常用組合邏輯功能器件2

（優(yōu)選）常用組合邏輯功能器件ppt講解當(dāng)前1頁(yè)，總共69頁(yè)。4.1編碼器編碼器的基本概念及工作原理編碼——將特定含義的輸入信號(hào)（文字、數(shù)字、符號(hào)）轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制代碼的過(guò)程.能夠?qū)崿F(xiàn)編碼功能的數(shù)字電路稱為編碼器。一般而言，N個(gè)不同的信號(hào)，至少需要n位二進(jìn)制數(shù)編碼。N和n之間滿足下列關(guān)系:2n≥N

當(dāng)前2頁(yè)，總共69頁(yè)。常見的編碼器有8線-3線（有8個(gè)輸入端，3個(gè)輸出端），16線—4線（16個(gè)輸入端，4個(gè)輸出端）等等。例1：設(shè)計(jì)一個(gè)8線-3線的編碼器解：（1）確定輸入輸出變量個(gè)數(shù):由題意知輸入為I0～I(xiàn)78個(gè)，輸出為A1、A2、A3。（2）編碼表見下表：（輸入為高電平有效）一、二進(jìn)制編碼器：當(dāng)前3頁(yè)，總共69頁(yè)。當(dāng)前4頁(yè)，總共69頁(yè)。(3)由真值表寫出各輸出的邏輯表達(dá)式為：

用門電路實(shí)現(xiàn)邏輯電路：當(dāng)前5頁(yè)，總共69頁(yè)。當(dāng)前6頁(yè)，總共69頁(yè)。二，非二進(jìn)制編碼器（以二－十進(jìn)制編碼器為例）二-十進(jìn)制編碼器是指用四位二進(jìn)制代碼表示一位十進(jìn)制數(shù)的編碼電路（輸入10個(gè)互斥的數(shù)碼，輸出4位二進(jìn)制代碼）1、BCD碼：常用的幾種BCD碼8421碼、5421碼、2421碼、余三碼.2、10線－4線編碼器當(dāng)前7頁(yè)，總共69頁(yè)。例2：設(shè)計(jì)一個(gè)8421BCD碼編碼器解：輸入信號(hào)I0～I(xiàn)9代表0～9共10個(gè)十進(jìn)制信號(hào)，輸出信號(hào)為Y0～Y3相應(yīng)二進(jìn)制代碼.列編碼表當(dāng)前8頁(yè)，總共69頁(yè)。該編碼器為8421BCD碼的編碼器，當(dāng)I8和I9為1時(shí)，Y3為1，前頁(yè)所示真值表并非完全的真值表。如果要化簡(jiǎn)，可以列出所有最小項(xiàng)的值，后面的全為無(wú)關(guān)項(xiàng)。當(dāng)前9頁(yè)，總共69頁(yè)。當(dāng)前10頁(yè)，總共69頁(yè)。當(dāng)前11頁(yè)，總共69頁(yè)。三、優(yōu)先編碼器：是指當(dāng)多個(gè)輸入同時(shí)有信號(hào)時(shí)，電路只對(duì)其中優(yōu)先級(jí)別最高的信號(hào)進(jìn)行編碼。例3電話室有三種電話，按由高到低優(yōu)先級(jí)排序依次是火警電話，急救電話，工作電話，要求電話編碼依次為00、01、10。試設(shè)計(jì)電話編碼控制電路。

解：

（１）根據(jù)題意知，同一時(shí)間電話室只能處理一部電話，假如用A、B、C分別代表火警、急救、工作三種電話，設(shè)電話鈴響用1表示，鈴沒響用0表示。當(dāng)優(yōu)先級(jí)別高的信號(hào)有效時(shí)，低級(jí)別的則不起作用，這時(shí)用×表示；用Y1,Y2表示輸出編碼。當(dāng)前12頁(yè)，總共69頁(yè)。（２）列真值表:真值表如表３所示。

