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CHAPTER6FunctionsofCombinationalLogic6-1BasicAdders6-2ParallelBinaryAdders并行二進(jìn)制加法器
6-3Comparators比較器6-4Decoders譯碼器6-5Encoders編碼器6-6CodeConverters代碼轉(zhuǎn)換器
6-7Multiplexers(DataSelectors)數(shù)據(jù)選擇器/多路復(fù)用(MUX)6-8Demultiplexers多路分用器/解雙工器(DEMUX)
6-9ParityGenerator/Checker奇偶校驗(yàn)器IntroductiontoSeveralMSICombinationalCircuits介紹幾種常用的中規(guī)模組件 Inthischapteryoushouldknow:TheinternalfunctionalprincipleofeveryMSIchips(inbrief)ThoseMSIchipsarecombinationalcircuit(thatmeanstheyarecomposedoflogicgates);youshouldlearnhowtousethemFocusonthesetwoblocksnameddecoderanddataselectorwhichcanbeusedtoproducesomegivenlogicfunction6-1BasicAdders
(implementing1-bitaddition)
基本加法器6-1-1Half-Adder半加器6-1-2Full-Adder全加器
6-1-3Fulladderfromtwohalf-addercircuitsGeneralrulesofbinaryaddition:a.Produceacarrybitwheneverwehave2b.LSBaddition:withoutconsideringthecarrybit。c.Whenprocessingtheotherbits,weshouldacceptthreenumbers(twoinputbitsandacarrybit)d.Anytwobitswillproduceasumbitandaoutputcarrywhenbeadded.Half-adderFull-adder6-1-1Half-Adder(半加器)Howcouldweimplementthisfunctionusinglogiccircuit?Ahalf-adderisacombinationallogiccircuitthataddtogethertwoone-bitvaluesandproducesasumandacarryoutput.Thehalfpartofthenamecomesfromthelackofacarryinput.0+0=00+1=11+0=11+1=10ZeropluszeroequalszeroZeroplusoneequalsoneOnepluszeroequalsoneOneplusoneequalszerowithacarryofoneSimpleBinaryAdditionAfull-adderisacombinationallogiccircuitthataddstwoone-bitvaluesplusacarrybitandproducesasumandacarryoutput.Thefullpartofthenamecomesfromthecarryinputbit.6-1-2Full-Adder全加器
TruthtableSketchtheinternallogiccircuitoffull-adderaccordingtothebooleanexpression.6-1-3Fulladderfromtwohalf-addercircuits
6-2ParallelBinaryAdders
(implementingmore-bitaddition)
并行二進(jìn)制加法器
6-2-1Two-bitparallelbinaryadder6-2-2Four-bitparallelbinaryadder
Howcouldan-bitparalleladderbeconstructed?An-bitadderrequiresn-1full-addersandonehalf-adder.Howcouldafull-adderbefunctionedasahalf-adder?6-2-1Two-bitparallelbinaryadderUsingtwofull-adderstoimplementA2A1+B2B1
thepinsofdouble-full-adderSN74LS183114SN74LS1831an1bn1cn-11cn1sn2cn-12cn2sn2an2bnUccGND6-2-2Four-bitparallelbinaryadder
四位并行二進(jìn)制加法器ripplecarry(串行進(jìn)位)addershowing“worst-case”carrypropagationdelays.
