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第四章 常用组合逻辑功能器件

第四章 常用组合逻辑功能器件. 4.1 编码器 4.2 译码器 / 数据分配器 4.3 数据选择器 4.4 数值比较器 4.5 算术逻辑电路 4.6 CAD 例题. 4.1 编码器. 编码器的基本概念及工作原理 编码 —— 将特定含义的输入信号（文字 、 数字 、 符号）转换成二进制代码的过程 . 能够实现编码功能的数字电路称为编码器。 一般而言， N 个不同的信号，至少需要 n 位二进制数编码。 N 和 n 之间满足下列关系 : 2 n ≥ N. 一、二进制编码器：.

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第四章 常用组合逻辑功能器件

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Presentation Transcript

  1. 第四章 常用组合逻辑功能器件 4.1 编码器 4.2 译码器/数据分配器 4.3 数据选择器 4.4 数值比较器 4.5 算术逻辑电路 4.6 CAD例题

  2. 4.1 编码器 • 编码器的基本概念及工作原理 • 编码——将特定含义的输入信号（文字、数字、符号）转换成二进制代码的过程. 能够实现编码功能的数字电路称为编码器。 • 一般而言，N个不同的信号，至少需要n位二进制数编码。 • N和n之间满足下列关系: • 2n≥N

  3. 一、二进制编码器： 常见的编码器有8线-3线（有8个输入端，3个输出端），16线—4线（16个输入端，4个输出端）等等。 例1：设计一个8线-3线的编码器 解： （1）确定输入输出变量个数:由题意知输入为I0～I78个，输出为A1、A2 、A3。 （2）编码表见下表：（输入为高电平有效）

  4. (3)由真值表写出各输出的逻辑表达式为： 用门电路实现逻辑电路：

  5. 二，非二进制编码器（以二－十进制编码器为例）二，非二进制编码器（以二－十进制编码器为例） 二-十进制编码器是指用四位二进制代码表示一位十进制数的编码电路（输入10个互斥的数码，输出4位二进制代码） 1、BCD码：常用的几种BCD码 8421码、5421码、2421码、余三码. 2、10线－4线编码器

  6. 例2：设计一个8421 BCD码编码器 解： 输入信号I0～I9代表0～9共10个十进制信号，输出信号为Y0～Y3相应二进制代码. 列编码表

  7. 该编码器为8421BCD码的编码器，当I8和I9为1时， Y3为1，前页所示真值表并非完全的真值表。 如果要化简，可以列出所有最小项的值，后面的全 为无关项。

  8. 三、优先编码器：是指当多个输入同时有信号时，电路只对其中优先级别最高的信号进行编码。三、优先编码器：是指当多个输入同时有信号时，电路只对其中优先级别最高的信号进行编码。 例 3 电话室有三种电话， 按由高到低优先级排序依次是火警电话，急救电话，工作电话，要求电话编码依次为00、01、10。试设计电话编码控制电路。 解： （１）根据题意知，同一时间电话室只能处理一部电话，假如用A、B、C分别代表火警、 急救、工作三种电话，设电话铃响用1表示，铃没响用0表示。当优先级别高的信号有效时，低级别的则不起作用，这时用×表示； 用Y1, Y2表示输出编码。

  9. （２） 列真值表: 真值表如表３所示。 表3 例3的真值表

  10. （３） 写逻辑表达式 （４） 画优先编码器逻辑图如图3所示。 图3 例3的优先编码逻辑图

  11. 在优先编码器中优先级别高的信号排斥级别低的，即具有单方面排斥的特性。在优先编码器中优先级别高的信号排斥级别低的，即具有单方面排斥的特性。 74LS148的符号图和管脚图

  12. 输入使能端 输 入 输 出 扩展 使能输出 1 × × × × × × × × 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 × × × × × × × 0 0 0 0 1 0 1 0 × × × × × × 0 0 1 0 1 0 1 1 0 × × × × × 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 × × × × 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 × × × 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 × × 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 × 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 74LS148 功 能 表

  13. 优先编码器74LS148的应用  74LS148编码器的应用是非常广泛的。 例如，常用计算机键盘，其内部就是一个字符编码器。它将键盘上的大、小写英文字母和数字及符号还包括一些功能键（回车、空格）等编成一系列的七位二进制数码，送到计算机的中央处理单元CPU，然后再进行处理、存储、输出到显示器或打印机上。 还可以用74LS148编码器监控炉罐的温度，若其中任何一个炉温超过标准温度或低于标准温度， 则检测传感器输出一个0电平到74LS148编码器的输入端， 编码器编码后输出三位二进制代码到微处理器进行控制。

  14. 4.2 译码器/数据分配器 • 4.2.1 译码器的基本概念及工作原理 • 译码：编码的逆过程，即将输入代码“翻译”成特定的输出信号。 • 译码器：实现译码功能的数字电路。 • 分类:唯一地址译码器和代码变换器。 • 唯一地址译码器：代码与有效信号一一对应 • 代码变换器：代码间的相互转换 • 其他分类:变量译码器和显示译码器。

  15. 4.2.2 集成电路译码器 1、二进制译码器：输入端为n个，则输出端为2n个，且对应于输入代码的每一种状态，2n个输出中只有一个为1（或为0），其余全为0（或为1） 2线—4线译码器 3线—8线译码器 4线—16线译码器

