第8章 (4)第4節(jié) 常用組合邏輯電路.

1、第第8章章 第第4節(jié)節(jié)常用組合邏輯電路常用組合邏輯電路1、加法器、加法器2、編碼器、編碼器 普通編碼器、優(yōu)先編碼器普通編碼器、優(yōu)先編碼器3、譯碼器、譯碼器 用譯碼器實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)用譯碼器實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)4、數(shù)碼顯示管、數(shù)碼顯示管5、數(shù)據(jù)選擇器、數(shù)據(jù)選擇器 用數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)用數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)1、加法器舉例：舉例：A=1101, B=1001, 計(jì)算計(jì)算A+B1 1 0 11 0 0 1+011010011加法運(yùn)算的基本規(guī)則加法運(yùn)算的基本規(guī)則：（1）逢二進(jìn)一。）逢二進(jìn)一。（2）最低位是兩個(gè)數(shù)最低位的相加，不需）最低位是兩個(gè)數(shù)最低位的相加，不需考慮進(jìn)位?？紤]進(jìn)位。（3）其余各位都是三個(gè)數(shù)相加

2、，包括加數(shù)、）其余各位都是三個(gè)數(shù)相加，包括加數(shù)、被加數(shù)和低位上來(lái)的進(jìn)位。被加數(shù)和低位上來(lái)的進(jìn)位。（4）任何位相加都產(chǎn)生兩個(gè)結(jié)果：本位和、）任何位相加都產(chǎn)生兩個(gè)結(jié)果：本位和、向高位的進(jìn)位。向高位的進(jìn)位。1 1 0 11 0 0 1+011010011（1）半加器：）半加器： 半加運(yùn)算不考慮從低位來(lái)的進(jìn)位半加運(yùn)算不考慮從低位來(lái)的進(jìn)位A-加數(shù)加數(shù);B-被加數(shù)被加數(shù);S-本位和本位和;Co-進(jìn)位進(jìn)位。真值表真值表BABABASABCo 加法器加法器邏輯圖邏輯圖邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)A-加數(shù)加數(shù);B-被加數(shù)被加數(shù);S-本位和本位和;Co-進(jìn)位。進(jìn)位。BABABASABCo （2）全加器：）全加器：A-加數(shù)；加

3、數(shù)；B-被加數(shù)；被加數(shù)；Ci-低位來(lái)的進(jìn)位低位來(lái)的進(jìn)位；S-本位和；本位和；Co-進(jìn)位。進(jìn)位。相加過(guò)程中，既考慮加數(shù)、被加數(shù)又考慮低相加過(guò)程中，既考慮加數(shù)、被加數(shù)又考慮低位的進(jìn)位。位的進(jìn)位。BACABCBACBACBACSiiiii)(BACABABCBACABCiiioA-加數(shù)；加數(shù)；B-被加數(shù)；被加數(shù)；Ci-低位來(lái)的進(jìn)位；低位來(lái)的進(jìn)位；S-本位和；本位和；Co-進(jìn)位。進(jìn)位。BACABCBACBACBACSiiiii)(BACABABCBACABCiiioCI（1）串行進(jìn)位加法器）串行進(jìn)位加法器如圖：用全加器實(shí)現(xiàn)如圖：用全加器實(shí)現(xiàn)4位二進(jìn)制數(shù)相加。位二進(jìn)制數(shù)相加。低位全加器進(jìn)位輸出低位全加器

4、進(jìn)位輸出 高位全加器進(jìn)位輸高位全加器進(jìn)位輸 入入注意：注意：CICI0 0=0=0進(jìn)位多位加法器多位加法器結(jié)果：結(jié)果：Co進(jìn)位進(jìn)位S3S2S1S0編碼編碼：用二進(jìn)制代碼來(lái)表示某一信息（文：用二進(jìn)制代碼來(lái)表示某一信息（文字、數(shù)字、符號(hào)）的過(guò)程。字、數(shù)字、符號(hào)）的過(guò)程。 實(shí)現(xiàn)編碼操作的電路稱為實(shí)現(xiàn)編碼操作的電路稱為編碼器編碼器。編碼編碼 將具有特定含義的信息編成相應(yīng)二進(jìn)制代碼的過(guò)程。將具有特定含義的信息編成相應(yīng)二進(jìn)制代碼的過(guò)程。 實(shí)現(xiàn)編碼功能的電路實(shí)現(xiàn)編碼功能的電路 編碼器編碼器( (即即Coder) ) 被編被編信號(hào)信號(hào) 二進(jìn)制二進(jìn)制代碼代碼 編編碼碼器器 編碼器編碼器 二進(jìn)制編碼器二進(jìn)制編碼器