CascadingFull-Adders串行全加器Look-AheadCarryadder:超前進(jìn)位加法器:Carrygeneration:CgCarrypropagation:CpP191fourfull-addersoutputequation.4位超前進(jìn)位加法器74LS283內(nèi)部結(jié)構(gòu)Anotherapplicationofadder:Avotingsystem6-3Comparators
數(shù)值比較器Acomparatorsisacombinationallogiccircuitthatcomparestwobinaryinputvaluesandproducesresultsthatspecifytherelativevalueofoneinputwithrespecttotheother.OutputsofsomecomparatorsspecifywhetherA=B,othersmayspecifyA=B,A>BandA<B.Wewillfocusonthesecondcomparators.BinaryComparators二進(jìn)制比較器Functiondescription1-BitComparator&&1ABA<BA>BA=BABA>BA<BA=BLogicdiagramLogicsymbolComparingprinciple:1.先從高位比起,高位大的數(shù)值一定大。2.若高位相等,則再比較低位數(shù),最終結(jié)果由低位的比較結(jié)果決定。more-BitComparatorTruthtableforfour-bitcomparatora3>b3
100a3=b3a2=b2a1=
b1a0=b0
010a3=b3a2=b2a1=
b1a0<b0
001a3=b3a2=b2a1=
b1a0>b0
100a3=b3a2=b2a1<b1
001
a3=b3a2=b2a1>
b1
100a3=b3a2<b2
001a3=b3a2>b2
100a3<b3
001
input
output
a3b3a2b2a1b1a0b0
LES
(A>B)(A=B)(A<B)根據(jù)比較規(guī)則,可得到四位數(shù)值比較器邏輯式:A=B:A<B:AB:Pindiagramandlogicsymbolforthe74HC854-bitmagnitudecomparator.A=B:A<B:AB:例1:七位二進(jìn)制數(shù)比較器。(采用兩片85)“1”必接好(A>B)L(A<B)LA>BA=BA<BA1B1A0B0A3B3A2B2(A=B)L74LS85(A>B)L(A<B)LA>BA=BA<BA1B1A0B0A3B3A2B2(A=B)L74LS85(1)(2)a3a2a1a0a6a5a4Ab3b2b1b0b6b5b4B高位片低位片6-5Encoders
編碼器EncodersAnencoderisacombinationallogiccircuitthataccepts2n
binaryinputsandproducesndataencodedoutputvalues.An8-to-3encoderhaseightinputlinesandthreeoutputlines.Whenoneofthedatainputsisactive,theoutputcodethatrepresentsthatvalueisgenerated.8-line-to-3-lineencoder(8線-3線編碼器)
2priorityencoder(優(yōu)先編碼器)3Decimal-to-BCDencoder(二-十進(jìn)制編碼器)8-line-to-3-lineencoder設(shè)八個(gè)輸入端為I1I8,八種狀態(tài),與之對(duì)應(yīng)的輸出設(shè)為F1、F2、F3,共三位二進(jìn)制數(shù)。設(shè)計(jì)編碼器的過(guò)程與設(shè)計(jì)一般的組合邏輯電路相同,首先要列出狀態(tài)表(即真值表),然后寫出邏輯表達(dá)式并進(jìn)行化簡(jiǎn),最后畫出邏輯圖。Truthtable(active-lowinput)I1I2I3I4I5I6I7I8&&&F3F2F1LogicdiagramPriorityencoder(優(yōu)先編碼器)Logicdiagramof74LS148選通輸入端選通輸出端擴(kuò)展端Functiondescription1XXXXXXXX11111
01111111111101
0XXXXXXX0
00010
0XXXXXX01
00110
0XXXXX011
01010…………
001111111
11110Functiontableof74LS148Example:用兩片74LS148接成16線-4線優(yōu)先編碼器二十進(jìn)制編碼器的作用:將十個(gè)狀態(tài)(對(duì)應(yīng)于十進(jìn)制的十個(gè)代碼)編制成BCD碼。十個(gè)輸入需要幾位輸出?四位輸入:I0I9輸出:F4
F1Decimal-to-BCDencoderLogicsymbolforadecimal-to-BCDencoder.
TruthtableActive-lowinputPindiagramandlogicsymbolforthe74HC147decimal-to-BCDpriorityencoder(HPRImeanshighestvalueinputhaspriority).
Application:Asimplifiedkeyboardencoder.
