第5章 组合逻辑电路设计

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组合逻辑电路设计

第5章 组合逻辑电路设计5.1 基本门电路的设计 5.2 数据选择器的设计 5.3 1对2数据分配器的设计 5.4 4位BCD译码器的设计

5.5 三态门的设计5.6 半加器的设计

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5.7 全加器的设计

5.8 6位加法器的设计5.9 4位加减法器的设计

5.10 3位乘法器的设计习题

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5.1 基本门电路的设计基本门电路主要用来实现基本的输入/输出之间的 逻辑关系，包括与门、非门、或门、与非门、或非门、 异或门、同或门等，下面以2输入端与非门为例讲解基 本门电路的设计。

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1.实验原理表5-1 2输入端与非门的真值表 2输入端与非门是组合逻辑电路中的基本逻辑器件， 有2个输入端A、B和1个输出端C。其真值表如表5-1所 示。2输入端与非门应具备的脚位：

输入端：A、B;输出端：C。

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表5-1 2输入端与非门的真值表

输 入 端 A B

输出端 C

00 1 1

01 0 1

11 1 0

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2.原理图输入与非门原理图输入法的操作步骤介绍如下。 (1) 建立新文件：选取窗口菜单File→New,出现对 话框，选择Graphic Editor file选项，单击OK按钮，进 入图形编辑画面。

(2) 保存：选取窗口菜单File→Save,出现对话框，键入文件名nand2.gdf,单击OK按钮。

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(3) 指定项目名称，要求与文件名相同：选取窗口菜单File→Project→Name,键入文件名nand2,单击OK 按钮。

(4) 确定对象的输入位置：在图形窗口内单击鼠标左键。 (5) 引入逻辑门：选取窗口菜单Symbol→Enter Symbol,在\Maxplus2\max2lib\prim处双击，在Symbol File菜单中选取NAND2逻辑门，单击OK按钮。

(6) 引入输入和输出脚：按步骤(5)选出2个输入脚和1个输出脚。

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(7) 更 改 输 入 和 输 出 脚 的 脚 位 名 称 ： 在 PIN_NAME处双击鼠标左键，进行更名，输入脚为A、 B,输出脚为C。

(8) 连接：将A、B脚连接到与非门的输入端，C 脚连接到与非门的输出端，如图5-1所示。(9) 选择实际编程器件型号：选取窗口菜单 Assign→Device, 出现对话框，选择ACEX1K系列的 EP1K30TC144-1。 (10) 保存并查错：选取窗口菜单 File→Project→Save&Check,即可针对电路文件进行 检查。

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NAND2 A B INPUT VCC INPUT VCC 20 OUTPUT 23 Y

图5-1 2输入端与非门的原理图

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(11) 修改错误：针对Massage-Compiler窗口所提供的信息修改电路设计，直到没有错误为止。 (12) 保存并编译：选取窗口菜单 File→Project→Save &Compile,即可进行编译，产生 nand2.sof烧写文件。 (13) 创建电路符号：选取窗口

菜单File→Create Default Symbol,可以产生nand2.sym文件，代表现在所 设计的电路符号。选取File→Edit Symbol,进入Symbol

Edit画面，2输入端与非门的电路符号如图5-2所示。

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(14) 创建电路包含文件：选取窗口菜单 File→Create Default Include File,产生用来代表目前所 设计电路的nand2.inc文件，供其他VHDL编译时使用， 如图5-3所示。 (15) 时间分析：选取窗口菜单Utilities→Analyze

Timing,再选取窗口菜单Analysis→Delay Matrix,可以产生如图5-4所示的时间分析结果。

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NAND2 A B A B C C

图5-2 2输入端与非门的电路符号

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FUNCTION nand2 (a,b) RETURNS (c);

图5-3 2输入端与非门的电路包含文件

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Delay MatrixDestination C A B s o u r c e 7.5 ns 7.3 ns

图5-4 2输入端与非门的时间分析

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3.文本输入 (1) 建立新文件：选取窗口菜单File→New,出现对 话框，选择Text Editor file选项，单击OK按钮，进入文 本编辑画面。 (2) 保存：选取窗口菜单File→Save,出现对话框，

键入文件名nand2.text,单击OK按钮。(3) 指定项目名称，要求与文件名相同：选取窗口 菜单File→Project→Name, 键入文件名nand2,单击OK 按钮。

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(4) 选择实际编程器件型号：选取窗口菜单 Assign→Device,出现对话框，选择ACEX1K系列的

EP1K30TC144-1。