第3章 組合邏輯電路(10h)

1、1宋紹民宋紹民第第3章章 組合邏輯電路組合邏輯電路勤學(xué)勤學(xué) 務(wù)實(shí)務(wù)實(shí) 園融園融 卓越卓越數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)2本章內(nèi)容提要本章內(nèi)容提要u 組合電路概述組合電路概述u 組合電路的一般分析與設(shè)計(jì)方法組合電路的一般分析與設(shè)計(jì)方法u 組合電路競爭組合電路競爭-冒險(xiǎn)的產(chǎn)生與消除冒險(xiǎn)的產(chǎn)生與消除u 常用組合電路常用組合電路 編碼器，譯碼器，數(shù)據(jù)選擇器器，算術(shù)運(yùn)算電路和編碼器，譯碼器，數(shù)據(jù)選擇器器，算術(shù)運(yùn)算電路和 數(shù)值比較器數(shù)值比較器數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)3 根據(jù)邏輯功能特點(diǎn)的不同，數(shù)字電路分為：組合(邏輯)電路和時(shí)序(邏輯)邏輯電路。組合電路組合電路： (1) 任一時(shí)刻的輸出只取決于該時(shí)刻的輸入狀態(tài)

2、組合，而與電 路的原有狀態(tài)(歷史狀態(tài))無關(guān)； (2) 電路無存儲(chǔ)無記憶； (3) 電路不含記憶元件，僅由門電路構(gòu)成，并且無反饋。時(shí)序電路時(shí)序電路： 任一時(shí)刻的輸出不僅取決于該時(shí)刻輸入狀態(tài)組合，而且與電 路的原有狀態(tài)有關(guān)。1、組合電路概述、組合電路概述數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)4 組合電路的功能描述方法 組合邏輯組合邏輯 電路電路1A2AAn1Y2YYm組合邏輯電路的框圖組合邏輯電路的框圖111212YF(A ,A ,A ) ( )YF (A ,A ,A )nmmn= YF A輸入變量輸入變量A1 A2 An輸出變量輸出變量Y1 Y2 Ym 輸入取值組合對(duì)應(yīng)的輸出值函數(shù)表達(dá)式描述真值表描述卡諾圖描

3、述：1、組合電路概述、組合電路概述每個(gè)輸出用一個(gè)卡諾圖表示。每個(gè)輸出用一個(gè)卡諾圖表示。數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)51、組合電路的分析與設(shè)計(jì)過程、組合電路的分析與設(shè)計(jì)過程 組合電路的分析組合電路的分析：對(duì)于給定邏輯電路，確定該電路所能實(shí)現(xiàn)邏輯功能的過程。(電路功能) 組合電路的設(shè)計(jì)組合電路的設(shè)計(jì)：根據(jù)給定的邏輯功能，確定能夠?qū)崿F(xiàn)該邏輯功能要求的邏輯電路的過程。 (功能電路) 顯然，組合電路的分析與設(shè)計(jì)是兩個(gè)互逆的過程。2、組合電路的一般分析方法、組合電路的一般分析方法： 邏輯電路圖寫出輸出函數(shù)式輸出函數(shù)式(化簡真值表)功能描述2、組合電路的分析設(shè)計(jì)方法、組合電路的分析設(shè)計(jì)方法數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技

4、術(shù)6例例1 分析如圖所示邏輯電路的功能。(MISO)2、組合電路的分析設(shè)計(jì)方法、組合電路的分析設(shè)計(jì)方法 = 1 = 1 L B C A Z 經(jīng)經(jīng)分析，該電路3個(gè)輸入中，有奇數(shù)個(gè)1時(shí)，輸出L為1，否則L為0，因而電路具有為奇校驗(yàn)功能。例例2 分析如圖所示邏輯電路的功能。(MIMO) B A 1 C Y X Z 1 1 & & & & & & 經(jīng)經(jīng)分析，該電路邏輯功能是對(duì)輸入的二進(jìn)制碼求反碼。數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)7例例3 分析如圖所示邏輯電路的功能。(MISO)2、組合電路的分析設(shè)計(jì)方法、組合電路的分析設(shè)計(jì)方法經(jīng)分析，該電路邏輯功能為：帶進(jìn)位或借

5、位的加減法運(yùn)算電路。其中，輸入A、B為兩個(gè)一位二進(jìn)制數(shù) A、B ， C是來自低位的進(jìn)/借位；輸出S 為本位和/差，CO 為向高位產(chǎn)生的進(jìn)/借位；而M為控制位，當(dāng)M=0時(shí)，電路實(shí)現(xiàn)帶進(jìn)位的加法 (全加器)，當(dāng)M=1時(shí)，電路實(shí)現(xiàn)帶借位的減法(減法器)。 1111&1A B C MSCO數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)83、組合電路的一般設(shè)計(jì)方法、組合電路的一般設(shè)計(jì)方法1) 邏輯抽象 分析因果關(guān)系，確定輸入/輸出變量 定義邏輯狀態(tài)的含意(邏輯賦值) 列出真值表2) 寫出函數(shù)式3) 選定器件類型，并根據(jù)所選器件，對(duì)邏輯式進(jìn)行化簡(用門)或變換(用MSI) 4) 畫出邏輯電路圖5) 工藝設(shè)計(jì)2、組合電路

