当前课程知识点：数字电子技术基础 > 第六周 > 4.2-2 组合逻辑电路的设计方法 > Video
下面我们介绍
组合逻辑电路的设计方法
也就是说我们当我们知道的一项
你要做的任务
或者你的一个需求以后
要如何把这个需求转化成为
一个具体的组合逻辑电路
这个听起来还是感觉很复杂的
但实际上我们
按照今天介绍的方法
应该可以很明确的把它做出来
那么组合逻辑的设计方法
我们往往的思路
就是根据给出的实际逻辑问题
求出实现这一逻辑功能的
最简单的逻辑电路
这就是设计组合逻辑电路
要完成的工作
那么所谓的最简大家看到
这个里头有一个最简
所谓的最简是什么
是希望我们设计的电路
当中所用的器件数量最少
这是一点
第二希望我们的器件的种类最少
第三希望
我们器件之间的连线最少
这三个条件
就可以实现我们的最简
也就是器件最少
种类最少连线最少
那么为什么比如说器件最少
种类最少实际上就可以
降低我们电路的复杂度
降低我们这个电路的成本
而连线最少时候就可以
提高我们这个电路的可靠性
那么为了达到这些点
我们在设计步骤中就要注意
如何去实践这个最简
好 下面介绍一下它的设计的步骤
第一步我们叫逻辑抽象
也就是说我们
拿到了一个实际的问题
一个实际的需求以后
如何把它变成
我们真正的逻辑电路
而这个过程中最关键的第一步
是希望我们把实际的问题
转化成为我们的
一个逻辑上的问题
由逻辑的问题我们才能够
去想办法去用电路实现
那么第一步的逻辑抽象
就是这个目的
怎么去做逻辑抽象呢
首先我们去分析
我这个需求的因果关系
说白了就是要确定
输入和输出之间的变量
到底是如何去定义
往往我们是这样的
我们往往把这个事情的原因
作为它的输入
而把它的结果作为它的输出
那么定义好以后
下面我们就要考虑
如何去用状态来表达
所以第二步
就在逻辑抽象里的第二步
就是要定义逻辑状态的含义
而我们往往在输入电路中
经常用0和1来表达
所以就是决定什么用0来表达
什么用1来表达
那么有了这种逻辑抽象的
因果关系的方面的分析
输入输出变量的定义
以及逻辑状态的定义以后
我们就可以列出这个需求
所对应的一个真值表
而这个真值表列出以后
就使得我们这个实现成为了可能
那第二步就是写出我们的函数式
根据我们的真值表的内容
我们去把函数式表达出来
这一步同学们应该没有问题
第三步是要选定器件的类型
也就是说我们写出了函数式以后
我们用什么器件去把它实现
这也很重要
因为我们在往往在实际的工程当中
实际的项目当中
我们可能在器件上
我们是有一定的约束
有可能这一类的器件我
们可以买得到
另一类的器件可能我们拿不到
所以我们要根据
我们所能得到的器件来选择
那么第四步则根据
我们选定的器件来决定
一对逻辑函数式化减
化简的目的实际
是因为我们想用门电路来实现
这个是往往是一个
对于简单电路来讲
经常采用的方式
也就是说对一个逻辑电路
我们用门来实现
而对于用门来实现的电路来讲
大家要记住我们用化简后的
逻辑式来表达你这个需求
第二步就是我们想
用中规模集成电路来实现
那这里所谓的中规模集成电路
我们在这个课的后面这一章的后面
会给大家介绍
我们实际上是有一些
现成的中规模的集成电路
来设计实现我们的这个逻辑函数
那但是这一点我们要注意
在用中规模集成电路的时候
我们要注意我们的函数式
不再是去简单的化简
而是要对它进行变换
为什么
因为对于中规模的集成电路来讲
往往对它的逻辑函数式的形式
或者叫格式有要求
而这个时候不是说严打的化简
我们就可以得到
而必须把我们的
逻辑函数式变换成为我们选定的
中规模集成电路所需要的形式
所以这里大家就明白了
为什么说存在一个变换的问题
最后是如果我们
想选定可编程逻辑器件
PLD来实现我们的这个逻辑功能
来设计我们这个组合逻辑电路的话
那么这个时候
我们就要进行相应的描述
为什么
因为可编程逻辑器件
往往是一般来讲规模很大
而对于它们来讲
我们现在的方式是
把它用我们的硬件描述语言
来表达出你的逻辑函数式
那么表达之后
我们就很容易的
用可编程逻辑器件去实现
所以这个第四步大家要清楚
根据我们所选择的硬件
所选择的器件
你是用门还是用中规模集成电路
还是月可编程逻辑器件
来决定你对函数式进行化简变换
还是进行相应的描述
好
这一步完成以后
我们就可以画出逻辑电路图
或者我们把它下载到PLD去
最后我们进行工艺的设计
也就是进入我们最后的实现的阶段
那么这张图就告诉我们了一个
这个整个的一个流程的过程
刚才我们也都已经谈到了
对于逻辑的问题
我们经过我们的逻辑抽象
得到它的真值表
那么根据真值表
我们得到它的逻辑函数式
有了逻辑函数式
我们选定器件的类型
那么根据我们所选用的器件
比如说用门电路
我们将函数式进行化简
最后得出它的逻辑电路图
而如果我们用中规模集成电路
或者PLD的话
我们就对函数式进行变换
或者描述
最后也同样得到它的逻辑电路图
这就是我们常用的一个设计的步骤
下面举一个例子
那么这个例子是
设计一个监视交通信号灯的
一个状态的逻辑电路
它有三个输入RAG和一个输出
那么这个电路的目的
就是判断如果
我们的信号灯出现了故障
也就是LAG三个输入
当中出现的故障
则我们的输出Z为1
那么这里我们可以
根据需求进行逻辑的抽象
那么抽象的时候
就是要把我们的状态进行归类
比如正常的工作状态是RAG当中
每次只有一个灯在亮
而故障的状态则是
或者RAG三个灯都不亮
或者RAG当中有两个灯在亮
或者RAG三个灯都亮了
所以这些都是可能存在的故障
好
那么根据这一点
我们就可以进行下面的设计
第一步就是抽象
很简单对于输入变量来讲
我们很容易的就想到了我们把LAG
也就是红黄绿三个灯作为输入变量
而输出则是与它的Z
就是故障信号作为输出
那么根据我们
前面定义好的输入输出
什么是正常状态什么是故障状态
我们有可以写出它的真值表
由这个真值表
我们写出它的逻辑函数表达式
那么这一步同学们应该能够
能够完成这一步
好
有了逻辑函数表达式以后
我们下面就选择用什么器件
很简单我们想这么简单电路
我们可以使用小规模的器件
也就是我们所谓的门电路
那么选定了用门电路以后
我们可以对这个函数式进行化简
好
化简完了以后很容易的
我们就可以把这个逻辑图
逻辑电路图就可以画出来
所以大家看到我们是严格的
按照设计的这个过程进行的
所以这个电路
就能够很轻易的把它实现
而这里的每一步
同学们在前面学习的
逻辑代数和门电路当中有学到了
所以应该没有什么难题
当然这里要注意
如果我们在选择门电路的时候
选择了特殊的门
比如这显示了我们选择与或门的话
那么我们通过我们的这个卡诺图
可以得到它的化简的
这个另外一种形式
同时我们可以得到
用与或门的时候与或非门的时候
我们如何去写出这个
画出这个逻辑图
好
上面就介绍了如何实现
组合逻辑电路的设计的方法
-0.1 数字量和模拟量
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-0.2 电子技术的发展历程
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-0.3 课程的基本任务
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-1.1 信息与编码
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-1.2 二进制的补码
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-1.3 二进制补码运算的符号位
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-1.4 二进制的编码
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-1.5 用电压来表达信息
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-1.6 电压信号的离散化
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-2.1 逻辑代数概述
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-2.2 逻辑代数的三种基本运算
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-第一周--第一周作业
-2.3 几种常用的复合逻辑运算
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-2.4 逻辑代数的基本公式和常用公式
--Video
-2.5 逻辑代数的基本定理