表3例3的真值表

輸入輸出ABCY1Y21××01×001000110當(dāng)前13頁(yè)，總共69頁(yè)。

（３）寫邏輯表達(dá)式（４）畫優(yōu)先編碼器邏輯圖如圖3所示。圖3例3的優(yōu)先編碼邏輯圖當(dāng)前14頁(yè)，總共69頁(yè)。在優(yōu)先編碼器中優(yōu)先級(jí)別高的信號(hào)排斥級(jí)別低的，即具有單方面排斥的特性。74LS148的符號(hào)圖和管腳圖當(dāng)前15頁(yè)，總共69頁(yè)。輸入使能端輸入輸出擴(kuò)展使能輸出1××××××××111110111111111111000×××××××00001010××××××001010110×××××0100101110××××01101011110×××100010111110××1010101111110×110010111111101110174LS148功能表當(dāng)前16頁(yè)，總共69頁(yè)。優(yōu)先編碼器74LS148的應(yīng)用

74LS148編碼器的應(yīng)用是非常廣泛的。例如，常用計(jì)算機(jī)鍵盤，其內(nèi)部就是一個(gè)字符編碼器。它將鍵盤上的大、小寫英文字母和數(shù)字及符號(hào)還包括一些功能鍵（回車、空格）等編成一系列的七位二進(jìn)制數(shù)碼，送到計(jì)算機(jī)的中央處理單元CPU，然后再進(jìn)行處理、存儲(chǔ)、輸出到顯示器或打印機(jī)上。還可以用74LS148編碼器監(jiān)控爐罐的溫度，若其中任何一個(gè)爐溫超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)溫度或低于標(biāo)準(zhǔn)溫度，則檢測(cè)傳感器輸出一個(gè)0電平到74LS148編碼器的輸入端，編碼器編碼后輸出三位二進(jìn)制代碼到微處理器進(jìn)行控制。當(dāng)前17頁(yè)，總共69頁(yè)。4.2譯碼器/數(shù)據(jù)分配器4.2.1譯碼器的基本概念及工作原理譯碼：編碼的逆過(guò)程，即將輸入代碼“翻譯”成特定的輸出信號(hào)。譯碼器：實(shí)現(xiàn)譯碼功能的數(shù)字電路。分類:唯一地址譯碼器和代碼變換器。唯一地址譯碼器：代碼與有效信號(hào)一一對(duì)應(yīng)代碼變換器：代碼間的相互轉(zhuǎn)換其他分類:變量譯碼器和顯示譯碼器。當(dāng)前18頁(yè)，總共69頁(yè)。4.2.2集成電路譯碼器1、二進(jìn)制譯碼器：輸入端為n個(gè)，則輸出端為2n個(gè)，且對(duì)應(yīng)于輸入代碼的每一種狀態(tài)，2n個(gè)輸出中只有一個(gè)為1（或?yàn)?），其余全為0（或?yàn)?）2線—4線譯碼器3線—8線譯碼器4線—16線譯碼器當(dāng)前19頁(yè)，總共69頁(yè)。例：用與非門設(shè)計(jì)3線—8線譯碼器解：（1）列出譯碼表：當(dāng)前20頁(yè)，總共69頁(yè)。（2）寫出各輸出函數(shù)表達(dá)式：當(dāng)前21頁(yè)，總共69頁(yè)。（3）畫出邏輯電路圖：當(dāng)前22頁(yè)，總共69頁(yè)。集成二進(jìn)制譯碼器74LS138（3線-8線譯碼器）當(dāng)前23頁(yè)，總共69頁(yè)。功能表如下：其中當(dāng)前24頁(yè)，總共69頁(yè)。

使能端的作用譯碼功能功能表_電平當(dāng)前25頁(yè)，總共69頁(yè)。

74LS138最小項(xiàng)譯碼器的電路結(jié)構(gòu)

D7D6

D5

D4

D3

D2D1D0

B2

B1B0輸入緩沖門3線/8線譯碼器8個(gè)譯碼門G13個(gè)使能端當(dāng)前26頁(yè)，總共69頁(yè)。譯碼器的擴(kuò)展G1G2AG2B74LS138(2)0A1A2A1G2AG2BG74LS138(1)A1A2A0+5v2AA01A3A_0162YYYY4Y5YY3Y791410YYYY12Y13Y11Y152Y7YYYYY543016YY5Y7YYYYY543016YYY8用兩片74LS138擴(kuò)展為4線—16線譯碼器