6、的分析設(shè)計(jì)方法、組合電路的分析設(shè)計(jì)方法數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)9例例1 設(shè)計(jì)一個(gè)監(jiān)視交通信號(hào)燈狀態(tài)的邏輯電路。2、組合電路的分析設(shè)計(jì)方法、組合電路的分析設(shè)計(jì)方法如果信號(hào)燈如果信號(hào)燈出現(xiàn)故障，出現(xiàn)故障，Z為為1RAGZZ=RAG+RAG+RAG+RAG+RAG數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)10例例2 試用兩輸入的與非門和反相器，為某火車站等待進(jìn)站的特快、直快和慢車三類客運(yùn)列車，設(shè)計(jì)一個(gè)指示列車等待進(jìn)站的邏輯電路。要求：1) 用L0、L1、L2 三個(gè)燈指示特快、直快和慢車進(jìn)站的等待進(jìn)站；2) 列車的優(yōu)先級(jí)別依次定為特快、直快和慢車，即當(dāng)特快列車請(qǐng)求進(jìn)站時(shí)，無論其它兩種列車是否請(qǐng)求進(jìn)站， L0 燈亮。當(dāng)特

7、快沒有請(qǐng)求，直快請(qǐng)求進(jìn)站時(shí)，無論慢車是否請(qǐng)求， L1 燈亮。當(dāng)特快和直快均沒有請(qǐng)求，而慢車有請(qǐng)求時(shí)， L2 燈亮。解解：1) 邏輯抽象：以特快、直快和慢車的進(jìn)站請(qǐng)求信號(hào)為輸入信號(hào)，分別記為I0、I1、I2，且有請(qǐng)求為1，沒有請(qǐng)求為0；輸出信號(hào)L0、L1、L2分別為3個(gè)指示燈的狀態(tài)，且燈亮為1，燈滅為0。2、組合電路的分析設(shè)計(jì)方法、組合電路的分析設(shè)計(jì)方法數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)11根據(jù)題意列出真值表2、組合電路的分析設(shè)計(jì)方法、組合電路的分析設(shè)計(jì)方法00111002220 101L =IL =I II IL =I I I =I I I=鬃 輸輸 入入輸輸 出出I0I1I2L0L1L20000001

8、100010100010012) 寫出各輸出表達(dá)式，并轉(zhuǎn)換成與非式：3) 根據(jù)表達(dá)式，畫出電路。 I0 L0 L1 I1 I2 L2 & 1 1 1 & & 1 1 數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)121、組合電路的競爭冒險(xiǎn)現(xiàn)象及成因、組合電路的競爭冒險(xiǎn)現(xiàn)象及成因考察以下電路在不考慮和考慮信號(hào)經(jīng)導(dǎo)線及其它門電路的傳輸延遲時(shí)間兩種情況下的輸出：3、組合電路的競爭、組合電路的競爭-冒險(xiǎn)冒險(xiǎn)G2G1AYY=AAA理理想想考慮門延時(shí)考慮門延時(shí)Y0AAY1tpd發(fā)現(xiàn)：若兩個(gè)輸入信號(hào)向相反方向變化(或互補(bǔ))，且到達(dá)時(shí)間不同，則在輸出端可能會(huì)產(chǎn)生不應(yīng)有的尖峰干擾脈沖。G2G1AYY=A+AA

9、理理想想考慮門延時(shí)考慮門延時(shí)AY11AY1tpd數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)13競爭的概念競爭的概念：對(duì)一個(gè)邏輯門，其兩個(gè)輸入信號(hào)同時(shí)向相反方向變化，并且變化存在時(shí)間差異的現(xiàn)象。競爭競爭-冒險(xiǎn)現(xiàn)象：冒險(xiǎn)現(xiàn)象：因?yàn)楦偁幎赡茉谳敵龆水a(chǎn)生尖峰脈沖的現(xiàn)象。競爭競爭-冒險(xiǎn)的產(chǎn)生原因：冒險(xiǎn)的產(chǎn)生原因：1) 門電路輸出表達(dá)式可簡化成兩個(gè)互補(bǔ)信號(hào)相乘或者相加(在卡諾圖中，這表現(xiàn)為有相切的圈存在)；2) 信號(hào)傳輸過程中存在延遲時(shí)間。3、組合電路的競爭、組合電路的競爭-冒險(xiǎn)冒險(xiǎn)2、組合電路競爭冒險(xiǎn)的消除方法、組合電路競爭冒險(xiǎn)的消除方法 1) 發(fā)現(xiàn)互補(bǔ)變量，并通過修改設(shè)計(jì)(增加冗余項(xiàng))予以消除； 2) 在輸出端接入濾

10、波電容； 3) 在電路中引入選通脈沖。數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)143、組合電路的競爭、組合電路的競爭-冒險(xiǎn)冒險(xiǎn) 1) 發(fā)現(xiàn)互補(bǔ)變量，并通過修改設(shè)計(jì)(增加冗余項(xiàng))予以消除 A B C 1 & L A AC CB C B 1 & & 1 L L=(A+B)(A+C)B=C=0L=A AA AL=AC+AB+BC因時(shí)，故可能出現(xiàn)競爭冒險(xiǎn)。為消除，可修改為： L=AC+BCA=B=1L=CCCCL=AC+BC+AB+因時(shí)，故可能出現(xiàn)競爭冒險(xiǎn)。為消除，可修改為： 0 1 A 0 0 0 1 0 1 1 1 L B C 00 01 11 10 AB數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)153、組

