第四章--常用組合邏輯功能器件

1、第四章第四章 常用組合邏輯功能器件常用組合邏輯功能器件要求：掌握基本功能；外部特性；使用方法；進行邏輯設計要求：掌握基本功能；外部特性；使用方法；進行邏輯設計特點：具有通用性；靈活性；多功能性。特點：具有通用性；靈活性；多功能性。4.1 編碼器編碼器一、常用的編碼器有：十進制一、常用的編碼器有：十進制-BCD碼編碼器；優(yōu)先編碼器碼編碼器；優(yōu)先編碼器二、二、4線線-2線編碼器：線編碼器：1、編碼：把二進制碼按一定的規(guī)律編排，使每級代碼具有、編碼：把二進制碼按一定的規(guī)律編排，使每級代碼具有一特定的含義（代表某個數(shù)或控制信號）稱謂編碼。一特定的含義（代表某個數(shù)或控制信號）稱謂編碼。2、編碼器：具有編

2、碼功能的邏輯電路稱為編碼器。、編碼器：具有編碼功能的邏輯電路稱為編碼器。輸入輸出I0 I1 I2 I3 Y1 Y0 100001000010000100110101表4.1.1 4線-2線編碼器功能表321032101321032100IIIIIIIIYIIIIIIIIY三、鍵盤輸入三、鍵盤輸入8421BCD碼編碼器。碼編碼器。1）功能：將十進制數(shù)字）功能：將十進制數(shù)字09轉換成轉換成BCD碼。碼。2）典型芯片：）典型芯片：8421碼編碼器碼編碼器T1147，該芯片共有，該芯片共有16條引條引線，其中線，其中9條輸入線（條輸入線（08，In），），4條輸出線（條輸出線（AD，Y），），1條電源

3、線（條電源線（Vac)，1條地線（條地線（9，GND），），1條使能條使能端（端（GS，N）。輸入，輸出信號低電平有效，當所有輸）。輸入，輸出信號低電平有效，當所有輸入端無信號時，對應十進制數(shù)字為入端無信號時，對應十進制數(shù)字為0。四、優(yōu)先編碼器：四、優(yōu)先編碼器：識別請求信號的優(yōu)先級別并進行編碼的邏輯部件。識別請求信號的優(yōu)先級別并進行編碼的邏輯部件。輸入輸出I0 I1 I2 I3 Y1 Y0 1XXx01Xx001x000100110101332103321IIIIYIIIY集成電路編碼器：集成電路編碼器：1）功能：實現(xiàn)對多個輸入信號中優(yōu)先級別最高）功能：實現(xiàn)對多個輸入信號中優(yōu)先級別最高的進行編

4、碼。的進行編碼。2）典型芯片：）典型芯片：83線優(yōu)先編碼器線優(yōu)先編碼器74148，該芯片，該芯片共有共有16條引線；其中輸入線條條引線；其中輸入線條9條，輸出線條，輸出線5條，條，電源（電源（VCC）和地（）和地（GND ）各一條，輸入（）各一條，輸入（07）接收八個輸入信號，數(shù)字越大的優(yōu)先級別越高，接收八個輸入信號，數(shù)字越大的優(yōu)先級別越高，輸入信號低電平有效。輸出（輸入信號低電平有效。輸出（A0A2）低電平有）低電平有效；效；EI輸入使能端，輸出使能端輸入使能端，輸出使能端EO和優(yōu)先編碼和優(yōu)先編碼工作狀態(tài)標志工作狀態(tài)標志GS。利用這三個信號可進行功能。利用這三個信號可進行功能擴充。擴充。3）