Assignments:(duetonextMonday)P2326、8、12補(bǔ)充作業(yè)題:用4片74LS148組成32線-5線優(yōu)先編碼器,允許附加必要的門電路。6-4Decoders
譯碼器6-4-1Binarydecoder(二進(jìn)制譯碼器)6-4-2BCD-to-decimaldecoder(BCD碼-十進(jìn)制譯碼器)6-4-3BCD-to-7-segementdecoder(BCD碼-七段顯示驅(qū)動(dòng)譯碼器)6-4-1Binarydecoder二進(jìn)制譯碼器的作用:將n種輸入的組合譯成2n種電路狀態(tài)。也叫n2n線譯碼器。譯碼器的輸入——一組二進(jìn)制代碼譯碼器的輸出——一組高低電平信號(hào)Binaryinputs
Active-lowoutputs4-line-to-16-linedecoderWhatdoyoufigureoutfromtheabovetruthtable?n-2n
線譯碼器,包含了n變量所有的最小項(xiàng)。加上或門或與非門,可以組成任何形式的輸入變量小于n的組合邏輯函數(shù)。若要產(chǎn)生多輸出邏輯函數(shù)時(shí),使用譯碼器+門電路較有利。tip例:用2-4線譯碼器產(chǎn)生一組多輸出函數(shù)。接線圖11Z2Z1練習(xí)題:用74LS138譯碼器和門電路產(chǎn)生如下多輸出邏輯函數(shù)。3-line-to-8-line74LS138decoder譯碼器的多片擴(kuò)展利用譯碼器的使能控制端可以將多片n-2n線譯碼器組成(n+1)-2(n+1)線譯碼器或更大的譯碼器。例:用兩片74LS138接成4線-16線譯碼器6-4-2BCD-to-decimaldecoder二十進(jìn)制編碼顯示譯碼器顯示器件在數(shù)字系統(tǒng)中,常常需要將運(yùn)算結(jié)果用人們習(xí)慣的十進(jìn)制顯示出來(lái),這就要用到專門的顯示譯碼器。顯示器件:常用的是七段顯示器件。6-4-3BCD-to-7-segementdecoderLED:light-emittingdiode發(fā)光二極管LCD:liquidcrystaldisplay液晶顯示器Arrangementsof7-segmentLEDdisplays.
abcdfgabcdefg111111001100001101101e七段顯示器件的工作原理:Step1.The1saremappeddirectlyfromtheabovetable.Step2.Allofthe“don’tcare”areplacedonthemap.Step3.The1saregroupedasshownP144figure4-46MinimumSOPlogicexpressionforthesegment-a.顯示譯碼器:11474LS49BCBIDAeabcdfgUccGND74LS49的管腳圖消隱控制端74LS49的功能表(簡(jiǎn)表)輸入輸出顯示DABIag10XXXX0000000消隱8421碼譯碼顯示字型74LS49與七段顯示器件的連接:74LS49是集電極開(kāi)路,必須接上拉電阻bfacdegbfacdegBIDCBA+5V+5V關(guān)于OC門的介紹:/shudian/netpages/dig2_2.htm6-8Multiplexers(DataSelectors)
多路復(fù)用器/數(shù)據(jù)選擇器(MUX)AMUXisadevicethatallowsdigitalinformationfromseveralsourcestoberoutedontoasinglelinefortransmissionoverthatlinetoacommondestination.Thebasicmultiplexerhasseveraldata-inputlinesandasingleoutputline.從一組數(shù)據(jù)中選擇一路信號(hào)進(jìn)行傳輸?shù)碾娐?,稱為數(shù)據(jù)選擇器。6-7-14-inputmultiplexer6-7-2Expandedmultiplexers6-7-3Multiplexerasalogicfunctiongenerator控制信號(hào)輸入信號(hào)輸出信號(hào)數(shù)據(jù)選擇器類似一個(gè)多路開(kāi)關(guān)。選擇哪一路信號(hào)由相應(yīng)的一組控制信號(hào)控制。A0A1D3D2D1D0W6-7-14-inputmultiplexer4-inputmultiplexerWaveform
雙4選1數(shù)據(jù)選擇器74LS153功能表控制端:為或,低電平有效。選擇端A1A0
:為兩個(gè)4選1數(shù)據(jù)選擇器共用。其中例:用一片74LS153組成8選1:A2=0:(1)工作;A2=1:(2)工作。D1D7D0D2D3D4D5D6Y1D01D11D21D32D02D12D22D374LS153(1)(2)BAA2(低位)(高位)A0A1選擇信號(hào)(三位)16-7-2Expandedmultiple
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