11、合電路的競爭、組合電路的競爭-冒險(xiǎn)冒險(xiǎn) 2) 在輸出端接入濾波電容； 3) 在電路中引入選通脈沖：冒險(xiǎn)產(chǎn)生的尖脈沖寬度很窄，在電路輸出端與地之間并接一個(gè)容量為幾十到幾百皮法的濾波電容就即可削弱尖脈沖幅度，達(dá)到消除冒險(xiǎn)目的。選通脈沖選通脈沖在可能產(chǎn)生冒險(xiǎn)脈沖門電路的輸入端再加一個(gè)選通脈沖輸入端。在選通脈沖沒有到達(dá)之前，電路的輸出保持不變，只有在選通脈沖作用期間，輸出才可能變化，因而可以消除冒險(xiǎn)。數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)161、編碼器、編碼器(Encoder)4、常用組合電路、常用組合電路編碼編碼：用二進(jìn)制代碼來表示某些具有特定意義信息(或被編信號(hào))的過程。編碼器編碼器：具有編碼功能的邏輯電路，其

12、結(jié)構(gòu)框圖如下：1) 編碼器的概念與分類：編碼器的概念與分類：m個(gè)個(gè)特定特定信息信息輸入輸入編碼器編碼器n位二進(jìn)二進(jìn)代碼代碼輸出輸出注1：編碼器功能：m個(gè)特定意義信息n位二進(jìn)制代碼；注2：m、n之間須滿足關(guān)系： 。22 lognmmn輊犏或 者輸入信息不同輸入信息不同, 輸出代碼就不同輸出代碼就不同數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)174、常用組合電路、常用組合電路編碼器的分類編碼器的分類：普通編碼器和優(yōu)先編碼器。普通編碼器普通編碼器：任何時(shí)候只允許輸入一個(gè)有效信號(hào)，否則輸出將出現(xiàn)混亂。優(yōu)先編碼器優(yōu)先編碼器：提出背景：實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常有兩個(gè)或更多輸入編碼信號(hào)同時(shí)有效。為了對(duì)它們進(jìn)行編碼，必須根據(jù)輕重緩急，

13、規(guī)定好編碼器輸入信號(hào)(如外設(shè)允許操作信號(hào)) 的先后次序，即優(yōu)先級(jí)別。優(yōu)先編碼器概念：識(shí)別多個(gè)編碼請(qǐng)求信號(hào)的優(yōu)先級(jí)別，并進(jìn)行相應(yīng)編碼的邏輯部件稱為優(yōu)先編碼器。特點(diǎn)：允許多個(gè)被編信號(hào)同時(shí)輸入，但只對(duì)其中優(yōu)先級(jí)別最高的一個(gè)信號(hào)進(jìn)行編碼。注：若根據(jù)輸出代碼來分，則還有二進(jìn)制編碼器和二十進(jìn)制編碼器之分。數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)184、常用組合電路、常用組合電路2) 二進(jìn)制普通編碼器二進(jìn)制普通編碼器(以8線-3線編碼器為例)：輸輸 入入輸輸 出出I0I1I2I3I4I5I6I7Y2Y1Y010000000000010000000010010000001000010000011000010001000000

14、01001010000001011000000001111注：編碼器的輸入為高電平有效注：輸入信號(hào)238個(gè)，輸出的二進(jìn)代碼為3位。數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)194、常用組合電路、常用組合電路013571236724567Y(128,32,8,2)(128,64,32,16,8,4,2,1)Y(128,64,8,4)(128,64,32,16,8,4,2,1)Y(128,64,32,16)(128,64,32,16,8,4,2,1)jjjmdjIIIImdjIIIImdjIIII=+=+邋=+=+邋=+=+邋 或門實(shí)現(xiàn)或門實(shí)現(xiàn)與非門實(shí)現(xiàn)與非門實(shí)現(xiàn)1I2I3I4I5I6I7I0Y1Y2Y數(shù)字電子技術(shù)

15、數(shù)字電子技術(shù)204、常用組合電路、常用組合電路3) 二十進(jìn)制普通編碼器：二十進(jìn)制普通編碼器：用BCD碼(4 位二進(jìn)制)對(duì) 一位十進(jìn)制數(shù)碼(0 9共10個(gè))進(jìn)行編碼的電路，如 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 S0 S1 S2 S4 S5 S6 S7 S8 S9 VCC 1k10 & & & & 1 & GS D C B A S3 鍵盤輸入8421BCD碼編碼器，輸入低電平有效。編碼編碼輸入輸入使能標(biāo)志使能標(biāo)志 代碼輸出代碼輸出數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)214、常用組合電路、常用組合電路 輸輸 入入輸輸 出出S0S1S2S3S4S5S6S7S8S9AB

16、CDGS 111111111100000 111111111010011 111111110110001 111111101101111 111111011101101 111110111101011 111101111101001 111011111100111 110111111100101 101111111100011 011111111100001 鍵盤輸入鍵盤輸入8421BCD碼編碼器碼編碼器功能表功能表 數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)224、常用組合電路、常用組合電路4) 二進(jìn)制優(yōu)先編碼器二進(jìn)制優(yōu)先編碼器(以8線-3線優(yōu)先編碼器為例)：假設(shè)輸入信號(hào)優(yōu)先級(jí)按I0到I7遞增，則有優(yōu)先編碼真

17、值表：輸輸 入入輸輸 出出I0I1I2I3I4I5I6I7Y2Y1Y0XXXXXXX1111XXXXXX10110XXXXX100101XXXX1000100XXX10000011XX100000010X1000000001100000000002765477 67 6 57654YII II I II I I I IIII=+=+176377 6 5 427 6 5 4 376325 45 4YII II I I I I I I I I I I III I II I I=+=+07537 67 6 5 417 6 5 4 3 2753166 46 4 2YII I II I I I I I

