數(shù)電課件第二篇第3章(5-1)

集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程2003~2004學(xué)年第1學(xué)期自動化(控制系)0101~0103班第二篇數(shù)字電路和系統(tǒng)第三章組合邏輯電路第三章組合邏輯電路組合邏輯電路在任何時刻的輸出狀態(tài)（結(jié)果），只決定于該時刻的輸入取值。一旦輸入取值確定后，輸出結(jié)果就可以確定。電路可以是多個輸入，多個輸出；也可以是多輸入單輸出?？捎眠壿嫼瘮?shù)關(guān)系式表示：常見的組合邏輯電路很多：二進(jìn)制數(shù)的四則運(yùn)算電路、編碼電路、譯碼電路、奇偶校驗(yàn)電路、數(shù)據(jù)分配器和數(shù)據(jù)選擇器等?！?.3.1

編碼器2.3.2譯碼器2.3.3數(shù)值比較器2.3.4二進(jìn)制加法器2.3.5數(shù)據(jù)分配器和數(shù)據(jù)選擇器2.3.6奇偶校驗(yàn)器2.3.7用可編程邏輯器件設(shè)計(jì)組合邏輯電路第三章組合邏輯電路2.3.1

編碼器編碼器是將一個特定對象變換成一組二進(jìn)制碼的電路一、基本編碼器例如，將八個開關(guān)量，分別編制成三位二進(jìn)制碼，稱為8線—3線編碼器。電路由多發(fā)射極管和若干開關(guān)組成。如當(dāng)開關(guān)W5閉合時，T5管導(dǎo)電，其它管子截止，輸出Y2Y1Y0=101;W3閉合時，T3導(dǎo)電，其它管子截止，輸出Y2Y1Y0=011。8線-3線編碼器的真值表：可見，編碼器電路的基本結(jié)構(gòu)是一個或門結(jié)構(gòu)?；揪幋a器的輸入只能有一個對象有效編碼輸入編碼輸出W0W1W2W3W4W5W6W7Y2Y1Y01000000000001000000001001000000100001000001100001000100000001001010000001011000000001111由真值表可得：Y1位的或門結(jié)構(gòu)等效的二極管或門電路組合電路的分析方法：

（1）寫出每一個輸出的邏輯函數(shù)表達(dá)式；（2）在給定各個變量的取值后，列出真值表；（3）最后確定電路的邏輯功能。待編碼的特定對象和輸出的某一組代碼之間為一一對應(yīng)關(guān)系，但又不能同時輸入二個或二個以上的特定對象，否則，會發(fā)生編碼混亂。二、中規(guī)模集成編碼器1.二進(jìn)制編碼器將2n個特定對象編制成n位二進(jìn)制代碼的一種組合邏輯電路。它在數(shù)字系統(tǒng)中應(yīng)用的非常普遍，例如：4線-2線（4/2）編碼器，8線-3線（8/3）編碼器，16線-4線（16/4）編碼器等。W1W0W2n-1二進(jìn)制編碼器Y0Y1Yn-1······2.二—十進(jìn)制編碼器將十進(jìn)制的0～9十個數(shù)字，用一組4位的二-十進(jìn)制代碼（BCD碼）表示3.優(yōu)先編碼器這種編碼器允許同時輸入二個或二個以上的輸入信號，但編碼器只對其中優(yōu)先權(quán)最高的待編碼對象實(shí)施編碼。編碼對象的優(yōu)先權(quán)高低可以在設(shè)計(jì)時預(yù)先規(guī)定。BCD碼優(yōu)先編碼器74LS147輸入：W0、W1、‥W9代表十進(jìn)制的十個數(shù)，“0”表示有輸入，“1”表示無輸入。輸出：Y3、Y2、Y1、Y0表示輸出四位代碼，并用反碼表示。優(yōu)先權(quán)：采用大數(shù)優(yōu)先的原則，即W9優(yōu)先權(quán)最高，W0優(yōu)先權(quán)最低。編碼輸入BCD碼輸出11111111101111111111110111011111110110111111101100111110101111110101011101001110100010011100110根據(jù)邏輯功能列出真值表：二-十進(jìn)制優(yōu)先編碼器電路的設(shè)計(jì)從真值表可以得到邏輯函數(shù)表達(dá)式：由上述邏輯函數(shù)畫出邏輯電路圖：組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法：（1）根據(jù)題意或給定功能找出輸入和輸出的邏輯變量（2）列出真值表（3）求出各個輸出的最簡“與-或”表達(dá)式（通常用卡諾圖法簡化）（4）用規(guī)定的邏輯門畫出整個邏輯電路圖2.3.2譯碼器譯碼是編碼的逆過程。即：將二進(jìn)制代碼所代表的特定對象還原出來的電路一、二進(jìn)制基本譯碼器電路的輸入是n位二進(jìn)制代碼，輸出為2n