5、 二二- -十進(jìn)制編碼器十進(jìn)制編碼器 優(yōu)先編碼器優(yōu)先編碼器 普通編碼器普通編碼器2、編碼器為什么要進(jìn)行編碼？為什么要進(jìn)行編碼？為了節(jié)約計(jì)算機(jī)的資源。為了節(jié)約計(jì)算機(jī)的資源。編碼器的輸入、輸出之間應(yīng)滿足如下編碼器的輸入、輸出之間應(yīng)滿足如下關(guān)系：關(guān)系：mN2需要編碼的信息量需要編碼的信息量 二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)普普通通編編碼碼器器3位二進(jìn)制（位二進(jìn)制（8線線3線）編碼器真值表線）編碼器真值表任何時(shí)刻只允許輸入一個(gè)編碼信號(hào)，否則輸出將發(fā)生混亂。任何時(shí)刻只允許輸入一個(gè)編碼信號(hào)，否則輸出將發(fā)生混亂。一、二進(jìn)制編碼器一、二進(jìn)制編碼器輸入端：輸入端：2n輸出端：輸出端：n高電平有效高電平有效75310

6、7632176542IIIIYIIIIYIIIIY1111000000001101000000101001000000010001000011000001000010000001001000000001000000000001Y0Y1Y2I7I6I5I4I3I2I1I0輸輸 出出輸輸 入入I1I2I3I4I5I6I7Y0Y1Y2畫(huà)畫(huà)電電路路圖圖利用添加約束項(xiàng)來(lái)化簡(jiǎn)可得利用添加約束項(xiàng)來(lái)化簡(jiǎn)可得 普通的編碼器存在的問(wèn)題：普通的編碼器存在的問(wèn)題：每一時(shí)刻只能有一個(gè)輸入信息，當(dāng)輸入信息中出現(xiàn)每一時(shí)刻只能有一個(gè)輸入信息，當(dāng)輸入信息中出現(xiàn)不該出現(xiàn)的組合時(shí)（同時(shí)輸入多個(gè)不該出現(xiàn)的組合時(shí)（同時(shí)輸入多個(gè)1），輸

7、出混亂。），輸出混亂。1111000000001101000000101001000000010001000011000001000010000001001000000001000000000001Y0Y1Y2I7I6I5I4I3I2I1I0輸輸 出出輸輸 入入為何要使用為何要使用優(yōu)先編碼器？?jī)?yōu)先編碼器？四、優(yōu)先編碼器四、優(yōu)先編碼器1111000000001101000000101001000000010001000011000001000010000001001000000001000000000001Y0Y1Y2I7I6I5I4I3I2I1I0輸輸 出出輸輸 入入允許同時(shí)輸入數(shù)個(gè)編碼信號(hào)，

8、并只對(duì)其中允許同時(shí)輸入數(shù)個(gè)編碼信號(hào)，并只對(duì)其中優(yōu)先權(quán)最高的信號(hào)進(jìn)行編碼輸出的電路。優(yōu)先權(quán)最高的信號(hào)進(jìn)行編碼輸出的電路。 普通編碼器在任普通編碼器在任何時(shí)刻只允許一個(gè)輸何時(shí)刻只允許一個(gè)輸入端請(qǐng)求編碼，否則入端請(qǐng)求編碼，否則輸出發(fā)生混亂。輸出發(fā)生混亂。 在優(yōu)先編碼器電路中，允許同時(shí)輸入兩個(gè)以在優(yōu)先編碼器電路中，允許同時(shí)輸入兩個(gè)以上編碼信號(hào)。編碼時(shí)只對(duì)上編碼信號(hào)。編碼時(shí)只對(duì)優(yōu)先權(quán)優(yōu)先權(quán)最高的進(jìn)行編碼。最高的進(jìn)行編碼。8線線3線優(yōu)先編碼器線優(yōu)先編碼器74LS148邏輯圖邏輯圖選通輸入端選通輸入端選通輸出端選通輸出端擴(kuò)展端擴(kuò)展端優(yōu)先編碼器優(yōu)先編碼器 ( (即即 Priority Encoder) ) 輸