18、I I I I I I II II I II I I I=+=+A+AB=A+B數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)234、常用組合電路、常用組合電路5) 集成編碼器及其擴(kuò)展使用：集成編碼器及其擴(kuò)展使用：74LS148是一塊對(duì)應(yīng)以上8線3線優(yōu)先編碼原理的集成編碼器。 內(nèi)部電路及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：輸入輸出低電平有效；優(yōu)先級(jí)按I0到I7遞增；增加選通信號(hào)和兩個(gè)附加輸出。 引腳功能： 編碼功能表： 附加輸出狀態(tài)的含意：如下。選通選通信號(hào)信號(hào)附附加加輸輸出出信信號(hào)號(hào)數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)244、常用組合電路、常用組合電路74LS148編碼功能表編碼功能表輸 入輸 出1XXXXXXXX111110111111111110

19、10XXXXXXX0000100XXXXXX01001100XXXXX011010100XXXX0111011100XXX01111100100XX011111101100X011111111010001111111111100Y1Y2YSYEXYS01234567I I I I I I I I74LS148引腳圖引腳圖YS=0：表示電路可以編碼，但目前無編碼信號(hào)輸入；YEX=0：表示電路正在進(jìn)行編碼，否則YEX1。另外，S=0，允許編碼，S=1，禁止編碼。數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)254、常用組合電路、常用組合電路擴(kuò)展應(yīng)用：用兩片74LS148構(gòu)成一個(gè) 16線-4線優(yōu)先編碼器。擴(kuò)展由兩個(gè)擴(kuò)展輸

20、出實(shí)現(xiàn)，步驟：(A) 選定輸入優(yōu)先級(jí)自高至低順序?yàn)锳15A0,并據(jù)此分配兩片輸入的優(yōu)先級(jí)。(B) 根據(jù)YS的含意和兩片的優(yōu)先權(quán)，確定兩片YS和S的連接方式。(片(1) 優(yōu)先權(quán)高，故只有(1)片無輸入才允許片(2)工作)(C) 確定輸出碼的產(chǎn)生方式：片(1)的YEX0表示編碼A15A8，故用YEX來產(chǎn)生輸出代碼的最高位，而低3位由兩片對(duì)應(yīng)輸出的“與”來產(chǎn)生。如 A1201100， A500101高高低低數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)262、譯碼器、譯碼器(Decoder)4、常用組合電路、常用組合電路譯碼譯碼：譯碼是編碼的逆過程，是將二進(jìn)制碼翻譯成具有某種特定含義的信號(hào)(如電路狀態(tài)、顯示所需信號(hào)等)的

21、過程。譯碼器譯碼器：具有譯碼功能的邏輯電路。其結(jié)構(gòu)框圖如下：1) 譯碼器的概念與分類：譯碼器的概念與分類：m個(gè)個(gè)特定特定信息信息輸出輸出譯碼器譯碼器n位二進(jìn)二進(jìn)代碼代碼輸入輸入注1：實(shí)現(xiàn)：代碼 對(duì)應(yīng)信號(hào)。注2：m、n之間滿足關(guān)系： 。22 lognmmn輊犏或 者數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)274、常用組合電路、常用組合電路譯碼器的分類譯碼器的分類：二進(jìn)制譯碼器二進(jìn)制譯碼器：其輸出信號(hào)常用來控制部件或選擇芯片，此時(shí)，與該控制/片選信號(hào)對(duì)應(yīng)的輸入二進(jìn)制碼被稱作部件或芯片的地址芯片的地址。二進(jìn)制譯碼器的特點(diǎn)是，任何時(shí)刻，對(duì)于任何時(shí)刻，對(duì)于任意輸入，所有輸出信號(hào)中有且只有一個(gè)有效任意輸入，所有輸出信號(hào)中

22、有且只有一個(gè)有效。 二十進(jìn)制譯碼器二十進(jìn)制譯碼器：將8421BCD碼譯成10個(gè)狀態(tài)輸出。 顯示譯碼器：顯示譯碼器：將輸入代碼翻譯成顯示與之對(duì)應(yīng)字符或數(shù)字符號(hào)所需顯示碼，以驅(qū)動(dòng)顯示器顯示。數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)284、常用組合電路、常用組合電路2) 二進(jìn)制譯碼器：二進(jìn)制譯碼器：以3線8線譯碼器為例 基本原理基本原理輸輸 入入輸輸 出出A2A1A0Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y00000000000100100000010010000001000110000100010000010000101001000001100100000011110000000002101012172107YA A AY

23、A A AYA A Ammm=電路電路實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)特特點(diǎn)點(diǎn)能提供關(guān)于輸入代碼的全部最小項(xiàng)。任何時(shí)刻，有且只有一個(gè)輸出有效。數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)294、常用組合電路、常用組合電路以3線8線二進(jìn)制譯碼器的電路實(shí)現(xiàn)Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7A0A1A2Y0二極管與陣列實(shí)現(xiàn)二極管與陣列實(shí)現(xiàn)門電路實(shí)現(xiàn)門電路實(shí)現(xiàn)數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)304、常用組合電路、常用組合電路 集成譯碼器集成譯碼器74LS138： 內(nèi)部邏輯： 引腳及功能： 功能表： 應(yīng)用：Yiim= 74HC138 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 E3 E2 E1 A0 A1 A2 1S2S3S0A1A2A 0Y2Y4Y6Y