5、應用：廣泛用于中斷優(yōu)先排隊等，以實現(xiàn)優(yōu)）應用：廣泛用于中斷優(yōu)先排隊等，以實現(xiàn)優(yōu)先權管理。先權管理。4.2 譯碼器譯碼器/數(shù)據(jù)分配器數(shù)據(jù)分配器一、譯碼器的定義及功能一、譯碼器的定義及功能1、譯碼：、譯碼：（它是編碼的逆過程）將具有特定含義的二（它是編碼的逆過程）將具有特定含義的二進制碼進行辨別，并轉換成控制信號。進制碼進行辨別，并轉換成控制信號。2、譯碼器：具有譯碼功能的邏輯電路稱為譯碼器。、譯碼器：具有譯碼功能的邏輯電路稱為譯碼器。3、譯碼器分類：、譯碼器分類：唯一地址譯碼器：將一種代碼轉換成另一種代碼。唯一地址譯碼器：將一種代碼轉換成另一種代碼。代碼變換器：將一種代碼轉換成另一種代碼。代碼變

6、換器：將一種代碼轉換成另一種代碼。n個輸入個輸入端，端，2n個輸出端。個輸出端。二、二進制譯碼器：譯碼器是通過輸出端的邏二、二進制譯碼器：譯碼器是通過輸出端的邏輯電平以識別不同的代碼。輯電平以識別不同的代碼。1、功能：將、功能：將n個輸入變量變換成個輸入變量變換成2n個輸出個輸出 函數(shù)，每個輸函數(shù)，每個輸出函數(shù)對應于出函數(shù)對應于n個輸入變量的一個最小項或者最大項。個輸入變量的一個最小項或者最大項。2、特點：一個具有、特點：一個具有n個代碼輸入端的二進制譯碼器，有個代碼輸入端的二進制譯碼器，有2n個輸出端以及一個或多個使能輸入個輸出端以及一個或多個使能輸入 端。在使能端為有效端。在使能端為有效電

7、平時，對應每一組輸入代碼，僅一個輸出端為有效信號。電平時，對應每一組輸入代碼，僅一個輸出端為有效信號。當有效信號為高電平時，稱為高電平譯碼；反之，稱為低當有效信號為高電平時，稱為高電平譯碼；反之，稱為低電平譯碼。電平譯碼。3、74138集成譯碼器（集成譯碼器（3-8線譯碼器）：線譯碼器）：1）該芯片共有）該芯片共有16條引線，其中條引線，其中6條輸入線，條輸入線，8條輸出線條輸出線（Y0Y7），），1條電源線和條電源線和1條地線。輸入線條地線。輸入線A、B、C接收接收輸入代碼，輸入代碼，G1、G2A和和G2B3個使能輸入端，輸出線個使能輸入端，輸出線Y0Y7與輸入代碼構成的最大項（即最小項之非

8、）對應，輸出低與輸入代碼構成的最大項（即最小項之非）對應，輸出低電平有效。電平有效。2）應用：二進制譯碼器除了用于實現(xiàn)地址譯碼，指令譯）應用：二進制譯碼器除了用于實現(xiàn)地址譯碼，指令譯碼等功能外，還可用于實現(xiàn)各種邏輯函數(shù)的功能。碼等功能外，還可用于實現(xiàn)各種邏輯函數(shù)的功能。3）原理分析：）原理分析：1）由圖得邏輯函數(shù)；）由圖得邏輯函數(shù)；2）化簡；）化簡；3）功能圖；）功能圖；表4.2.2 74138集成譯碼器功能表三、三、7442二一十進二一十進制譯碼器：制譯碼器：1、功能：將、功能：將BCD碼的碼的10組代碼翻譯成與十進組代碼翻譯成與十進制的制的10個數(shù)字符號對應個數(shù)字符號對應的輸出信號。的輸出

9、信號。2、該芯片共有、該芯片共有16條引條引線 ， 其 中線 ， 其 中 4 條 輸 入 線條 輸 入 線A3A。接收。接收8421碼；碼；10條輸出線條輸出線Y0Y9對應對應09十個字符，輸出低電平十個字符，輸出低電平有效，另外一條電源線有效，另外一條電源線和一條地線。和一條地線。四、七段顯示譯碼器：四、七段顯示譯碼器：1、數(shù)字顯示電路通常由：譯碼器、驅動器和顯示器等部分組、數(shù)字顯示電路通常由：譯碼器、驅動器和顯示器等部分組2、數(shù)碼的顯示方式有：、數(shù)碼的顯示方式有：1）字形重疊式：它是將不同字符的電極重疊起來，要顯示某字）字形重疊式：它是將不同字符的電極重疊起來，要顯示某字符，只須使相應的電