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-2.6 逻辑函数及其表示方法
--Video
-2.7 逻辑函数形式的变换
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-2.8 逻辑函数的化简
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-2.9 逻辑函数的最小项之和
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-2.10 逻辑函数的最大项之积
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-2.11 最小项和最大项的关系
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-2.12 逻辑函数的卡诺图
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-2.13 卡诺图化简法
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-2.14 具有无关项的逻辑函数及其化简
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-2.15 逻辑函数的机器化化简法
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-第二周--第二周作业
-3.0 门电路概述
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-3.1-1 半导体二极管的开关特性
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-3.1-2 二极管与门
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-3.1-3 二极管或门
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-3.1-4 二极管门电路的缺点
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-3.2-1 MOS管的基本构造和工作原理
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-3.2-2 MOS管的开关特性
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-3.2-3 MOS管的工作特性曲线
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-3.3-1 CMOS反相器的电路结构和工作原理
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-3.3-2 CMOS反相器的电压电流传输特性
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-3.3-3 CMOS反相器的静态输入输出特性
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-3.3-4 CMOS反相器的动态特性
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-3.3-5 CMOS反相器的总功耗
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-第三周--第三周作业
-3.4-1 其他逻辑功能的CMOS门电路
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-3.4-2 带缓冲级的CMOS门电路
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-3.4-3 漏极开路的门电路
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-3.4-4 CMOS传输门和三态门
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-3.5-1-1 双极型三极管的输入输出特性
--Video
-3.5-1-2 双极型三极管的基本开关电路
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-3.5-1-3 双极型三极管的开关等效电路、三极管反相器
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-第四周--第四周作业
-3.5-2-1 TTL反相器的电路结构
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-3.5-2-2 TTL反相器的工作原理
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-3.5-2-3 TTL反相器中的几个 问题和输入噪声容限
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-3.5-3-1 TTL反相器的输入输出特性
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-3.5-3-2 TTL反相器的输入端负载特性
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-3.5-3-3 TTL反相器的扇出系数
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-3.5-4-1 TTL反相器的传输延迟时间
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-3.5-4-2 TTL反相器的交流噪声容限
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-3.5-4-3 电源的动态尖峰电流
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-3.5-5-1 其他逻辑功能的TTL门电路
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-3.5-5-2 集电极开路输出的门电路
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-3.5-5-3 三态输出门
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-实验一：与非门电压传输特性曲线的观测
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-实验二：与非门传输延迟时间的测量
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-第五周--第五周作业
-4.1 组合逻辑电路的特点
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-4.2-1 组合逻辑电路的分析方法
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-4.2-2 组合逻辑电路的设计方法
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-4.3-1-1 若干常用组合逻辑电路：普通编码器
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-4.3-1-2-1 优先编码器
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-4.3-1-2-2 优先编码器的扩展
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-4.3-1-3 二-十进制优先编码器
--Video
-4.3-2-1 译码器
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-4.3-2-2 二进制译码器的扩展