24、A0 A1 A2 1E 2E E3 7Y GND VCC 1Y 2Y 3Y 4Y 5Y 6Y 0Y 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 0A2A0121237 A A A S S S YGNDCC0123456VYYYYYYY內(nèi)部邏輯內(nèi)部邏輯附加控制附加控制輸出低電平有效輸出低電平有效代碼輸入代碼輸入高位高位低位低位數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)314、常用組合電路、常用組合電路3線線8線二進(jìn)制譯碼器線二進(jìn)制譯碼器74LS138功能表功能表輸輸 入入輸輸 出出S1A2A1A00XXXX11111111X1XXX111111111000011111110100

25、011111110110010111110111001111110111101001110111110101110111111011010111111101110111111132SS 76543210 YYYYYYYY不譯碼不譯碼譯碼譯碼任何時(shí)刻，對(duì)任一輸入，有且只有一個(gè)輸出有效數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)324、常用組合電路、常用組合電路 集成譯碼器集成譯碼器74LS138的應(yīng)用：的應(yīng)用：(1) 擴(kuò)展使用：兩片構(gòu)成4線16線譯碼器Ziim=D3=1時(shí)高位時(shí)高位片譯碼片譯碼輸入代碼低輸入代碼低3位并位并接，最高位接，最高位D3用于用于控制兩芯片的工作控制兩芯片的工作D3=0時(shí)低位時(shí)低位片譯碼片譯

26、碼數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)334、常用組合電路、常用組合電路 集成譯碼器集成譯碼器74LS138的應(yīng)用：的應(yīng)用：(2) 設(shè)計(jì)組合電路： 譯碼器提供了n位輸入代碼的全部最小項(xiàng)(共2n個(gè))，而任意函數(shù)可寫成最小項(xiàng)之和的形式，因此，只要將譯碼器中那些對(duì)應(yīng)函數(shù)中最小項(xiàng)的輸出組合起來，一個(gè)n線2n 線譯碼器本身即可實(shí)現(xiàn)一個(gè)n變量的函數(shù)。如果再合理利用芯片的附加控制端或進(jìn)行適當(dāng)擴(kuò)展，則還可實(shí)現(xiàn)超n變量的函數(shù)。L=AC+AB例：例：用一片74LS138集成譯碼器實(shí)現(xiàn)函數(shù)：解：02672100267LAC+ABm(0,2,6,7) AA ,BA ,CA , LY Y Y Ym m m m= =鬃=鬃若則據(jù)此，

27、即可得到函數(shù)的譯碼器實(shí)現(xiàn)電路，如圖所示。 L & 74 LS138 Y0 Y2 Y6 Y7 S1 S2 S3 A0 A1 A2 +5V A B C 數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)344、常用組合電路、常用組合電路3) 顯示譯碼器：顯示譯碼器： 數(shù)碼顯示系統(tǒng)一般組成數(shù)碼顯示系統(tǒng)一般組成 顯示器、顯示原理及顯示代碼表顯示器、顯示原理及顯示代碼表v 數(shù)字設(shè)備中以七段數(shù)碼顯示器(又稱數(shù)碼管)應(yīng)用最多。常見數(shù)碼顯示器主要有半導(dǎo)體數(shù)碼顯示器(LED)和液晶顯示器(LCD)等，它們都由七段可發(fā)光的字段組合而成。v七段LED顯示器： 脈沖信號(hào)脈沖信號(hào) 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器 譯碼器譯碼器 驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)器 顯示器顯示器

28、KHz 數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)354、常用組合電路、常用組合電路v七段LED顯示器： a b c d e f g 共陽極顯示器共陽極顯示器 a b c d e f g 共陰極顯示器共陰極顯示器abcdfge共陽極LED： a g 為低電平時(shí)才能點(diǎn)亮相應(yīng)發(fā)光段，因而需要需要配用輸出低電平有效的譯碼器配用輸出低電平有效的譯碼器。共陰極LED： a g 為高電平時(shí)才能點(diǎn)亮相應(yīng)發(fā)光段，因而需要需要配用輸出高電平有效的譯碼器配用輸出高電平有效的譯碼器。優(yōu)點(diǎn)：字形清晰、工作電壓低、體積小、可靠性高、響應(yīng)速度快、壽命長和亮度高等。缺點(diǎn)：工作電流大，每字段工作電流約 10 mA (注意使用限流電阻)。數(shù)字電

29、子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)364、常用組合電路、常用組合電路輸輸 入入 輸輸 出出數(shù)字?jǐn)?shù)字A3A2A1 A0YaYbYcYdYeYfYg字形字形000001111110100010110000200101101101300111111001401000110011501011011011601100011111701111110000810001111111910011110011101010000110111101100110011211000100011131101100101114111000011111511110000000數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)374、常用組合電路、常用組合電路顯示譯碼器

30、及其集成電路顯示譯碼器及其集成電路 (1) 顯示譯碼器的功能與設(shè)計(jì)方法：顯示譯碼器的功能與設(shè)計(jì)方法：v 顯示譯碼器：輸入代碼(對(duì)應(yīng)需要顯示的字符)顯示代碼(用于顯示該字符)。v 設(shè)計(jì)方法：利用以上LED顯示代碼表并經(jīng)函數(shù)化簡，可得到各顯示驅(qū)動(dòng)信號(hào)的邏輯表達(dá)式，據(jù)此即可設(shè)計(jì)出顯示譯碼器。3210312031210210322102102102102103202110321210Y =A A A A +A A +A AY =A A +A A A +A A AY =A A +A A AY =A A A +A A A +A A AY =A A +AY =A A A +A A +A AY =A A A

