譯碼器及數(shù)碼顯示電路.ppt

4.1概述,42編碼器,退出,43譯碼器及數(shù)碼顯示電路,44數(shù)據(jù)分配器和選擇器,45數(shù)據(jù)比較器,46加法器,第4單元常用組合邏輯電路模塊,通過這一單元的學(xué)習(xí)，主要掌握如下知識：1掌握編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、數(shù)據(jù)分配器、數(shù)值比較器和加法器的功能。2熟練使用某一型號的編碼器、譯碼器。,學(xué)習(xí)內(nèi)容,常用組合邏輯電路模塊的品種很多，主要有全加器、編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)分配器、數(shù)據(jù)選擇器、數(shù)值比較器等。,4.1概述,對邏輯電路的學(xué)習(xí)主要掌握電路的端子名稱、作用以及有效控制電平。,4.2編碼器,二進(jìn)制編碼：輸入M位代碼，輸出N位二進(jìn)制代碼M2N,編碼：用文字、符號或數(shù)碼表示特定的對象。,4.2編碼器,邏輯功能：任何一個輸入端接低電平時，三個輸出端有一組對應(yīng)的二進(jìn)制代碼輸出,（一）二進(jìn)制編碼器,將輸入信號編成二進(jìn)制代碼的電路,（1）二十進(jìn)制編碼器,十個按鍵8421碼編碼器功能表,（2）優(yōu)先編碼,二-十進(jìn)制（9-4）優(yōu)先編碼器74HC147,二-十進(jìn)制（9-4）優(yōu)先編碼器74HC147功能表,利用編碼器的使能端來實現(xiàn)擴展。如74148是8-3線編碼器，只能對8條輸入線進(jìn)行編碼，但如要對16條輸入線進(jìn)行編碼，則可以用兩塊74148進(jìn)行編碼，編碼輸出4位二進(jìn)制碼的優(yōu)先編碼器。,（3）編碼器的擴展,74148的擴展,串行擴展實現(xiàn)的16線4線優(yōu)先編碼器,將N個輸入轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的M個輸出的過程。M2N類型：全部譯碼和部分譯碼；二進(jìn)制譯碼和代碼譯碼器。,4.3譯碼器及數(shù)碼顯示電路,4.3.1二進(jìn)制譯碼器,二進(jìn)制譯碼器輸入輸出滿足：m=2n,38譯碼器74LS138,EN=1（）,EN=0，禁止譯碼，輸出均為,使能端,輸出端,輸入端,八個輸出端，低電平有效。,74138集成譯碼器的功能表,譯碼功能：根據(jù)輸出引腳哪一條線有效，就可知道具體輸入的二進(jìn)制代碼是哪一種組合。,想一想：10位地址輸入線最多可以表示多少種不同的地址，10根輸入線的二進(jìn)制數(shù)譯碼器的輸出線為多少？可否采用某種傳輸方式來減少輸出線數(shù)？,從真值表可得輸出邏輯函數(shù)表達(dá)式為：,從表達(dá)式中可知每一個輸出相當(dāng)于是3變量的全部最小項取反。有些譯碼器其每一個輸出直接就是最小項的形式。,例31：用譯碼器實現(xiàn)電視頻段的選擇。電視信號通常分為三個頻段：VL、VH和U。如選中一個頻段，則由相應(yīng)的輸出端輸出12V電壓給后面的電路。,2、二十進(jìn)制譯碼器（又稱BCD譯碼器）,二十進(jìn)制譯碼器是輸入編碼是BCD碼，輸出有10根引線與輸入10個BCD編碼對應(yīng)。BCD碼有多種，對應(yīng)著多種譯碼器，常用的是8421BCD譯碼器。BCD碼譯碼器都有4個輸入端，10個輸出端，常稱之為410線譯碼器,也是一種唯一地址譯碼器。,8421BCED譯碼器74HC42,8421BCED譯碼器74HC42真值表,3.唯一地址譯碼器的應(yīng)用,計算機系統(tǒng)中利用譯碼器選通器件示意圖,4七段數(shù)字顯示譯碼器,在數(shù)字系統(tǒng)中計數(shù)器、定時器、數(shù)字電壓表等方面，需要將表示數(shù)字信息的二進(jìn)制數(shù)以人們習(xí)慣的十進(jìn)制數(shù)形式顯示出來，以便查看，因此，數(shù)字顯示電路是許多數(shù)字設(shè)備不可缺少的部分。