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-4.3-2-3-1 显示译码器
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-4.3-2-3-2 显示译码器附加控制端的作用
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-4.3-2-4 用译码器设计组合逻辑电路
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-4.3-3-1 数据选择器
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-4.3-3-2 用数据选择器设计组合电路
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-4.3-4-1 加法器
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-4.3-4-2 多位加法器
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-4.3-4-3 用加法器设计组合电路
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-4.3-5 数值比较器
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-4.4-1_4.4-2 组合逻辑电路中的竞争-冒险现象
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-4.4-3 消除竞争-冒险现象的方法
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-第六周--第六周作业
-4.5 可编程器件及EDA1
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-5.0 触发器的由来
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-5.1 门电路与触发器的关系
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-5.2 基本RS锁存器
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-5.3-1 电平触发的SR触发器
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-5.3-2 电平触发的D触发器1
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-5.3-3 电平触发的D触发器2
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-5.4-1-1 脉冲触发的触发器--主从D触发器
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-5.4-1-2 脉冲触发的触发器--主从SR触发器
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-5.4-1-3 脉冲触发的触发器--主从JK触发器
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-5.4-2 脉冲触发方式的动作特点
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-5.5 边沿触发的触发器
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-5.6-1 触发器的逻辑功能及其描述方法--SR触发器
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-5.6-2触发器的逻辑功能及其描述方法--JK触发器、T触发器、D触发器
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-第七周--第七周作业
-5.7-1 触发器的动态特性1
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-5.7-2 触发器的动态特性2
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-5.7-3 触发器的动态特性3
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-6.1-1 时序逻辑电路概述
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-6.1-2 时序电路的一般结构形式与功能描述方法
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-6.1.3 时序电路的分类
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-6.2.1-1 同步时序电路的分析方法1
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-6.2.1-2 同步时序电路的分析方法2
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-6.2.3 异步时序电路的分析方法
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-6.3.1-1 寄存器
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-6.3.1-2 移位寄存器1
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-6.3.1-3 移位寄存器2
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-6.3.1-4 移位寄存器扩展应用
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-6.3.2-1-1-1 计数器概述、同步二进制加法计数器
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-6.3.2-1-1-2 同步二进制减法计数器
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-6.3.2-1-1-3 同步加减计数器
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-6.3.2-1-2-1 同步十进制加法计数器
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-6.3.2-1-2-2 同步十进制减法计数器、十进制可逆计数器
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-6.3.2-2 异步计数器
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-第八周--第八周作业
-6.3.2-3-1-1 任意进制计数器的构成方法
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-6.3.2-3-1-2 任意进制计数器的构成方法--举例(N>M)
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-6.3.2-3-1-3 任意进制计数器的构成方法--举例(N<M)
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-6.3.2-4 计数器应用举例
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-6.4.1-1 时序逻辑电路的设计方法
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-6.4.1-2 时序逻辑电路的设计方法--举例