31、+A A Aabcdefg， ， ， ，數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)384、常用組合電路、常用組合電路 (2) 集成顯示譯碼器集成顯示譯碼器74LS48：v 內(nèi)部邏輯：v 引腳排列圖：v 附加控制信號(hào)：YaYgYfYbYcYdYeVCC3A0A2A1AGNDLTBI/RBORBILT( )LT 0Y Y1agin- 燈測(cè)試信號(hào)， 時(shí)，全為 ；3210RBI( )RBI 0A A A AY Y0()agin- 滅燈信號(hào)， 且0000時(shí)，全為 滅燈 ；32103210BI/RBO( )/()BI 0A A A AY Y0()A A A A0000RBI 0RBO0aginout- 滅燈滅零信號(hào)。 時(shí)，

32、無論如何，全為 滅燈 ；只有當(dāng)且 時(shí)，輸出為 。數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)394、常用組合電路、常用組合電路連接特點(diǎn)： (1)整數(shù)部分：個(gè)位RBI=1,RBO懸空；自十位起，高位RBO級(jí)聯(lián)至低位RBI，最高位RBI=0。(2) 小數(shù)部分：十分位，RBI和RBO接法同整數(shù)個(gè)位，對(duì)于其它位，低位RBO級(jí)聯(lián)至高位RBI，最低位RBI=0。自高往低滅自高往低滅0自低往高滅自低往高滅0v 74LS48的應(yīng)用： RBI和RBO之間的配合，實(shí)現(xiàn)多位顯示系統(tǒng)的滅零控制數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)404、常用組合電路、常用組合電路數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器：能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)選擇功能的邏輯電路。它的作用相當(dāng)于多個(gè)輸入的單刀多擲開關(guān)

33、，故又稱多路選擇器(Multiplexer，簡稱MUX)或“多路開關(guān)” 。數(shù)選器功能數(shù)選器功能：在通道選擇信號(hào)(又稱地址碼)作用下，將多個(gè)通道上的數(shù)據(jù)分時(shí)傳送到公共的數(shù)據(jù)通道上去。1) 數(shù)據(jù)選擇器的定義與功能：數(shù)據(jù)選擇器的定義與功能：D0D1D2D3A1A010Y=D1多多路路輸輸入入一一路路輸輸出出通道選擇信號(hào)通道選擇信號(hào)MUX一般地，輸入信號(hào)個(gè)數(shù)m與通道選擇信號(hào)個(gè)數(shù)n間滿足關(guān)系：m2n 。常見數(shù)選器有：4選1MUX、 8選1MUX和16選1MUX。3、數(shù)據(jù)選擇器、數(shù)據(jù)選擇器數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)414、常用組合電路、常用組合電路v 功能表：輸入有2位地址碼A1A0和4路數(shù)據(jù)； 1路輸出Y

34、。v 輸出表達(dá)式：v電路實(shí)現(xiàn)：2) 數(shù)據(jù)選擇器原理：數(shù)據(jù)選擇器原理：以 4選1數(shù)據(jù)選擇器為例YD3D2D1D0A0A1輸出輸出輸輸 入入0D000D0D110D101D2D211D3 D330102131010100Y D A AD A AD A AD A ADiiim=+= A1 A0 1 1 D 0 D 1 D2 D 3 & 1 Y 數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)424、常用組合電路、常用組合電路v 內(nèi)部電路及特點(diǎn)： 內(nèi)含2個(gè)四選一數(shù)選器； 地址碼A1A0公用； 2個(gè)數(shù)選器分別由S1、S2控制。v 引腳及功能:3) 集成數(shù)據(jù)選擇器集成數(shù)據(jù)選擇器74LS153：雙 4選1集成數(shù)據(jù)選擇器74

35、LS153CC03210V2ST A 2D 2D 2D 2D 2Y132101ST A 1D 1D 1D 1D 1Y GND01D11D21D31D1Y1S1A0A2S32D22D12D02D2Y數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)434、常用組合電路、常用組合電路v 74LS153功能表：以第一個(gè)數(shù)選器為例70YDiiim=v 74LS151：8選1集成數(shù)選器v 引腳：有兩個(gè)互補(bǔ)輸出v 功能表：4) 其它集成數(shù)據(jù)選擇器其它集成數(shù)據(jù)選擇器74LS151：D7YYE74LS151D6D5D4D3D2D1D0S2S1S0輸輸 入入輸輸 出出使使 能能選選 擇擇Y/Y/ES2S1S01XXX010000D0/D

36、00001D1/D10010D2/D20011D3/D30100D4/D40101D5/D50110D6/D60111D7/D7 A1 A0 Y1 1 X X 0 0 0 0 D10 0 0 1 D11 0 1 0 D12 0 1 1 D13 1S數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)444、常用組合電路、常用組合電路5) 數(shù)據(jù)選擇器的應(yīng)用數(shù)據(jù)選擇器的應(yīng)用1擴(kuò)展使用擴(kuò)展使用： S2 S1 S0 D00 D01 D02 D03 D04 D05 D06 D07 Y Y0 Y1 74HC151 0Y 1Y D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 S0 S2 S1 E Y E D10 D11 D12 D13