數(shù)字顯示電路通常由譯碼器、驅(qū)動器和顯示器等部分組成。,脈沖信號,計數(shù)器,譯碼器,驅(qū)動器,顯示器,（1）數(shù)碼顯示器件,數(shù)碼顯示器件種類繁多，其作用是用以顯示數(shù)字和符號。用于十進(jìn)制數(shù)的顯示，目前使用較多的是分段式顯示器。如圖4.9是七段顯示器顯示字段布局及字形組合。,七段顯示器主要有熒光數(shù)碼管和半導(dǎo)體顯示器、液晶數(shù)碼顯示器。半導(dǎo)體（發(fā)光二極管）顯示器是數(shù)字電路中比較方便使用的顯示器。它有共陽極和共陰極兩種接法，如圖所示。,（1）數(shù)碼顯示器件,(2)數(shù)字顯示譯碼器,數(shù)字顯示譯碼器將BCD代碼譯成數(shù)碼管顯示字所需要的相應(yīng)高、低電平信號，使數(shù)碼管顯示出BCD代碼所表示的對應(yīng)十進(jìn)制數(shù)，這是一種代碼譯碼器。74HC4511是8421BCD碼七段顯示譯碼器。,74HC511與顯示器的連接示意圖，如圖所示。,想一想：,1電梯樓層顯示電路，按動標(biāo)有1、2、3、4、5、6、7、8的其一按鍵時，為什么可顯示相應(yīng)的數(shù)字？根據(jù)你的知識嘗試解析其原理。2計算機內(nèi)字符是如何保存和顯示？字符的代碼與字形是否相同？字庫是什么？字庫存放的是字符的代碼還是字形？,在多個通道中選擇其中的某一路，或個信息中選擇其中的某一個信息傳送或加以處理，,將傳送來的或處理后的信息分配到各通道去。,數(shù)據(jù)選擇器,數(shù)據(jù)分配器,多輸入,一輸出,選擇,一輸入,多輸出,分配,4.4數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器,1、數(shù)據(jù)分配器,(1)數(shù)據(jù)分配器的邏輯功能,數(shù)據(jù)分配器有一根輸入線，n根地址線(又稱為選擇控制線)和2n根輸出線。根據(jù)n個選擇變量的不同代碼組合來選擇輸入數(shù)據(jù)從哪個輸出通道輸出。,(a)方框圖（b）用譯碼器實現(xiàn)分配器（c)邏輯符號,一輸入,多輸入出,(2)數(shù)據(jù)分配器的實現(xiàn)電路,有2n根輸入線，n根選擇控制線和一根輸出線。根據(jù)n個選擇變量的不同代碼組合，在2n個不同輸入中選一個送到輸出。,2.數(shù)據(jù)選擇器,(1)數(shù)據(jù)選擇器的邏輯功能,(2)數(shù)據(jù)選擇器的實現(xiàn)電路,數(shù)據(jù)選擇器的主體電路一般是與或門陣列（也有用傳輸門開關(guān)和門電路混合組合而成的）。,可見，輸出Y取決于選擇變量S1S0的不同組合。當(dāng)S1S0=00時，Y=D0；當(dāng)S1S0=01時，Y=D1；當(dāng)S1S0=10時，Y=D2；當(dāng)S1S0=11時，Y=D3。,四路選擇器,數(shù)據(jù)選擇器在智能小區(qū)的應(yīng)用,(3)數(shù)據(jù)選擇器和分配器的應(yīng)用,由譯碼器連成的數(shù)據(jù)分配器,000,0,1,1,0,譯碼,禁止譯碼,0,1,傳送端,接收端,設(shè)1位數(shù)值比較器輸入1位二進(jìn)制數(shù)為A、B。當(dāng)A大于B時，對應(yīng)輸出YAB為高電平；當(dāng)AB=1表示，當(dāng)前的中斷請求對象級別比現(xiàn)行處理的事件級別高，計算機必須暫停當(dāng)前的事件處理轉(zhuǎn)而響應(yīng)新的中斷請求。如果AB=0表示，則表示中斷請求對象級別比現(xiàn)行處理的事件級別低，比較器不發(fā)出中斷信號，直到計算機處理完當(dāng)前的事件后再將現(xiàn)行狀態(tài)寄存器中的狀態(tài)清除，轉(zhuǎn)向為別的低級中斷服務(wù)。,4.6.1半加器半加器可如組合邏輯電路分析的例3.1中介紹的用與非門組成，也可以如圖(a)由異或門及與門組成。