當(dāng)前27頁(yè)，總共69頁(yè)。當(dāng)A3=0時(shí)，低位片74LS138(1)工作，對(duì)輸入A2、A1、A0進(jìn)行譯碼，還原出Y0～Y7，則高位禁止工作；當(dāng)A3=1時(shí)，高位片74LS138(2)工作，還原出Y８～Y１5，而低位片禁止工作。當(dāng)前28頁(yè)，總共69頁(yè)。2、二-十進(jìn)制譯碼器——集成8421BCD碼譯碼器74LS42當(dāng)前29頁(yè)，總共69頁(yè)。當(dāng)前30頁(yè)，總共69頁(yè)。譯碼器的應(yīng)用（1）實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)由于譯碼器的每個(gè)輸出端分別與一個(gè)最小項(xiàng)相對(duì)應(yīng)，因此輔以適當(dāng)?shù)拈T電路，便可實(shí)現(xiàn)任何組合邏輯函數(shù)。例1

試用譯碼器和門電路實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)

當(dāng)前31頁(yè)，總共69頁(yè)。解：

（1）將邏輯函數(shù)轉(zhuǎn)換成最小項(xiàng)表達(dá)式，再轉(zhuǎn)換成與非—與非形式。=m3+m5+m6+m7=

（2）該函數(shù)有三個(gè)變量，所以選用3線—8線譯碼器74LS138。用一片74LS138加一個(gè)與非門就可實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)Y，邏輯圖如圖1所示。當(dāng)前32頁(yè)，總共69頁(yè)。1G0A74LS138G2A2B12AGAY1YYY2YYY73Y4560ABC100Y圖1例1邏輯圖當(dāng)前33頁(yè)，總共69頁(yè)。例題教材137頁(yè)例4.2.1用一個(gè)3線-8線譯碼器實(shí)現(xiàn)函數(shù)F=XYZ+XYZ+XYZ+XYZF=XYZ+XYZ+XYZ當(dāng)前34頁(yè)，總共69頁(yè)。3、顯示譯碼器:

按顯示方式分:有字型重疊式、點(diǎn)陣式、分段式等。

按發(fā)光物質(zhì)分:有半導(dǎo)體顯示器（又稱發(fā)光二極管(LED)顯示器）、熒光顯示器、液晶顯示器、氣體放電管顯示器等

它通常由譯碼器、驅(qū)動(dòng)器和顯示器等部分組成

當(dāng)前35頁(yè)，總共69頁(yè)。1．七段數(shù)字顯示器原理按內(nèi)部連接方式不同，七段數(shù)字顯示器分為共陰極和共陽(yáng)極兩種圖2半導(dǎo)體顯示器（a）管腳排列圖;(b)共陰極接線圖;(c)共陽(yáng)級(jí)接線圖當(dāng)前36頁(yè)，總共69頁(yè)。圖3七段數(shù)字顯示器發(fā)光段組合圖當(dāng)前37頁(yè)，總共69頁(yè)。2．七段顯示譯碼器74LS48圖474LS48的管腳排列圖當(dāng)前38頁(yè)，總共69頁(yè)。74LS48顯示譯碼器的功能表當(dāng)前39頁(yè)，總共69頁(yè)。4.2.3數(shù)據(jù)分配器數(shù)據(jù)分配將一個(gè)數(shù)據(jù)源來(lái)的數(shù)據(jù)根據(jù)需要送到多個(gè)不同的通道上數(shù)據(jù)分配器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分配功能的邏輯電路可以用唯一地址譯碼器實(shí)現(xiàn)3-8譯碼器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分配參考教材當(dāng)前40頁(yè)，總共69頁(yè)。4.3數(shù)據(jù)選擇器一、數(shù)據(jù)選擇器的基本概念及工作原理