37、 D14 D15 D16 D17 Y 74HC151 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 S0 S2 S1 E Y (0) (I) D C B A D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Y 74HC151 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 S0 S2 S1 E Y D8 D9 D10 D11 D12 D13 D14 D15 Y D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 S0 S2 S1 E Y 1 Y Y 1 & (0) 74HC151 (I) 位位擴(kuò)展擴(kuò)展2位位8選選1字字?jǐn)U展擴(kuò)展用用8選選1構(gòu)成構(gòu)成16選選1數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)454、

38、常用組合電路、常用組合電路5) 數(shù)據(jù)選擇器的應(yīng)用數(shù)據(jù)選擇器的應(yīng)用2并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)串行數(shù)據(jù)并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)串行數(shù)據(jù)：并行輸入并行輸入 0 1 0 0 1 1 0 1 L 74LS151 E S2 S1 S0 Y S2 S1 S0 D0 D7 S0 S1 L S2 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 串行輸出串行輸出數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)464、常用組合電路、常用組合電路5) 數(shù)據(jù)選擇器的應(yīng)用數(shù)據(jù)選擇器的應(yīng)用3組合組合電路設(shè)計(jì)或邏輯函數(shù)實(shí)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)或邏輯函數(shù)實(shí)現(xiàn)：70YDiiim=邏輯邏輯函數(shù)函數(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)原理原理D7YYE74LS

39、151D6D5D4D3D2D1D0S2S1S0035712461246DDDD0, DDDD1,Y+mmmm=若則 053712460357DD1, DX, DX, DDDD0,Y+X+Xmmmm=若則 可見，控制Di的接法，可得到不同的函數(shù)。并且，最多可實(shí)現(xiàn)n+1=4變量的函數(shù)。邏輯邏輯函數(shù)函數(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)步驟步驟(1) 改寫邏輯函數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)與或式；(2) 使能數(shù)選器；(3) 用輸入變量構(gòu)成數(shù)選器地址；(4) 確定數(shù)選器數(shù)據(jù)輸入端接法：與函數(shù)中mi 對(duì)應(yīng)的Di 接1，否則接0。數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)474、常用組合電路、常用組合電路例：例：用4選1數(shù)據(jù)選擇器74LS153實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)：解：LAB

40、CABCAB=+012301021310001122331010100123LABCABCABC(AB)C(AB)AB 0CC174LS153YD A AD A AD A AD A ADDDDAA ABD0, DDC, D1L74LS153mmmmmmmm=+=+= + + + =+=+=結(jié)合并比較的輸出表達(dá)式：得：，據(jù)此，畫出邏輯函數(shù) 的實(shí)現(xiàn)電路如下。74LS153132101ST A 1D 1D 1D 1D 1Y GNDCC03210V2ST A 2D 2D 2D 2D 2YLBAC010+5V+5V注：注：此例也可先對(duì)74LS153進(jìn)行字?jǐn)U展，變?yōu)?選1數(shù)據(jù)選擇器，再實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)L。數(shù)字

41、電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)484、常用組合電路、常用組合電路 半加和全加半加和全加：兩個(gè)1位二進(jìn)制數(shù)相加時(shí)，若不考慮來自低位的進(jìn)位，則為半加；否則，若考慮來自低位的進(jìn)位，則稱為全加。 半加器半加器(HA)和全加器和全加器(FA)：分別是實(shí)現(xiàn)半加和全加功能的電路，統(tǒng)稱為加法器。其基本框圖如下： HA原理與設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì)：1) 1位半加器和全加器：位半加器和全加器：4、算術(shù)運(yùn)算電路、算術(shù)運(yùn)算電路 A B S C HA FA Ai Bi Ci-1 Ci Si 數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)494、常用組合電路、常用組合電路 HA的原理與設(shè)計(jì)的原理與設(shè)計(jì)：v 真值表：v 輸出函數(shù)表達(dá)式：v 電路實(shí)現(xiàn)：SABABA

42、B, COAB=+= A B S CO 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)504、常用組合電路、常用組合電路 FA的原理與設(shè)計(jì)的原理與設(shè)計(jì)：v 真值表：v 輸出函數(shù)表達(dá)式：IIIIIoIIISA BCA B CA B CA BC (1,2,4,7) ABC ,CA BA BCA BC (3,5,6,7)A B(AB )Ciiiiiiiiiiiiiiiiiiiiimm=+=排=+=+Ai Bi CI Si Co 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0

43、0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 Si Ai CI Bi 0 0 1 0 0 1 1 1 Co Ai CI Bi 數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)514、常用組合電路、常用組合電路v FA的電路實(shí)現(xiàn)：IIIIIoIIISA BCA B CA B CA BC(1,2,4,7) ABC ,CA BA BCA BC(3,5,6,7)A B(AB )Ciiiiiiiiiiiiiiiiiiiiimm=+=排=+=+ Si Ai Bi CI Co BA iCBA AB i)(CBA 1 CO CO Ai Bi Si CO CI C O C I 思考：考慮FA的門電路、集成譯碼器、集成數(shù)據(jù)