10、極發(fā)亮即可。符，只須使相應的電極發(fā)亮即可。2）分段式：數(shù)碼是由分布在同一平面上若干段發(fā)光的筆劃組成。）分段式：數(shù)碼是由分布在同一平面上若干段發(fā)光的筆劃組成。3）占陣式：它由一些按一定規(guī)律排列的可發(fā)）占陣式：它由一些按一定規(guī)律排列的可發(fā)光的點陣所組成，利用光點的不同組合顯示不光的點陣所組成，利用光點的不同組合顯示不同的數(shù)碼。同的數(shù)碼。3、分段式數(shù)碼管電路的主要特點：對應于某、分段式數(shù)碼管電路的主要特點：對應于某一組數(shù)碼，譯碼器應有確定的幾個輸出端有信一組數(shù)碼，譯碼器應有確定的幾個輸出端有信號輸出。號輸出。4、功能：將輸入代碼轉換成數(shù)字顯示器的驅、功能：將輸入代碼轉換成數(shù)字顯示器的驅動信號，使顯示

11、器顯示出與輸入代碼對應的數(shù)動信號，使顯示器顯示出與輸入代碼對應的數(shù)字。字。5、7448七段顯示譯碼器的分析：七段顯示譯碼器的分析：三、數(shù)據(jù)分配器（多路分配器）三、數(shù)據(jù)分配器（多路分配器）1、數(shù)據(jù)分配的功能：將一個數(shù)、數(shù)據(jù)分配的功能：將一個數(shù)據(jù)源來的數(shù)據(jù)根據(jù)需要送到多個據(jù)源來的數(shù)據(jù)根據(jù)需要送到多個不同的通道上去。不同的通道上去。2、數(shù)據(jù)分配器：實現(xiàn)數(shù)據(jù)分配、數(shù)據(jù)分配器：實現(xiàn)數(shù)據(jù)分配功能的邏輯電路稱為數(shù)據(jù)分配器。功能的邏輯電路稱為數(shù)據(jù)分配器。3、典型芯片：、典型芯片：3-8線譯碼器線譯碼器74138，7442等。等。4、應用：數(shù)據(jù)分配器除與多路、應用：數(shù)據(jù)分配器除與多路選擇器配合實現(xiàn)多路數(shù)據(jù)分時傳

12、選擇器配合實現(xiàn)多路數(shù)據(jù)分時傳送外，還可與計數(shù)器配合構成脈送外，還可與計數(shù)器配合構成脈沖分配器等。沖分配器等。4.3 數(shù)據(jù)選擇器（多路選擇器）數(shù)據(jù)選擇器（多路選擇器）一、數(shù)據(jù)選擇器的定義功能：一、數(shù)據(jù)選擇器的定義功能：1、數(shù)據(jù)選擇功能：是指經(jīng)過選擇，把多個通道的數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)選擇功能：是指經(jīng)過選擇，把多個通道的數(shù)據(jù)傳送到唯一的公共數(shù)據(jù)通道上去。對于一個具有傳送到唯一的公共數(shù)據(jù)通道上去。對于一個具有2n個輸個輸入入 和和1個輸出的多路選擇器，應有個輸出的多路選擇器，應有n個選擇變量。個選擇變量。2、數(shù)據(jù)選擇器：實現(xiàn)數(shù)據(jù)選擇功能的邏輯電路稼為數(shù)、數(shù)據(jù)選擇器：實現(xiàn)數(shù)據(jù)選擇功能的邏輯電路稼為數(shù)據(jù)選擇器。據(jù)選

13、擇器。3、4選選1數(shù)據(jù)選擇器工作原理：數(shù)據(jù)選擇器工作原理：輸入輸出使能地址GBAY10000X0011X01010D0 D1 D2 D3 表4.3.1 4選1數(shù)據(jù)選擇器功能表輸入輸出使能G選擇C B AY WHLLLLLLLL X X X L L L L L H L H L L H H H L L H L H H H L H H H L H D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7表4.3.2 74LS151的功能表0D1D2D3D4D5D6D7D二、集成電路數(shù)據(jù)選擇器：二、集成電路數(shù)據(jù)選擇器：1、74LS151集成電路數(shù)據(jù)選擇器的功能：集成電路數(shù)據(jù)選擇器的功能：2、數(shù)據(jù)選擇器的應用：、