9、入：邏輯輸入：邏輯0(0(低電平）有效低電平）有效輸出：邏輯輸出：邏輯0(0(低電平）有效低電平）有效低電平表示低電平表示“電路工電路工作，但無(wú)編碼輸入作，但無(wú)編碼輸入”低電平表示低電平表示“電路工電路工作，且有編碼輸入作，且有編碼輸入”SIIIIY)(76542SIIIIIIIIY)(765435421SIIIIIIIIIIY)(76564364210得到表達(dá)式為：得到表達(dá)式為：8線線3線優(yōu)先編碼器線優(yōu)先編碼器74LS148的邏輯圖的邏輯圖輸入和輸輸入和輸出均以低出均以低電平作為電平作為有效信號(hào)有效信號(hào)P153 例8-10、8-11一、二一、二三三三三三三三三三三1.確定輸入變量及輸出變量的

10、個(gè)數(shù)確定輸入變量及輸出變量的個(gè)數(shù)確定輸入變量確定輸入變量4個(gè)個(gè)確定輸出變量確定輸出變量4個(gè)個(gè)輸入：邏輯輸入：邏輯0(0(低電平）有效低電平）有效輸出：邏輯輸出：邏輯0(0(低電平）有效低電平）有效2.畫(huà)真值表畫(huà)真值表3.由真值表寫(xiě)出邏輯函數(shù)式由真值表寫(xiě)出邏輯函數(shù)式4.連接電路連接電路3、譯碼器、譯碼器譯碼譯碼：將二進(jìn)制代碼翻譯成對(duì)應(yīng)的輸出信：將二進(jìn)制代碼翻譯成對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)的過(guò)程號(hào)的過(guò)程.譯碼是編碼的逆過(guò)程譯碼是編碼的逆過(guò)程. 實(shí)現(xiàn)譯碼操作的電路稱為實(shí)現(xiàn)譯碼操作的電路稱為譯碼器譯碼器。一、譯碼的概念與類(lèi)型一、譯碼的概念與類(lèi)型 譯碼譯碼是是編碼編碼的逆過(guò)程。的逆過(guò)程。 將表示特定意義信息的將表示

11、特定意義信息的二進(jìn)制代碼翻譯出來(lái)。二進(jìn)制代碼翻譯出來(lái)。 實(shí)現(xiàn)譯碼功能的電路實(shí)現(xiàn)譯碼功能的電路 譯碼器譯碼器( (即即 Decoder) ) 二進(jìn)制二進(jìn)制代碼代碼 與輸入代與輸入代碼對(duì)應(yīng)的碼對(duì)應(yīng)的特定信息特定信息 譯譯碼碼器器 譯碼器譯碼器 二進(jìn)制譯碼器二進(jìn)制譯碼器 二二 - - 十進(jìn)制譯碼器十進(jìn)制譯碼器 數(shù)碼顯示譯碼器數(shù)碼顯示譯碼器 通用譯碼器通用譯碼器一、二進(jìn)制譯碼器一、二進(jìn)制譯碼器 輸入端：輸入端：n 輸出端：輸出端：2n 二進(jìn)制譯碼器的輸入端為二進(jìn)制譯碼器的輸入端為n n個(gè)，則輸出端為個(gè)，則輸出端為2 2n n個(gè)，個(gè)，且對(duì)應(yīng)于輸入代碼的每一種狀態(tài)，且對(duì)應(yīng)于輸入代碼的每一種狀態(tài)，2 2n

12、n個(gè)輸出中只有個(gè)輸出中只有一個(gè)為一個(gè)為1 1（或?yàn)椋ɑ驗(yàn)? 0），其余全為），其余全為0 0（或?yàn)椋ɑ驗(yàn)? 1）。）。 3 3位二進(jìn)制譯碼器位二進(jìn)制譯碼器(3 (3線線-8 -8線譯碼器線譯碼器) )輸入輸入：3位二進(jìn)制代碼位二進(jìn)制代碼輸出輸出：8個(gè)互斥的信號(hào)（高電平有效）個(gè)互斥的信號(hào)（高電平有效）74LS138集成譯碼器集成譯碼器S=1,譯碼器正常工作譯碼器正常工作100片選輸入端片選輸入端（使能端）（使能端）地址輸入端地址輸入端3線線8線譯碼器線譯碼器74HC138功能表功能表00120)(mAAAY當(dāng)當(dāng)S1=1, =0, =0（即（即S=1）時(shí)，可得輸出）時(shí)，可得輸出2S3S10121)