  16. 例：用与非门设计3线—8线译码器 解：（1）列出译码表：

  17. （2）写出各输出函数表达式：

  18. （3）画出逻辑电路图：

  19. 集成二进制译码器74LS138（3线-8线译码器）

  20. 功能表如下： 其中

  21. 功能表_电平 使能端 的作用 译码功能

  22. G1 74LS138最小项译码器的电路结构 D7 D6D5D4D3D2 D1 D0 8个译码门 3线/8线译码器 输入 缓冲门 B2 B1 B 0 3个 使能端

  23. Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y 13 12 11 10 14 9 15 8 6 7 5 4 3 2 1 0 Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y 3 2 1 7 3 7 6 4 0 6 5 1 5 5 4 0 74LS138(2) 74LS138(1) G A G A G G A G G A A A 1 2 1 2 2A 2B 1 2A 2B 1 0 0 +5v _ A A A A 3 2 1 0 译码器的扩展 用两片74LS138扩展为4线—16线译码器

  24. 当A3=0时，低位片74LS138(1)工作，对输入A2、A1、A0进行译码，还原出Y0～Y7，则高位禁止工作；当A3=1时，高位片74LS138(2)工作，还原出Y８～Y１5，而低位片禁止工作。当A3=0时，低位片74LS138(1)工作，对输入A2、A1、A0进行译码，还原出Y0～Y7，则高位禁止工作；当A3=1时，高位片74LS138(2)工作，还原出Y８～Y１5，而低位片禁止工作。

  25. 2、二-十进制译码器 ——集成8421 BCD码译码器74LS42

  26. 译码器的应用 （1）实现逻辑函数 由于译码器的每个输出端分别与一个最小项相对应，因此辅以适当的门电路，便可实现任何组合逻辑函数。 例1试用译码器和门电路实现逻辑函数

  27. 解： （1）将逻辑函数转换成最小项表达式，再转换成与非—与非形式。 =m3+m5+m6+m7 = （2）该函数有三个变量，所以选用3线—8线译码器74LS138。 用一片74LS138加一个与非门就可实现逻辑函数Y，逻辑图如图1所示。

  28. Y Y Y Y Y Y Y Y Y 2 7 6 5 4 3 1 0 74LS138 G A G G A A 1 2 2A 2B 1 0 A 1 B C 0 0 图1 例1逻辑图

  29. 例题 • 教材137页 • 例4.2.1 • 用一个3线-8线译码器实现函数 • F=XYZ+XYZ+XYZ+XYZ • F=XYZ+XYZ+XYZ

  30. 按显示方式分:有字型重叠式、点阵式、分段式等。按显示方式分:有字型重叠式、点阵式、分段式等。 按发光物质分:有半导体显示器（又称发光二极管(LED)显示器）、荧光显示器、液晶显示器、气体放电管显示器等 3、显示译码器: 它通常由译码器、驱动器和显示器等部分组成

  31. 1．七段数字显示器原理 按内部连接方式不同，七段数字显示器分为共阴极和共阳极两种 图 2半导体显示器（a） 管脚排列图; (b) 共阴极接线图; (c) 共阳级接线图

  32. 图 3 七段数字显示器发光段组合图

  33. 2．七段显示译码器74LS48 图 4 74LS48的管脚排列图

  34. 74LS48显示译码器的功能表

  35. 4.2.3 数据分配器 • 数据分配 • 将一个数据源来的数据根据需要送到多个不同的通道上 • 数据分配器 • 实现数据分配功能的逻辑电路 • 可以用唯一地址译码器实现 • 3-8译码器实现数据分配 • 参考教材

  36. 4.3 数据选择器 一、 数据选择器的基本概念及工作原理 数据选择器——根据地址选择码从多路输入数据中选择一路，送到输出。

  37. 例：四选一数据选择器 根据功能表，可写出输出逻辑表达式：

  38. 由逻辑表达式画出逻辑图：

  39. 二、集成数据选择器 集成数据选择器74151（8选1数据选择器）

  40. 三、数据选择器的应用 1．数据选择器的通道扩展 用两片74151组成 “16选1”数据选择器

  41. 2．实现组合逻辑函数 （1）当逻辑函数的变量个数和数据选择器的地址输入变量个数相同时，可直接用数据选择器来实现逻辑函数。 例4.3.1试用8选1数据选择器74151实现逻辑函数：L=AB+BC+AC 解：将逻辑函数转换成 最小项表达式： =m3+m5+m6+m7 画出连线图。

  42. （2）当逻辑函数的变量个数大于数据选择器的地址输入变量个数时。例4.3.2试用4选1数据选择器实现逻辑函数：（2）当逻辑函数的变量个数大于数据选择器的地址输入变量个数时。例4.3.2试用4选1数据选择器实现逻辑函数： 解：将A、B接到地址输入端，C加到适当的数据输入端。作出逻辑函数L的真值表，根据真值表画出连线图。

  43. 4.4 数值比较器 Y Y Y Y Y Y I I I Y Y I I I (A>B) (A<B) (A=B) (A<B) (A<B) (A>B) (A=B) (A>B) (A<B) (A>B) (A<B) (A=B) (A=B) (A>B) & & 1 1 =YA<B+ YA>B =AB+AB YA>B=AB YA<B=AB ≥1 YA=B=AB+AB A3A2A1A0 B3B2B1B0 =010 A B 0 0 0 0 1 一、1位数值比较器 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1、真值表 1 1 1 0 0 2、输出逻辑表达式 A Y(A=B) 3、逻辑图 B 二、多位数值比较器 常用多位数值比较器有74LS85，它能进行两个4位二进制数的比较。 74LS85 不进行片接时，其扩展端接 电路结构不同，扩展端的用法就可能不同，使用时应加以注意。

  44. 4.5 算术运算电路 4.5.1 加法器的基本概念及工作原理 加法器——实现两个二进制数的加法运算 1．半加器——只能进行本位加数、被加数的加法运算而不考虑低位进位。

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