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-6.4.2 时序逻辑电路的动态特性分析
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-7.0 半导体存储器绪论
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-7.1 半导体存储器概述和分类
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-7.2-1 ROM的结构和工作原理
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-7.2-2 可编程ROM1
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-7.2-3 可编程ROM2
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-7.3 RAM的结构和工作原理
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-7.4-1 存储器容量的扩展-位扩展
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-7.4-2 存储器容量的扩展-字扩展
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-7.5 用存储器实现组合逻辑电路
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-第九周--第九周作业
-8.1 可编程逻辑器件概述
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-8.2-8.3-8.4 可编程逻辑器件-FPLA/PAL/GAL
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-8.5-8.6-8.7 可编程逻辑器件-EPLD/CPLD/FPGA
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-8.8-8.9 可编程逻辑器件-ISPGDS、PLD的使用
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-10.1-1 脉冲波形的产生和整形概述
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-10.1-2-10.2.1 门电路组成的施密特触发器
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-10.2.2 集成施密特触发器
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-10.2.3 施密特触发器的主要特点和应用
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-10.3.1-1-1 积分型单稳态触发器--结构和工作原理
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-10.3.1-1-2 积分型单稳态触发器--性能参数计算
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-10.3.1-2-1 微分型单稳态触发器--结构和工作原理
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-10.3.1-2-2 微分型单稳态触发器--性能参数计算
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-10.3.2 集成单稳态触发器
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-10.4.1 用施密特触发器构成的多谐振荡器
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-10.4.2 对称式多谐振荡器
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-10.4.3 非对称式多谐振荡器
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-第十周--第十周作业
-10.4.4 环形振荡器
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-10.4.5 石英晶体多谐振荡器
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-10.5 脉冲电路的分析方法
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-10.6.1 555定时器电路的结构与功能
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-10.6.2 用555定时器接成施密特触发器
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-10.6.3 用556定时器接成单稳态触发器
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-10.6.4 用557定时器接成多谐振荡器
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-11.1 数模和模数转换概述
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-11.2.1 权电阻网络D/A转换器
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-11.2.2 倒T型电阻网络D/A转换器
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-11.2.3 具有双极性输出的电阻网络D/A转换器
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-11.2.4 D/A转换器的转换精度和速度
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-11.3.1 A/D转换的基本原理
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-11.3.2 采样保持电路
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-11.3.3 并联比较型A/D转换器
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-11.3.4-1 反馈比较型A/D转换器--计数型
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-11.3.4-2 反馈比较型A/D转换器--逐次渐进型
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-11.3.5 双积分型和V-F型A/D转换器
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-第十一周--第十一周作业
-I-概述、电路设计及功能仿真
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-II-指定芯片及时序仿真
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-III-选外设（自动化）、锁定引脚并生成下载文件
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-IV-电路扩展设计
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-V-用Verilog描述状态机电路
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