種特定對象。如2/4、3/8、4/16等譯碼器。根據(jù)還原（翻譯）對象的不同，分為二進(jìn)制譯碼器（變量譯碼器）和二-十進(jìn)制譯碼器（碼制變換譯碼器、顯示譯碼器）以2線-4線譯碼電路為例：

是譯碼還是不譯碼的使能控制端。當(dāng)=0時，各輸出邏輯函數(shù)式為：給予使能控制端以及輸入變量的各種取值后，可得到各輸出的結(jié)果，以真值表方式表示由上可知：一組代碼和輸出對象具有一一對應(yīng)的關(guān)系，每一個輸出的邏輯函數(shù)是一個最小項(xiàng)（這一結(jié)論后面有用）。譯碼器電路符號真值表使能輸入輸出1××11110001110001110101010110110111二、中規(guī)模集成譯碼器1.集成二進(jìn)制譯碼器種類很多，主要有2/4，3/8，4/16等譯碼器3線-8線譯碼器74LS1380111111111101101111110110111011111101011110111100101111101111100111111011010011111110110001111111100000111111111×××1×11111111××××0輸出輸入74LS138真值表雙2線-4線譯碼器74LS139二進(jìn)制譯碼器的擴(kuò)展例如采用分時的工作方式可將兩片3線-8線譯碼器擴(kuò)展為4線-16線譯碼器。當(dāng)A3A2A1A0為0000~0111時，片Ⅰ使能，片Ⅱ禁止，輸出為Y0~Y7；當(dāng)A3A2A1A0為1000~1111時，片Ⅰ禁止，片Ⅱ使能，輸出為Y8~Y15。另一種方案是采用分級譯碼的方法，例如用3片雙2線-4線譯碼器擴(kuò)展為4線-16線譯碼器第一級第二級2.二-十進(jìn)制譯碼器將輸入BCD碼翻譯成十進(jìn)制數(shù)碼的組合邏輯電路，所以，又稱顯示譯碼器（譯碼后的結(jié)果能用顯示器顯示出來）、碼制變換譯碼器多種。顯示器簡介顯示器分為點(diǎn)陣式和分段式兩種（也可按器件分為半導(dǎo)體和液晶兩類）點(diǎn)陣式顯示器要點(diǎn)亮某一個字形時，只要點(diǎn)亮這些字形的點(diǎn)就行。一般由發(fā)光二極管等矩陣組成，常用于廣告、車站等場合。分段顯示器它可以是液晶分段式和半導(dǎo)體分段式（LED數(shù)碼管）兩種。

LED顯示器它由7段（不含小數(shù)點(diǎn)）、8段（含小數(shù)點(diǎn)）兩種，每一段就是一只發(fā)光二極管。又分為共陽極和共陰極結(jié)構(gòu)。共陽極共陰極公共電極abcdefgh公共電極要點(diǎn)亮某一段時，只需給該段加一個信號即可“0”R接VCC=5V共陽極“1”R接地共陰極顯示字型時的基本筆劃分段式液晶顯示器（LCD）使用日益普遍功耗極微工作電壓低（2~5V）顯示清晰、體積小、壽命長缺點(diǎn)是響應(yīng)速度慢（10~200ms）結(jié)構(gòu)電路符號二-十進(jìn)制譯碼器設(shè)計(jì)舉例【例2.3.1】試用非門和或非門設(shè)計(jì)一個8421BCD碼輸入的驅(qū)動七段半導(dǎo)體數(shù)碼管（共陰極）的二-十進(jìn)制譯碼器。解：由于顯示器為七段半導(dǎo)體數(shù)碼管，所以譯碼器的輸出為七個輸出，四位BCD碼輸入，設(shè)計(jì)電路如下框圖所示：二-十進(jìn)制譯碼器agDCBA由于LED是共陰極，所以譯碼器輸出應(yīng)為高電平才能點(diǎn)亮某段發(fā)光二極管。可列出真值表：911011111001811111110001700001111110611111010110511011011010411001100010310011111100210110110100100001101000001111110000gfedcbaABCD字形輸出對應(yīng)段亮暗輸入8421代碼二—十進(jìn)制譯碼器真值表公共電極abcdefgh公共電極用卡諾圖化簡，得出七段的邏輯函數(shù)式，由于用或非門且驅(qū)動共陰極，所以用包圍“0”格，求或與式的最簡原函數(shù)。以a段為例：同理可得其它各段的函數(shù)式××11××××11101101DCBAa0000010111101110從邏輯式可以計(jì)算出需要或非門的個數(shù)，畫出該設(shè)計(jì)電路如圖所示：74LS247集成譯碼器A3～A0是四位8421BCD碼輸入端Ya～Yg是集電極開路門結(jié)構(gòu),為低電平輸出,適用于七段共陽極數(shù)碼管。另外還有三個測試和控制端①LT燈測試控制端：