14、數(shù)據(jù)選擇器的應用：1）邏輯函數(shù)產(chǎn)生器：）邏輯函數(shù)產(chǎn)生器：2）實現(xiàn)并行數(shù)據(jù)到串行數(shù)據(jù)的轉換：）實現(xiàn)并行數(shù)據(jù)到串行數(shù)據(jù)的轉換：4. 4 數(shù)值比較器數(shù)值比較器一、數(shù)值比較器的定義及功能：一、數(shù)值比較器的定義及功能：1、數(shù)值比較器就是對兩數(shù)、數(shù)值比較器就是對兩數(shù)A、B進行比較，比判斷其大小的進行比較，比判斷其大小的邏輯電路。邏輯電路。2、1位數(shù)比較器：步驟，真值表，邏輯表達式，邏輯電路。位數(shù)比較器：步驟，真值表，邏輯表達式，邏輯電路。3、2位數(shù)值比較器：位數(shù)值比較器：輸入輸出 A BFAB FAB FA=B 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1表表4.4.1

15、1位數(shù)值比較器真值表位數(shù)值比較器真值表圖4.4.1 1位數(shù)值比較器的邏輯圖二、集成數(shù)值比較器：二、集成數(shù)值比較器：1、集成數(shù)值比較器、集成數(shù)值比較器74LS85的功能：是的功能：是4位數(shù)比較器。位數(shù)比較器。2、數(shù)值比較器的位數(shù)擴展：、數(shù)值比較器的位數(shù)擴展：4.5 算術運算電路算術運算電路一、半加器和全加器：它們是完成一、半加器和全加器：它們是完成1位二進制數(shù)位二進制數(shù)相加的一種組合邏輯電路。相加的一種組合邏輯電路。1、半加器：、半加器：2、全加器：、全加器：二、多位數(shù)加法器：二、多位數(shù)加法器：1、串行進位加法器：、串行進位加法器：1）若有多位數(shù)相加，則可采用并行相加串行進位的方式）若有多位數(shù)相

16、加，則可采用并行相加串行進位的方式 來完成。來完成。2）串行進位：任）串行進位：任1位的加法運算必須在低位的加法運算必須在低1位的運算完成位的運算完成之后才能進行的進位方式。之后才能進行的進位方式。被加數(shù)A加數(shù)B和數(shù)S進位數(shù)C0011010101100001表表4.5.1 半加器真值表半加器真值表2、超前進位集成、超前進位集成4位加法器位加法器74LS83。進位信號只與變量進位信號只與變量Gi、Pi和和C-1有關，而有關，而C-1是向最低有效位進是向最低有效位進位的輸入信號，它與兩個加數(shù)是同時輸入的。變量位的輸入信號，它與兩個加數(shù)是同時輸入的。變量 Gi、Pi也也只與兩個加數(shù)有關，所以各位的進

17、位信號不再與相鄰低位的只與兩個加數(shù)有關，所以各位的進位信號不再與相鄰低位的進位信號有關，都可以由被加數(shù)、加數(shù)和最低位的進位輸入進位信號有關，都可以由被加數(shù)、加數(shù)和最低位的進位輸入C-1直接產(chǎn)生。這種進位方式也稱為超前進位。直接產(chǎn)生。這種進位方式也稱為超前進位。3、超前進位產(chǎn)生器、超前進位產(chǎn)生器74182。三、減法運算：三、減法運算：1、將減法運算變成加法運算：采用補碼法。、將減法運算變成加法運算：采用補碼法。四、帶符號數(shù)的代碼表示：四、帶符號數(shù)的代碼表示：1、符號數(shù)的真值：直接用正號、符號數(shù)的真值：直接用正號“+”和負號和負號“-”來表示符號的來表示符號的二進制數(shù)。二進制數(shù)。2、機器數(shù)：計算機

