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电工考证知识 选用小计划集成器材的组合逻辑电路计划
组合逻辑电路的计划，一般以电路简略，器材起码为方针。用代数法和卡诺图法来简化逻辑函数，便是为了取得最简的办法，以便用起码的门电路来构成逻辑电路。在计划中广泛选用中、小计划集成电路（一片包括数个门至数十个门）商品，依据详细状况，尽或许削减所用的器材数目和品种，使拼装好的电路构造紧凑，抵达作业牢靠、经济的意图。选用小计划集成器材计划组合逻辑电路的一般进程如图1所示。
图1 组合逻辑电路计划进程
首要将逻辑功用央求笼统成真值表的办法。由真值表能够很便本地写出逻辑函数的表达式。在选用小计划器材时,一般将函数化简成最简与-或表达式,使其包括的乘积项起码,且每个乘积项所包括的因子数也起码。终究依据所选用的器材的类型进行恰当的函数表达式改换,如改换成与非-与非表达式、或非-或非表达式、与或非表达式及异或表达式等。
有必要阐明的是,有时由于输入变量的条件(如只需原变量输入,没有反变量输入)或选用器材的条件(如在一块集成器材中包括多个根柢门)等要素,选用最简与或式完毕电路,不必定是最好电路构造。下面经过一些例题阐明选用小计划集成逻辑器材计划组合逻辑电路的根柢办法。
例1 试用2输入与非门和反相器计齐截个3输入(I0、I1、I2)、3输出(L0、L1、L2)的信号排队电路。它的功用是：当输入I0为1时，不论I1和I2为1仍是0，输出L0为1，L1和L2为0；当I0为0且I1为1，无 论I2为1仍是0，输出L1为1，别的两个输出为0；当I2为1且I0和I1均为0时，输出L2为1，别的两个输出为0。如I0、I1、I2均为0，则L0、L1、L2也均为0。
解：(1) 依据题意列出真值表，如表1所示
有必要阐明的是,有时由于输入变量的条件(如只需原变量输入,没有反变量输入)或选用器材的条件(如在一块集成器材中包括多个根柢门)等要素,选用最简与或式完毕电路,不必定是最好电路构造。下面经过一些例题阐明选用小计划集成逻辑器材计划组合逻辑电路的根柢办法。
例1 试用2输入与非门和反相器计齐截个3输入(I0、I1、I2)、3输出(L0、L1、L2)的信号排队电路。它的功用是：当输入I0为1时，不论I1和I2为1仍是0，输出L0为1，L1和L2为0；当I0为0且I1为1，无 论I2为1仍是0，输出L1为1，别的两个输出为0；当I2为1且I0和I1均为0时，输出L2为1，别的两个输出为0。如I0、I1、I2均为0，则L0、L1、L2也均为0。
解：(1) 依据题意列出真值表，如表1所示
表1 例1的真值表
输入 | 输出 |
I1 I2 I3 | L0 L1 L2 |
0 0 0 | 0 0 0 |
1 0 0 | 1 0 0 |
1 0 1 | 1 0 0 |
1 1 0 | 1 0 0 |
1 1 1 | 1 0 0 |
0 1 0 | 0 1 0 |
0 1 1 | 0 1 0 |
0 0 1 | 0 0 1 |
| (2) 依据真值表写出各输出表达式 | (3)依据央求将输出表达式改换为与非办法，并由此画出逻辑图 |
 |  图2 逻辑图 |
由此可画出逻辑图，如图2所示。该逻辑电路可用一片内含四个2输入端的与非门和另一片内含六个反相器的集成电路构成；也可用两片内含四个2输入端与非门的集成电路构成。原逻辑表达式尽管是最简办法，但它需一片反相器和一片3输入端的与门才调完毕，器材数和品种都不能节约。由此可见，最简的逻辑表达式用必定规范的集成器材完毕时，其电路构造不必定是最简略和最经济的。计划逻辑电路时应以集成器材为根柢单元，而不该以单个门为单元，这是工程计划与理论剖析的纷歧样的本地。
该电路可挑选四2输入与非门74LS00和六反相器74LS04构成，也能够用两片74LS00。
例2试计齐截可逆的4位码改换器。在操控信号C＝1时,它将8421码改换为格雷码；C＝0时,它将格雷码改换为8421码。
解：（1）列出真值表,如表2所示。当C＝1时,输入X3X2X1X0作为8421码,对应的输出g3g2g1g0为格雷码；当C＝0时，输入则作为格雷码，对应的输出b3b2b1b0为8421码。此刻，X3X2X1X0作为格雷码的摆放次第表如今它与b3b2b1b0的逐个对应联络。
该电路可挑选四2输入与非门74LS00和六反相器74LS04构成，也能够用两片74LS00。
例2试计齐截可逆的4位码改换器。在操控信号C＝1时,它将8421码改换为格雷码；C＝0时,它将格雷码改换为8421码。
解：（1）列出真值表,如表2所示。当C＝1时,输入X3X2X1X0作为8421码,对应的输出g3g2g1g0为格雷码；当C＝0时，输入则作为格雷码，对应的输出b3b2b1b0为8421码。此刻，X3X2X1X0作为格雷码的摆放次第表如今它与b3b2b1b0的逐个对应联络。
表2 例2中码改换联络真值表
（2）别离画出C＝1和C＝0时各输出函数的卡诺图，如图3(a)所示。
|
（3）由卡诺图可求得各输出逻辑表达式。若一同思考C变量，当C＝1时，有
| g3=X3C g2=(X3X2+X3X2)C=(X3⊕X2)C g1=(X2X1+X2X1)C=(X2⊕X1)C g0=(X1X0+X1X0)C=(X1⊕X0)C |
当C＝0时，有
 |
由各输出逻辑表达式可得总的输出逻辑表达式
 |
由总的输出逻辑表达式可画出如图3（b）所示的逻辑图。
图3 例2的卡诺图和逻辑图 （b）逻辑图
从以上逻辑表达式和逻辑图能够看出，用异或门替代与门和或门能使逻辑电路比照简略。在化简和改换逻辑表达式时，应尽或许使某些输出作为另一些输出的条件，例如，运用Y2作为Y1的一个简略输入，Y1又作为Y0的一个输入，这么能够使电路更简略。在化简时，若留神归纳思考，使式中的相同项尽或许多，则能够使电路得到简化。此外，咱们还将与或换成与非办法，然后削减了门电路的品种。该逻辑电路可由两片各含四2输入与非门（74LS00）和一片内含四个异或门（74LS86）的集成电路构成。
图3 例2的卡诺图和逻辑图 （b）逻辑图
从以上逻辑表达式和逻辑图能够看出，用异或门替代与门和或门能使逻辑电路比照简略。在化简和改换逻辑表达式时，应尽或许使某些输出作为另一些输出的条件，例如，运用Y2作为Y1的一个简略输入，Y1又作为Y0的一个输入，这么能够使电路更简略。在化简时，若留神归纳思考，使式中的相同项尽或许多，则能够使电路得到简化。此外，咱们还将与或换成与非办法，然后削减了门电路的品种。该逻辑电路可由两片各含四2输入与非门（74LS00）和一片内含四个异或门（74LS86）的集成电路构成。
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