如何设计组合逻辑电路？

组合逻辑电路的设计是组合逻辑电路分析的逆过程，根据给出的实际问题的功能，将实际问题转换成逻辑，然后用最少的逻辑门实现给定的功能，并画出逻辑电路图。

组合逻辑电路的设计步骤如图4－4所示，具体步骤如下：

图4－4　组合逻辑电路的设计步骤

（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，列出满足逻辑要求的真值表。

（2）根据真值表，写出相应的逻辑函数表达式。

（3）将逻辑函数表达式用代数法或卡诺图法化为最简与或表达式。

（4）根据化简的逻辑函数表达式画出逻辑电路图。

下面举例说明组合逻辑电路的设计方法。

例4－3　某汽车驾驶员培训班进行结业考试。有三名评判员，其中A为主评判员，B和C为副评判员，在评判时，按照少数服从多数原则，但若主评判员认为合格也可通过，试用与非门构成逻辑电路实现其功能。

（1）根据设计要求，设输入变量A、B、C，认为合格为“1”，不合格为“0”。设输出变量Y，认为考试通过结业为“1”，不结业为“0”。

（2）列出真值表。

根据给出的逻辑条件，可写出如表4－3所示的真值表。

表4－3　例4－3真值表

（3）根据真值表写逻辑函数表达式。

（4）根据函数表达式用卡诺图化简逻辑函数。

如图4－5所示，可得最简与或表达式：Y＝A＋BC。

（5）画出逻辑电路图。

根据题意要求用与非门实现，将函数表达式变化为与非－与非式：

逻辑电路图如图4－6所示。

图4－5　例4－3卡诺图(www.xing528.com)

图4－6　例4－3逻辑电路图

例4－4　交通信号灯有红、绿、黄三种，三种灯分别单独亮或黄、绿灯同时亮时属正常情况，其他情况均属故障，要求出现故障时输出报警信号。试用与非门设计一个交通信号灯报警控制电路。

（1）根据设计要求，设输入变量为A、B、C，分别代表红、绿、黄三种灯，灯亮时为1，灯灭时为0；输出报警信号用Y表示，灯正常工作时为0，灯出现故障时为1。

（2）列出真值表。

根据给出的逻辑条件，可写出如表4－4所示的真值表。

表4－4　例4－4真值表

（3）根据真值表写出逻辑函数表达式。

图4－7　例4－4卡诺图

（4）根据函数表达式用卡诺图化简逻辑函数。

如图4－7所示，可得最简与或表达式：

（5）画出逻辑电路图。

根据题意要求用与非门实现，将函数表达式变化为与非－与非式：

逻辑电路图如图4－8所示。

组合逻辑电路的设计

图4－8　例4－4逻辑电路图

特别提示

通过例题讲解，可以发现组合逻辑电路的设计过程中最关键的并不是从真值表到逻辑电路图的工具转换过程，而是如何将现实的逻辑功能加以数学化，得到真值表的过程，即逻辑抽象与分析的过程。只要能正确地得到逻辑功能的真值表，再经过并不困难的转换过程，就能将逻辑电路图设计出来。