13、(mAAAY20122)(mAAAY30123)(mAAAY40124)(mAAAY50125)(mAAAY60126)(mAAAY70127)(mAAAY例例4.3.3：試用試用3線線8線譯碼器線譯碼器74LS138設(shè)計(jì)一個(gè)多輸設(shè)計(jì)一個(gè)多輸出的組合邏輯電路。輸出邏輯函數(shù)式為出的組合邏輯電路。輸出邏輯函數(shù)式為ABCCBCBAZCBABAZCBABCZCBABCACAZ4321解：解：化為最小項(xiàng)之和的形式：化為最小項(xiàng)之和的形式：ABCCBACBACBAZCBACBABCAZCBABCAABCZCBABCACBACABZ4321當(dāng)當(dāng)S1=1, S2=S3=0時(shí)時(shí),令令A(yù)2=A, A1=B, A0=

14、C ,則則 )()()()(74207420473273237317312654365431mmmmmmmmZmmmmmmZmmmmmmZmmmmmmmmZ畫(huà)電路圖畫(huà)電路圖 )()()()(74207420473273237317312654365431mmmmmmmmZmmmmmmZmmmmmmZmmmmmmmmZ 思考P159 8-21習(xí)題答案：習(xí)題答案：P159 8-21Y= ABC+ABC+ABC+ABC)7421 (m，Y742174217421YYYYYYYYYYYYY742174217421YYYYYYYYYYYYY4、顯示譯碼器、顯示譯碼器 用來(lái)驅(qū)動(dòng)各種顯示器件，從而將用二進(jìn)制

15、代用來(lái)驅(qū)動(dòng)各種顯示器件，從而將用二進(jìn)制代碼表示的數(shù)字、文字、符號(hào)翻譯成人們習(xí)慣的碼表示的數(shù)字、文字、符號(hào)翻譯成人們習(xí)慣的形式直觀地顯示出來(lái)的電路，稱為形式直觀地顯示出來(lái)的電路，稱為顯示譯碼器顯示譯碼器。數(shù)字、文字、數(shù)字、文字、符號(hào)代碼符號(hào)代碼譯碼器譯碼器顯示器顯示器YA0A1A2數(shù)碼顯示譯碼器數(shù)碼顯示譯碼器譯譯碼碼器器YYYYYY驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)器器YYYYYYYA3a數(shù)碼顯示器數(shù)碼顯示器bcdefgbcdefgabcdefga數(shù)碼顯示譯碼器數(shù)碼顯示譯碼器 將輸入的將輸入的 BCD 碼譯成相應(yīng)輸出信號(hào)，碼譯成相應(yīng)輸出信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)顯示器顯示出相應(yīng)數(shù)字的電路。以驅(qū)動(dòng)顯示器顯示出相應(yīng)數(shù)字的電路。 ( (一一

16、) ) 數(shù)碼顯示譯碼器的結(jié)構(gòu)和功能示意數(shù)碼顯示譯碼器的結(jié)構(gòu)和功能示意0101a數(shù)碼顯示器數(shù)碼顯示器bcdefgYA0A1A2數(shù)碼顯示譯碼器數(shù)碼顯示譯碼器譯譯碼碼器器YYYYYY驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)器器YYYYYYYA3bcdefgabcdefga輸入輸入 BCD 碼碼輸出驅(qū)動(dòng)七段數(shù)碼管顯示相應(yīng)數(shù)字輸出驅(qū)動(dòng)七段數(shù)碼管顯示相應(yīng)數(shù)字0001( (二二) )數(shù)碼顯示器簡(jiǎn)介數(shù)碼顯示器簡(jiǎn)介1. 七段半導(dǎo)體數(shù)碼顯示器七段半導(dǎo)體數(shù)碼顯示器( (LED) ) abcdefgDPag fCOMbce dCOMDPabcdefgDP發(fā)光字段，由管腳發(fā)光字段，由管腳 a g 電平控制是否發(fā)光。電平控制是否發(fā)光。小數(shù)點(diǎn)，需要時(shí)才點(diǎn)

17、亮。小數(shù)點(diǎn)，需要時(shí)才點(diǎn)亮。顯顯示示結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)字型字型abcdefgh a b c d a f b e f g h g e c d(a) 外形圖(b) 共陰極(c) 共陽(yáng)極+VCCabcdefgh即液態(tài)晶體即液態(tài)晶體 2. 液晶液晶顯示器顯示器( (LCD) ) abcdefgDPag fCOMbce dCOMDP顯顯示示結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)字型字型液晶顯示器的結(jié)構(gòu)及符號(hào)（a）未加電場(chǎng)時(shí) （b）加電場(chǎng)以后 （c）符號(hào)液晶液晶顯示器顯示器( (LCD) ) 液晶顯示原理：液晶顯示原理：無(wú)外加電場(chǎng)作用時(shí)，液晶分子排無(wú)外加電場(chǎng)作用時(shí)，液晶分子排列整齊，入射的光線絕大部分被反射回來(lái)，液晶呈透列整齊，入射的光線絕大部分

