先分析设计要求，设置输入、输出变量，设定逻辑状态1和0的含义，然后再按逻辑功能的要求列出真值表。
（3）根据化简结果和选定的门电路，画出逻辑电路。
（2）进行函数化简，化简形式应依据选择什么门而定。
4.3组合电路的设计,10,逻辑问题,逻辑真值表,逻辑表达式,化简并根据提供的器件变换表达式,逻辑电路图,组合逻辑电路设计步骤,组合逻辑电路设计的步骤,11,真值表,电路功能描述,设计一个楼上、楼下开关的控制逻辑电路来控制楼梯上的路灯，使之在上楼前，用楼下开关打开电灯，上楼后，用楼上开关关灭电灯；或者在下楼前，用楼上开关打开电灯，下楼后，用楼下开关关灭电灯。
设楼上开关为A，楼下开关为B，灯泡为Y。
并设A、B闭合时为1，断开时为0；灯亮时Y为1，灯灭时Y为0。
根据逻辑要求列出真值表。
1,穷举法,1,例1：
12,2,逻辑表达式或卡诺图,最简与或表达式,化简,3,2,已为最简与或表达式,4,逻辑变换,5,逻辑电路图,用与非门实现,用异或门实现,13,真值表,电路功能描述,用与非门设计一个举重裁判表决电路。
设举重比赛有3个裁判，一个主裁判和两个副裁判。
杠铃完全举上的裁决由每一个裁判按一下自己面前的按钮来确定。
只有当两个或两个以上裁判判明成功，并且其中有一个为主裁判时，表明成功的灯才亮。
设主裁判为变量A，副裁判分别为B和C；表示成功与否的灯为Y，根据逻辑要求列出真值表。
1,穷举法,1,2,2,逻辑表达式,例2：
14,3,卡诺图,最简与或表达式,化简,4,5,逻辑变换,6,逻辑电路图,3,化简,4,1,1,1,Y=,AB,+AC,5,6,用与非门,15,例3,三个班的学生上晚自习，大教室可容纳两个班的学生，小教室可容纳一个班的学生。
设计两个教室是否开灯的逻辑电路，要求如下：
（1）一个班学生上自习，开小教室的灯；
（2）两个班学生上自习，开大教室的灯；（3）三个班学生上自习，两个教室的灯都开。
解：
（1）逻辑抽象。
定义逻辑变量及其取值：
设A、B、C分别表示三个班学生是否上自习。
用“1”表示上自习；用“0”表示上不自习。
用F、G分别表示大、小教室是否开灯。
用“1”表示开灯；用“0”表示关灯。
16,
（2）列出真值表,定义的逻辑变量及其取值：
A、B、C分别表示三个班学生是否上自习。
用“1”表示上自习；用“0”表示上不自习。
用F、G分别表示大、小教室是否开灯。
用“1”表示开灯；用“0”表示关灯。
17,（3）由真值表画出卡诺图，并化简，得逻辑函数最简与或式,由F的卡诺图得：
F=AB+BC+AC,18,由G的卡诺图可得：
19,（4）画出逻辑电路图,F=AB+BC+AC,20,用与非门实现,21,主要有：
半加器、全加器、译码器、编码器、多路选择器、多路分配器、数据比较器、奇偶检验电路等。
常用中规模组合逻辑部件,22,能对两个1位二进制数进行相加而求得和及进位的逻辑电路称为半加器。
加数,本位的和,向高位的进位,注意：
实验二的内容（半加器全加器）,1、半加器,23,能对两个1位二进制数进行相加并考虑低位来的进位，即相当于3个1位二进制数相加，求得和及进位的逻辑电路称为全加器。
Ai、Bi：
加数，Ci-1：
低位来的进位，Si：
本位的和，Ci：
向高位的进位。
2、全加器,24,全加器的逻辑图和逻辑符号,25,用与门和或门实现,26,再取反，得：
用与或非门实现,27,预习实验,28,4.4.1多位二进制数加法器,集成全加器就是一块芯片上含有多个独立的全加器。
它除了可用作二进制数的加法运算外，还可以应用于其它方面。
如二进制的减法、乘法，BCD码的加、减及一些组合电路的设计等方面。
4.4集成全加器,29,构成：
把n位全加器串联起来，低位全加器的进位输出连接到相邻的高位全加器的进位输入。
特点：
进位信号是由低位向高位逐级传递的，速度不高。