,4.6加法器,4.6.2全加器,11位全加器,全加器：進(jìn)行加數(shù)、被加數(shù)和低位來的進(jìn)位信號相加，并根據(jù)求和結(jié)果輸出該位的進(jìn)位信號。,據(jù)3個二進(jìn)制數(shù)相加及加法規(guī)則，不難列出全加器的真值表。表中Ai、Bi為兩個1位二進(jìn)制數(shù)，Ci是低位的進(jìn)位數(shù)，Si為全加和，Ci+1是向相鄰高位的進(jìn)位數(shù)。,據(jù)表可得Si和Ci+1的邏輯表達(dá)式：,由表達(dá)式畫出全加器的邏輯圖和邏輯符號，如下圖所示。,用多個全加器可以組成多位二進(jìn)制加法器，它是最基本的算術(shù)運算單元。例如它可以作加法運算。在計算機中用補碼可以做減法運算，把乘法轉(zhuǎn)化為連續(xù)的加運算，把除法轉(zhuǎn)換為減法，再將減法轉(zhuǎn)換為補碼用加法來完成運算。,2多位加法器,（3）加法器的應(yīng)用,四位全加器構(gòu)成的二進(jìn)制加法器。加數(shù)，被加數(shù)分別存放在A，B兩個變量寄存器，數(shù)據(jù)可以來源于各種方式或是上一級運算器或是計算機的存儲單元，進(jìn)行的是加法運算還是減法運算則決定于所送入A，B寄存器本身的性質(zhì)，由它們是原碼還是反碼所決定。,(4)集成加法器的應(yīng)用。,（1）加法器級聯(lián)實現(xiàn)多位二進(jìn)制數(shù)加法運算,圖(a)所示74283是一種典型的集成加法器。一片74283只能進(jìn)行4位二進(jìn)制數(shù)的加法運算，將多片74283進(jìn)行級聯(lián)，就可擴展加法運算的位數(shù)。,（2）用74283構(gòu)成一位8421BCD碼加法器。,本單元學(xué)習(xí)指導(dǎo),編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、數(shù)據(jù)分配器加法器、數(shù)值比較器等是常用的組合電路器件。編碼器主要是實現(xiàn)把一些數(shù)字、符號、文字等用二進(jìn)制代碼表示的器件。譯碼器相當(dāng)于是編碼器的逆過程。數(shù)據(jù)選擇器、數(shù)據(jù)分配器主要用于數(shù)據(jù)的傳送，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)點對點的傳送和數(shù)據(jù)傳送的并行-串行的轉(zhuǎn)換。數(shù)值比較器由于其可以比較數(shù)值的大小從而應(yīng)用于一些判斷電路。加法器是CPU的核心器件，可以完成加法和減法的運算。,中規(guī)模集成電路大多數(shù)都設(shè)置了附加的控制端（或稱使能端、選通輸入端、片選端、禁止端等）。這些控制端既可用于控制電路的狀態(tài)（工作或禁止），又可作為輸出信號的選通輸入端，還能用作輸入信號的一個輸入端以擴展電路功能。設(shè)計組合邏輯電路時應(yīng)盡量選用集成電路。要掌握查集成電路參數(shù)的方法。使用中規(guī)模集成電路來實現(xiàn)組合邏輯電路時，方法與使用小規(guī)模集成電路基本一樣。,本單元學(xué)習(xí)指導(dǎo),實驗四編碼、譯碼和顯示驅(qū)動電路綜合實驗,一、實驗?zāi)康?熟悉編碼器、七段譯碼器、LED和數(shù)據(jù)選擇器等中規(guī)模集成電路的典型應(yīng)用。,二、實驗儀器及器件,1數(shù)字實驗箱2BCD碼（94線）優(yōu)先編碼器74HC1471塊3七段譯碼器74HC45111塊4共陰極LED1塊56反相器74LS042塊62輸入四或門74LS321塊,三、實驗內(nèi)容,1BCD碼編譯碼顯示電路,右圖所示是BCD碼編碼器和七段譯碼顯示電路的框圖。按框圖意示的邏輯要求選用適合的器件連接好（提示：其中BCD編碼器可選用94線優(yōu)先編碼器74HC147，七段譯碼顯示可選用74HC4511構(gòu)成的LED顯示電路。選用各器件時要注意級連間輸入、輸出的有效電平要一致，否則就