數(shù)據(jù)選擇器——根據(jù)地址選擇碼從多路輸入數(shù)據(jù)中選擇一路，送到輸出。當(dāng)前41頁(yè)，總共69頁(yè)。例：四選一數(shù)據(jù)選擇器根據(jù)功能表，可寫出輸出邏輯表達(dá)式：當(dāng)前42頁(yè)，總共69頁(yè)。由邏輯表達(dá)式畫出邏輯圖：當(dāng)前43頁(yè)，總共69頁(yè)。二、集成數(shù)據(jù)選擇器集成數(shù)據(jù)選擇器74151（8選1數(shù)據(jù)選擇器）當(dāng)前44頁(yè)，總共69頁(yè)。當(dāng)前45頁(yè)，總共69頁(yè)。三、數(shù)據(jù)選擇器的應(yīng)用1．?dāng)?shù)據(jù)選擇器的通道擴(kuò)展用兩片74151組成“16選1”數(shù)據(jù)選擇器當(dāng)前46頁(yè)，總共69頁(yè)。2．實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)（1）當(dāng)邏輯函數(shù)的變量個(gè)數(shù)和數(shù)據(jù)選擇器的地址輸入變量個(gè)數(shù)相同時(shí)，可直接用數(shù)據(jù)選擇器來(lái)實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)。例4.3.1

試用8選1數(shù)據(jù)選擇器74151實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)：L=AB+BC+AC解：將邏輯函數(shù)轉(zhuǎn)換成最小項(xiàng)表達(dá)式：

=m3+m5+m6+m7

畫出連線圖。當(dāng)前47頁(yè)，總共69頁(yè)。（2）當(dāng)邏輯函數(shù)的變量個(gè)數(shù)大于數(shù)據(jù)選擇器的地址輸入變量個(gè)數(shù)時(shí)。

例4.3.2

試用4選1數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)：解：將A、B接到地址輸入端，C加到適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)輸入端。作出邏輯函數(shù)L的真值表，根據(jù)真值表畫出連線圖。當(dāng)前48頁(yè)，總共69頁(yè)。4.4數(shù)值比較器一、1位數(shù)值比較器1、真值表2、輸出邏輯表達(dá)式二、多位數(shù)值比較器常用多位數(shù)值比較器有74LS85，它能進(jìn)行兩個(gè)4位二進(jìn)制數(shù)的比較。電路結(jié)構(gòu)不同，擴(kuò)展端的用法就可能不同，使用時(shí)應(yīng)加以注意。YA<B=ABYA>B=AB3、邏輯圖YA=B=AB+AB不進(jìn)行片接時(shí)，其擴(kuò)展端接100100100100=YA<B

+YA>B=AB+ABY(A=B)≥1ABY(A<B)Y(A=B)Y(A>B)00011011&11&Y(A>B)Y(A<B)74LS85Y(A<B)Y(A=B)Y(A>B)I(A<B)I(A=B)I(A>B)B3B2B1B0A3A2A1A0I(A<B)I(A=B)I(A>B)=010AB當(dāng)前49頁(yè)，總共69頁(yè)。4.5算術(shù)運(yùn)算電路4.5.1加法器的基本概念及工作原理加法器——實(shí)現(xiàn)兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)的加法運(yùn)算

1．半加器——只能進(jìn)行本位加數(shù)、被加數(shù)的加法運(yùn)算而不考慮低位進(jìn)位。

當(dāng)前50頁(yè)，總共69頁(yè)。列出半加器的真值表：由真值表直接寫出表達(dá)式:當(dāng)前51頁(yè)，總共69頁(yè)。畫出邏輯電路圖。當(dāng)前52頁(yè)，總共69頁(yè)。如果想用與非門組成半加器，則將上式用代數(shù)法變換成與非形式：由此畫出用與非門組成的半加器和邏輯符號(hào)當(dāng)前53頁(yè)，總共69頁(yè)。2．全加器——能同時(shí)進(jìn)行本位數(shù)和相鄰低位的進(jìn)位信號(hào)的加法運(yùn)算和分別是被加數(shù)和加數(shù)，為相鄰低位的進(jìn)位，為本位的和，為本位的進(jìn)位。當(dāng)前54頁(yè)，總共69頁(yè)。當(dāng)前55頁(yè)，總共69頁(yè)。由真值表直接寫出邏輯表達(dá)式，再經(jīng)代數(shù)法化簡(jiǎn)和轉(zhuǎn)換得：當(dāng)前56頁(yè)，總共69頁(yè)。根據(jù)邏輯表達(dá)式畫出全加器的邏輯電路圖：