18、中使用的符號數(shù)。習慣用、機器數(shù)：計算機中使用的符號數(shù)。習慣用0表正，用表正，用1表負。表負。3、原碼：（符號、原碼：（符號數(shù)值表示）在以原碼形式表示的正數(shù)值表示）在以原碼形式表示的正數(shù)和負數(shù)中，第數(shù)和負數(shù)中，第1位表示符號位，對于正數(shù)，符號位記位表示符號位，對于正數(shù)，符號位記作作0，對于負數(shù)，符號位記作，對于負數(shù)，符號位記作1，其余各位表示數(shù)值部分。，其余各位表示數(shù)值部分。原碼的特性：原碼的特性：1）當）當N為正數(shù)時，為正數(shù)時，N原原和和N的區(qū)別只是增加一位用的區(qū)別只是增加一位用0表表示的符號位。由于在數(shù)的左邊增加一位示的符號位。由于在數(shù)的左邊增加一位0對該數(shù)的數(shù)值對該數(shù)的數(shù)值并無影響，所以并

19、無影響，所以N原原就是就是N本身。本身。2）當）當N為負數(shù)時，為負數(shù)時，N原原和和N的區(qū)別是增加一位用的區(qū)別是增加一位用1表示表示的符號位。的符號位。3）在原碼表示中，有兩種不同形式的零。即：）在原碼表示中，有兩種不同形式的零。即：+0原原=0.000，-0原原=1.000。4)N原原=N, 0 N 1。 N原原=1-N, - 1 N 04、反碼、反碼（對（對1的補數(shù)）：用反碼表示時，左邊第的補數(shù)）：用反碼表示時，左邊第1位也位也為符號位，符號位為為符號位，符號位為0代表正數(shù)，符號位為代表正數(shù)，符號位為1代表負數(shù)。代表負數(shù)。反碼的特性：反碼的特性：1）正數(shù)）正數(shù)N的反碼的反碼N反反與原碼與原碼

20、N原原相同。相同。2）對于負數(shù)）對于負數(shù)N，其反碼，其反碼N反反的符號位為的符號位為1，數(shù)值部分是將原，數(shù)值部分是將原碼數(shù)值按位變反。碼數(shù)值按位變反。3）在反碼表示中，）在反碼表示中，0的表示有兩種不同的形式，即的表示有兩種不同的形式，即+0 反反=0.000,-0=1.111。4）反碼的反碼就是原碼。）反碼的反碼就是原碼。N反反=N, 0 N 1。 N反反=(2-2m)+N, - 1 N 0，m為小數(shù)的位數(shù)。為小數(shù)的位數(shù)。5、補碼（對、補碼（對2的補數(shù)）：的補數(shù)）：補碼的特性：補碼的特性：1）正數(shù)）正數(shù)N的補碼的補碼N補補與原碼與原碼N原原和反碼和反碼N反反相同。相同。2）對于負數(shù)，補碼）對

21、于負數(shù)，補碼N補補的符號位為的符號位為1，其數(shù)值部分為反碼數(shù)，其數(shù)值部分為反碼數(shù)值加值加1。3）在補碼表示法中，）在補碼表示法中，0的表示形式是唯一的。的表示形式是唯一的。+0補補=0.000,-0=0.000。4）補碼的表示碼也是原碼。）補碼的表示碼也是原碼。N補補=N, 0 N 1。 N補補=2+N, - 1 N 0機器數(shù)的加、減運算：機器數(shù)的加、減運算：1、原碼的運算：原碼中的符號位僅用來表示數(shù)的正負，不、原碼的運算：原碼中的符號位僅用來表示數(shù)的正負，不參加運算，進行運算的只是數(shù)值部分。運算時，應先比較參加運算，進行運算的只是數(shù)值部分。運算時，應先比較符號，再進行運算。若兩數(shù)符號相同，則直接相加，符號符號，再進行運算。若兩數(shù)符號相同，則直接相加，符號不變；若兩數(shù)的符