1、串行进位加法器,30,为了提高运算速度，必须设法减小或消除由于进位信号逐级传递所耗费的时间。
现在的集成加法器，大多采用这种方法。
1位全加器真值表,首先分析一下1位全加器真值表。
有两种情况下会有进位Ci产生：
1）AiBi=1或,2）Ai+Bi=1且Ci-1=1,当i=1时，即最低位时，Ci-1=C0=0，C1=A1B1，与低位的进位无关。
即：
Ci=AiBi+（Ai+Bi）Ci-1,当i=2时，即次低位时，C2-1=C1=A1B1，C2=A2B2+（A2+B2）C1=A2B2+（A2+B2）A1B1仍与低位的进位无关。
结论：
全加器中，第i位的进位Ci能由A和B唯一确定,2、并行进位加法器（超前进位加法器）,31,4位超前进位加法器递推公式,进位生成项,进位传递条件,进位表达式,和表达式,32,超前进位发生器,33,加法器的级连,集成二进制4位超前进位加法器,由于74LS283采用了超前进位，故10ns便可以产生进位输出信号。
但利用其级连扩展成八位的加法器时，片间仍然是串行进位，影响了运行速度。
于是生产了片间也采用超前进位的加法器74LS182。
纳秒10-9（皮秒10-12、飞秒10-15）,1GHz的CPU的时钟周期,34,1、8421BCD码转换为余3码,4.4.2加法器的应用,课本P7-8结论:
8421码+0011=余3码,余3码,8421码,35,8421码+0011=余3码,8421BCD码转换为余3码,36,1、原码、反码和补码原码就是自然二进制码。
二进制中正数的原码、反码和补码都相同；而负数的反码就是将原码中的各位取反,结论：
加补码可以完成减法运算,2、二进制并行加法/减法器,复习,补码就是反码加1,37,3、由全加器构成加、减法器,4FA（4为全加器）,求补码电路,38,加法器进位条件,和数Si超过9的情况有两种：
1、和数S3S2S1S0在10101111（1015）的范围内。
并令m10m15=1。
2、和数S3S2S1S0大于10000（B）时，全加器的最高位C3=1，产生进位。
（只介绍一位8421BCD码加法器）,遇到的问题：
如何使逢十六进一变成逢十进一。
十六进制,十进制,4.4.3二-十进制加法器,39,一位8421码加法器,加法器进位条件（与非门）,加6,过9应为1,40,*景老师制作的一个将一位8421BCD码加法器改造成的魔术中奖机（有错就请帮着改正一下）,客户在一个暗箱中摸两个8421二进制数的阄（一个做加数，另一个做被加数），然后由机器自动输到转换器中，查看中奖情况。
2数之和分布在018之间。
和9的中鼓励奖，10的中一等奖。
41,加法器进位条件,和数Si9的情况有两种：
1、和数S3S2S1S0在10101111（1015）的范围内。
并令m10m15=1。
2、和数S3S2S1S0大于10000（B）时，全加器的最高位C3=1，产生进位。
关键问题：
使逢十六进一变成逢十进一，这样一等奖和特等奖就消失了。
十六进制,十进制,*,42,一位8421码加法器,加法器进位条件（与非门）,加6,过9应为1,中奖率应该为16/18，但是通过这样变换以后，中奖率仍不变，而一等奖和特等奖就没有了。
*,43,小结,能对两个1位二进制数进行相加而求得和及进位的逻辑电路称为半加器。
能对两个1位二进制数进行相加并考虑低位来的进位，即相当于3个1位二进制数的相加，求得和及进位的逻辑电路称为全加器。
实现多位二进制数相加的电路称为加法器。
按照进位方式的不同，加法器分为串行进位加法器和超前进位加法器两种。
串行进位加法器电路简单、但速度较慢，超前进位加法器速度较快、但电路复杂。
加法器除用来实现两个二进制数相加外，还可用来设计代码转换电路、二进制减法器和十进制加法器等。
升级会员 