低電平有效，LT=0時，不管A3～A0狀態(tài)如何，Ya～Yg輸出都為低電平，共陽極七段數(shù)碼都能點(diǎn)亮。不測試時，LT置“1”。②BI/RBO滅燈輸入/滅零輸出控制端：

BI=0為滅燈輸入，不管A3～A0狀態(tài)如何，Ya～Yg輸出都為高電平，把共陽的七段數(shù)碼管熄滅。作為滅零輸出端用時，可以作為下一位的滅零輸入。正常時應(yīng)置高電平。③RBI滅零輸入端：

用來將不必顯示的零熄滅掉，它與RBO配合使用。如有一個8位數(shù)碼顯示，整數(shù)部分5位，小數(shù)部分3位，在顯示16.8這個數(shù)字時將呈現(xiàn)00016.800字樣，如將前后多余零滅掉，則更加明了醒目。滅零輸入RBI和滅零輸出RBO連接如圖：RBIRBORBIRBORBIRBORBIRBORBIRBORBORBIRBORBIRBORBI數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管“1”“1”“1”小數(shù)點(diǎn)液晶顯示器的驅(qū)動液晶顯示器LCD的驅(qū)動比LED顯示器要復(fù)雜一些。因?yàn)橐壕щ姌O之間不允許長時間地加直流電壓，否則電極會因電解而損壞。因此，液晶要求用交流電壓驅(qū)動（直流分量應(yīng)小于100mV）。異或門驅(qū)動一段液晶A為0時，液晶不顯示；A為1時，液晶顯示。

C306集成譯碼器BCD碼輸入驅(qū)動七段液晶顯示3.譯碼器應(yīng)用舉例由于譯碼器的每一個輸出就是一個最小項(xiàng)，而任何一個輸出函數(shù)都可以表示為最小項(xiàng)之和表達(dá)式。所以，譯碼器配上適當(dāng)?shù)倪壿嬮T電路就可實(shí)現(xiàn)各種組合電路?！纠吭囉?/8譯碼器設(shè)計(jì)一個能判別四位二進(jìn)制碼中1的位數(shù)是奇數(shù)還是偶數(shù)的奇偶識別電路?？捎门c非和與或非兩種門電路。解：令四位二進(jìn)制碼為A3A2A1A0，輸出YOD表示1的位數(shù)為奇數(shù)，YE表示為偶數(shù)。則卡諾圖為：1010110100101010A3A2A1A00000010111101110圖中1方格表示奇數(shù)，0格為偶數(shù)。所以結(jié)合1格得到Y(jié)OD函數(shù)，結(jié)合0格得YE函數(shù)。其電路如圖所示：2.3.3數(shù)值比較器數(shù)值比較器用來比較二個數(shù)據(jù)的大、小、是否相等，它經(jīng)常用在邏輯判斷，執(zhí)行程序的跳轉(zhuǎn)路經(jīng)或執(zhí)行何種操作等場合。分為串行比較器和并行比較器。一、1位并行數(shù)值比較器10011001010101010000比較結(jié)果輸出比較輸入CiBiAiLiEiGi一位比較器框圖三個輸出函數(shù)表達(dá)式為：由函數(shù)式畫出電路圖：10011001010101010000比較結(jié)果輸出比較輸入二、多位數(shù)值比較器多位數(shù)值比較器通常用“高位優(yōu)先”的比較原則，如