数字电路中组合逻辑电路设计步骤详解

数字电路中的组合逻辑电路的设计与分析过程相反，本文小编主要跟大家介绍一下关于组合逻辑电路的设计步骤，顺便回顾一下组合逻辑电路的分析方法。

组合逻辑电路的设计，通常以电路简单，所用器件最少为目标。在前面所介绍的用代数法和卡诺图法来化简逻辑函数，就是为了获得最简的形式，以便能用最少的门电路来组成逻辑电路。但是，由于在设计中普遍采用中、小规模集成电路（一片包括数个门至数十个门）产品，因此应根据具体情况，尽可能减少所用的器件数目和种类，这样可以使组装好的电路结构紧凑，达到工作可靠而且经济的目的。

组合逻辑电路设计步骤

在教学过程中，学生对组合逻辑电路的设计过程觉得比较难。不知从何人手。笔者经过多年的教学，总结出组合逻辑电路的设计步骤如下，并举例说明。

组合逻辑电路设计是根据给出的逻辑问题，设计出一个组合逻辑电路去满足提出的逻辑功能要求。

组合逻辑电路的设计步骤如下：

1、仔细分析设计要求。做出输入，输出变量的逻辑规定。根据给出的条件，列出真值表。

2、将真值表写入卡诺图。化简。卡诺图法化简是一种很方便、很准确的化简方法，只要有足够的细心，化简结果就不会有问题。

3、画逻辑电路图。卡诺图法化简后得到最简的与一或表达式。若需要其他的形式，可先转化后再作图。下面用实际例子来详细分析。

例：某单位举办游艺晚会，男士持红票入场。女士持黄票入场。持绿票不管男女均可入场，试用与非门设计这个游艺晚会入场放行的逻辑控制电路。

第一步：由题意找出输入、输出变量，列真值表。题中出现男、女、黄票、红票、绿票共五个变量。有人会建议设五个输入变量，可是若细细想来。可看出男、女为表示对立的变量。可用一个变量A的两种状态来表示。可设A=O为女，A=I表示男。

剩下的红票、黄票、绿票分别用B、C、D来表示，即B=I为持红票。B=O为没有红票；C=1为持黄票，C=0为没有黄票；D=l为持绿票，D=0为没有绿票；设L为输出变量，L=1可入场，L=0不可入场。根据上述逻辑规定，按题意列出真值表如附表。

第二步：将真值表写入卡诺图，化简。在画包围圈的过程中（如图l所示）。

要注意以下几点：

1、包围圈越大越好（合并后得到的乘积项中因子最少）。

2、包围圈的个数越少越好（表达式乘积项项数最少）。

3、同一个“1”方块可以被圈多次（因为A+A=A，对逻辑函数的正确性无影响）。

4、每个圈要有新的成分，如果某一圈中所有的“1”方块均被别的包围圈包围，则此圈所表示的乘积项是多余的。

5、画包围圈时，可先圈大，后圈小。

6、不要遗漏任何方块（否则函数会出错）。

将各圈写成逻辑函数表达式的形式，并化成题中要求的形式，即得到：L=D+AB+AC=DABAC综上所述。可看出设输入、输出变量是逻辑电路设计的第一关键。

只有变量设得恰当，才能根据题意顺利地列出正确的真值表。卡诺图法化简是第二关键，不过只要按照化简规则。仔细分析作答，并化简成题里所需要的形式，然后根据逻辑表达式画出相应的逻辑电路图即可。

延伸阅读：组合逻辑电路的分析步骤

1、分析组合逻辑电路的步骤大致如下：

已知逻辑图→写逻辑式 →运用逻辑代数化简或变换→ 列逻辑状态表→ 分析逻辑功能

例：某一组合逻辑电路如下图所示，试分析其逻辑功能。

解：（1）由逻辑图写出逻辑式，并化简

（2）由逻辑式列出逻辑状态表（下表）

（3）分析逻辑功能

只当A，B，C全为“0”或全为“1”时，输出Y才为“1”，否则为“0”。故该电路称为“判一致电路”，可用于判断三个输入端的状态是否一致。

2、综合组合逻辑电路的步骤大致如下：

已知逻辑要求→ 列逻辑状态表→ 写逻辑式→ 运用逻辑代数化简或变换→ 或逻辑图

例：试设计一逻辑电路供三人（A，B，C）表决使用。每人有一电键，如果他赞成，就按电键，表示“1”；如果不赞成，不按电键，表示“0”。表决结果用指示灯来表示，如果多数赞成，则指示灯亮，Y=1；反之则不亮，Y=0。

解：

（1）由题意列出逻辑状态

共有八种组合，Y=I的只有四种。逻辑状态表如下表所示。

（2）由逻辑状态表写出逻辑式

（3）变换和化简逻辑式

对上式应用逻辑代数运算法则7，8，14进行变换和化简：

（4）由逻辑式画逻辑图

由上式画出的逻辑图如下图所示。

审核编辑：汤梓红