當(dāng)前57頁(yè)，總共69頁(yè)。4.5.2多位數(shù)加法器1、4位串行進(jìn)位加法器當(dāng)前58頁(yè)，總共69頁(yè)。由圖可以看出多位加法器是將低位全加器的進(jìn)位輸出CO接到高位的進(jìn)位輸入CI.因此，任一位的加法運(yùn)算必須在低一位的運(yùn)算完成之后才能進(jìn)行，這種方式稱為串行進(jìn)位。這種加法器的邏輯電路比較簡(jiǎn)單，但它的運(yùn)算速度不高。為此，可采用超前進(jìn)位的加法器，使每位的進(jìn)位只由加數(shù)和被加數(shù)決定，而與低位的進(jìn)位無(wú)關(guān)。當(dāng)前59頁(yè)，總共69頁(yè)。2、超前進(jìn)位集成4位加法器74LS283由于串行進(jìn)位加法器的速度受到進(jìn)位信號(hào)的限制，設(shè)計(jì)了一種多位數(shù)超前進(jìn)位加法邏輯電路，該邏輯電路每位的進(jìn)位只由加數(shù)和被加數(shù)決定，即與低位的進(jìn)位無(wú)關(guān)。當(dāng)前60頁(yè)，總共69頁(yè)。分析由上述公式，設(shè)Gi=AiBi，Pi=Ai=Bi=1時(shí)，Gi（產(chǎn)生變量）=1產(chǎn)生進(jìn)位。Pi（傳輸變量）=1時(shí)，AiBi=0，Ci=Ci-1，低位進(jìn)位會(huì)傳送到高位進(jìn)位端。參看教材，最后推導(dǎo)出所有進(jìn)位的值與Ci無(wú)關(guān)當(dāng)前61頁(yè)，總共69頁(yè)。3、超前進(jìn)位產(chǎn)生器74182當(dāng)位數(shù)增加時(shí)，超進(jìn)位邏輯電路就會(huì)越復(fù)雜，為此設(shè)計(jì)了專門的超前進(jìn)位產(chǎn)生器，用于多個(gè)超前進(jìn)位產(chǎn)生器連接，由此擴(kuò)充位數(shù)且簡(jiǎn)化邏輯電路。當(dāng)前62頁(yè)，總共69頁(yè)。4.5.3減法運(yùn)算同加法電路，由減法器實(shí)現(xiàn)減法運(yùn)算。半減器和全減器設(shè)計(jì)方法與步驟如加法器為了減化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，一般不設(shè)計(jì)減法器，而用加法器將加法運(yùn)算變?yōu)闇p法運(yùn)算反碼和補(bǔ)碼原碼反碼補(bǔ)碼當(dāng)前63頁(yè)，總共69頁(yè)。由加補(bǔ)碼完成減法運(yùn)算A-B=A+B補(bǔ)-2n=A+B反-2nA≥B，結(jié)果即為原碼A<B，結(jié)果為補(bǔ)碼當(dāng)前64頁(yè)，總共69頁(yè)。4.5.4集成算術(shù)/邏輯單元

ALUALU能完成一系列的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算74LS381——4位16位全超前進(jìn)位進(jìn)位ALU4片4位的ALU74LS381級(jí)聯(lián)而成當(dāng)前65頁(yè)，總共69頁(yè)。常用組合邏輯電路的應(yīng)用一、譯碼器的應(yīng)用1、用譯碼器作數(shù)據(jù)分配器例如用2線—4線譯碼器作數(shù)據(jù)分配器：A1A0端：地址碼輸入端S端：數(shù)據(jù)D的輸入端Y3~Y0：數(shù)據(jù)輸出端把數(shù)據(jù)D=1010依次加在S端，10111110111011111100011011A1A0地址碼

輸出Y2=DY0=DY1010例如：令地址碼A1A0=10

結(jié)果只有Y2=1010功能表DY3Y2Y1Y0A0A1SY1=DY3=D當(dāng)前66頁(yè)，總共69頁(yè)。2、用譯碼器產(chǎn)生任意邏輯函數(shù)n線—2n線的譯碼