数字电路与逻辑设计实验-组合逻辑电路设计

一、实验目的

1．学习组合逻辑电路的设计方法；

2．掌握使用通用逻辑器件实现逻辑电路的一般方法；

二、实验原理

使用中、小规模集成电路来设计组合电路是最常见的逻辑电路设计方法。设计的过程通常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逻辑电路，这就是设计组合逻辑电路时要完成的工作。

这里所说的“最简”，是指电路所用的器件数最少，器件的种类最少，而且器件之间的连线也最少。

组合逻辑电路的设计工作通常可按如下步骤进行：

1．进行逻辑抽象

在许多情况下，提出的设计要求是用文字描述的一个具有一定因果关系的事件。这时就需要通过逻辑抽象的方法，用一个逻辑函数来描述这一因果关系。

逻辑抽象的工作通常是这样进行的：

(1)分析事件的因果关系，确定输入变量和输出变量。一般总是把引起事件的原因定为输入变量，而把事件的结果作为输出变量。

(2)定义逻辑状态的含意。

以二值逻辑的0、1两种状态分别代表输入变量和输出变量的两种不同状态。这里0和l的具体含义完全是由设计者人为选定的。这项工作也叫做逻辑状态赋值。

(3)根据给定的因果关系列出逻辑真值表。

2．写出逻辑函数式

为便于对逻辑函数进行化简和变换，需要把真值表转换为对应的逻辑函数式。

3．选定器件的类型

为了产生所需要的逻辑函数，既可以用小规模集成的门电路(SSI)组成相应的逻辑电路，也可以用中规模集成的常用组合逻辑器件(MSI)或可编程逻辑器件等构成相应的逻辑电路。应该根据对电路的具体要求和器件的资源情况决定采用哪一种类型的器件。

4．将逻辑函数化简或变换成适当的形式

在使用小规模集成的门电路进行设计时，为获得最简单的设计结果，应将函数化成最简形式，即函数式中相加的乘积项最少，而且每个乘积项中的因子也最少。如果对所用器件的种类有附加的限制(如只允许用单一类型的与非门)，则还应将函数式变换成与器件种类相适应的形式(如将函数式化作与非—与非形式)。