44、選擇器實(shí)現(xiàn)方案。74LS183數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)524、常用組合電路、常用組合電路 串行進(jìn)位串行進(jìn)位(行波進(jìn)位行波進(jìn)位)加法器：加法器：2) 多位加法器：多位加法器： 如何用1位FA實(shí)現(xiàn)兩個(gè)四位二進(jìn)數(shù)相加：A3 A2 A1 A0 + B3 B2 B1 B0 =? A0 B0 A1 B1 A2 B2 A3 B3 S0 S1 S2 S3 C3 C0 C1 C2 FA0 FA1 FA2 FA3 特點(diǎn)：特點(diǎn)：1、進(jìn)位像波浪一樣自低位流向鄰近高位；2、運(yùn)算速度慢，這在位數(shù)較多時(shí)尤為突出。數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)534、常用組合電路、常用組合電路 超前進(jìn)位加法器：超前進(jìn)位加法器：v基本思想基本思想：

45、設(shè)計(jì)專門的進(jìn)位電路(即超前進(jìn)位電路)，旨在被加數(shù)和加數(shù)輸入同時(shí)得到該位全加的進(jìn)位信號(hào)，而克服對(duì)低位進(jìn)位信號(hào)的等待。v 設(shè)計(jì)方法：設(shè)計(jì)方法：oICA B(AB )CGPiiiiii=+考察，并從進(jìn)位產(chǎn)生信號(hào)進(jìn)位傳遞信取和號(hào)中提：GA B ,PABiiiiii= -1-1CGP CSPCiiiiiii=+=于是，。并據(jù)此可得：000-111101101 0-122212212 102 1 0-1333233232132 1032 1 0-1CGP CCGP CGPGPP CCGP CGP GP PGP PP CCGP CGPGPP GPP PGPP PP C=+=+=+=+=+=+=+00-111

46、0221332SPCSPCSPCSPC=數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)544、常用組合電路、常用組合電路v 集成超前進(jìn)位加法器集成超前進(jìn)位加法器74LS283： 超前進(jìn)位超前進(jìn)位電路電路 =1 & & 1 1 1 =1 & & & & =1 & & & 1 & & =1 =1 =1 =1 & =1 & & 0P0G1P1G2P2G3P3G1C0A0B1A1B2A2B3A3B0C1C2C0S1S2S3S3C特點(diǎn)：特點(diǎn)：1) 運(yùn)算快，每位的和及最后進(jìn)位幾乎同時(shí)產(chǎn)生；2) 電路復(fù)雜。數(shù)字電子技術(shù)

47、數(shù)字電子技術(shù)554、常用組合電路、常用組合電路 A3 B2 A2 B1 A1 B0 A0 C1 74HC283 B3 CO S3 S2 S1 S0 7474HC283 3邏輯框圖邏輯框圖 VCC B3 S3 CO A2 S2 A3 B2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 S1 B0 C1 GND A1 S0 A0 B1 74HC283引腳圖引腳圖數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)564、常用組合電路、常用組合電路 級(jí)聯(lián)使用：級(jí)聯(lián)使用：兩片74LS283構(gòu)成8位二進(jìn)加法電路3) 加法器的應(yīng)用：加法器的應(yīng)用： A4 B4 A5 B5 A6 B6 A7 B7 742

48、83（2） 74283（1） C1 CO C1 CO S3 S2 S1 S0 S7 S6 S5 S4 0 C7 S3 S2 S1 S0 S3 S2 S1 S0 A0 B0 A1 B1 A2 B2 A3 B3 A0 B0 A1 B1 A2 B2 A3 B3 A0 B0 A1 B1 A2 B2 A3 B3 片內(nèi)超前進(jìn)位，片間串行進(jìn)位數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)574、常用組合電路、常用組合電路 碼制轉(zhuǎn)換：碼制轉(zhuǎn)換：8421BCD余3碼 加加/減法器：減法器： B1 B0 B3 B2 A1 A0 A3 A2 S3 74283 S2 S1 S0 C1 CO 0 8421碼輸入碼輸入余余3 3碼輸出碼輸出1

49、 10 0CO S3 S2 S1 S0 C3 C-1 A3 A2 A1 A0 B3 B2 B1 B0 =1 =1 =1 =1 被加數(shù)被加數(shù)/被減數(shù)被減數(shù) 加數(shù)加數(shù)/減數(shù)減數(shù) 加減控制加減控制 10C時(shí)，0BB，電路執(zhí)行A+B運(yùn)算； -1C =1時(shí)，B1=B，電路執(zhí)行AB運(yùn)算。 74LS283 數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)584、常用組合電路、常用組合電路 二十進(jìn)加法電路：二十進(jìn)加法電路： C & 進(jìn)位進(jìn)位 輸出輸出 被加數(shù)被加數(shù) 加數(shù)加數(shù) “0” 1 & & 8421 BCD 輸出 S3 S2 S1 S0 C3 74LS283 C-1 A3 A2 A1 A0 B3 B2 B1 B0 S3 S2 S1 S0 C3 74LS283 C-1 A3 A2 A1 A0 B3 B2 B1 B0 進(jìn)位輸入進(jìn)位輸入 33231C=C +S S +S S注注：此電路的功能相當(dāng)于執(zhí)行8086CPU的AAA、AAS等指令。相加時(shí)，若有進(jìn)位或結(jié)果超出1001，則C=1，對(duì)結(jié)果作加6調(diào)整。否則，結(jié)果不調(diào)整。加加法法電電路路調(diào)調(diào)整整電電路路數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)594、常用組合電路、常用組合電路 結(jié)構(gòu)框圖結(jié)構(gòu)框圖：輸入：兩個(gè)1位二進(jìn)制數(shù)A、B；輸出：3種比較結(jié)果, ABYAB =1；AB YAB YAB YA=B 數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)604、常用組合電