18、被反射回來(lái)，液晶呈透明狀態(tài)，不顯示數(shù)字；明狀態(tài)，不顯示數(shù)字；當(dāng)在相應(yīng)字段的電極上加電壓時(shí)，液晶中的導(dǎo)電離子當(dāng)在相應(yīng)字段的電極上加電壓時(shí)，液晶中的導(dǎo)電離子作定向運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不斷撞擊液晶分子，破壞作定向運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不斷撞擊液晶分子，破壞了液晶分子的整齊排列，液晶對(duì)入射光產(chǎn)生散射而變了液晶分子的整齊排列，液晶對(duì)入射光產(chǎn)生散射而變成了暗灰色，于是顯示出相應(yīng)的數(shù)字。成了暗灰色，于是顯示出相應(yīng)的數(shù)字。當(dāng)外加電壓斷開(kāi)后，液晶分子又將恢復(fù)到整齊排列狀當(dāng)外加電壓斷開(kāi)后，液晶分子又將恢復(fù)到整齊排列狀態(tài)，字形隨之消失。態(tài)，字形隨之消失。 BCD BCD七段顯示譯碼器七段顯示譯碼器A A3 3-A-A0

19、0: : 輸入數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)要設(shè)計(jì)的七段顯示譯碼器要設(shè)計(jì)的七段顯示譯碼器YaYaYbYbYcYcYdYdYeYeYfYfYgYg譯譯 碼碼 器器A A3 3A A2 2A A1 1A A0 0b bc cd de ef fg ga十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù) A A3 3A A2 2A A1 1A A0 0 Y Ya a Y Yb b Y Yc c Y Yd d Y Ye e Y Yf f Y Yg g 顯示字形顯示字形 0 0 0 0 0 00 0 0 0 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 0 01 0 0 1 1 0 0 0 10 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0

20、0 0 1 2 2 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 2 1 0 1 1 0 1 2 3 3 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 3 1 1 1 0 0 1 3 4 4 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 4 1 1 0 0 1 1 4 5 5 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 50 1 1 0 1 1 5 6 0 1 1 0 6 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 60 1 1 1 1 1 6 7 7 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0

21、7 1 1 0 0 0 0 7 8 8 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 8 1 1 1 1 1 1 8 9 9 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 9 1 1 0 0 1 1 9 abcdefg先設(shè)計(jì)輸出先設(shè)計(jì)輸出YaYa的邏輯表示式及電路圖的邏輯表示式及電路圖)(02130123AAAAAAAAYaBCD七段顯示譯碼器7448的邏輯圖定義定義：根據(jù)需要將多路信號(hào)中選擇一路送到公共：根據(jù)需要將多路信號(hào)中選擇一路送到公共數(shù)據(jù)線上的邏輯電路數(shù)據(jù)線上的邏輯電路(又稱又稱多路開(kāi)關(guān)多路開(kāi)關(guān)).n位通道選擇信號(hào)位通道選擇信號(hào)數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器D

22、0D1D2D2n-1Y輸入端：輸入端：2n個(gè)個(gè)輸出端：輸出端：1個(gè)個(gè)5、數(shù)據(jù)選擇器1 1、2 2選選1 1數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器 A F 0 0 D0 0 1 1 D1 1集成化集成化 D0 0D1 1FA10ADDAF1 1& & &D0 0D1 1A 1 1F輸入數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸出數(shù)輸出數(shù) 據(jù)據(jù)控制信號(hào)控制信號(hào) 輸 入 D A1 A0輸 出 YD0 0 0D1 0 1D2 1 0D3 1 1 D0 D1 D2 D3真值表真值表地地址址變變量量輸輸入入數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)由地址碼決定從路輸入中由地址碼決定從路輸入中選擇哪路輸出。選擇哪路輸出。2 2、4 4選選1 1數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器A1 A0 Y 0 0 D0 0 1 D1 1 0 D2 1 1 D3 D0 0A0 0D3 3D2D1A1 1Y即：即：301201101001DAADAADAADAAY雙4選1數(shù)