第四章常用組合邏輯功能器件

1、第四章常用組合邏輯功能器件引言引言MSI具有以下具有以下優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：（：（MSI與與SSI實(shí)現(xiàn)電路相比較）實(shí)現(xiàn)電路相比較） 1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小。）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小。 2）功耗低；）功耗低； 3）可靠性高；）可靠性高； 4）成本低；）成本低； 5）有利于設(shè)計(jì)和維修。）有利于設(shè)計(jì)和維修。 隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,在一個(gè)半導(dǎo)體芯片上集在一個(gè)半導(dǎo)體芯片上集成的電子元件數(shù)目越來(lái)越多成的電子元件數(shù)目越來(lái)越多,并按集成的電子元件數(shù)并按集成的電子元件數(shù)目的多少劃分為目的多少劃分為:SSI: 10門以下門以下/片片,每片含每片含100個(gè)元件以下。個(gè)元件以下。 MSI：13 99個(gè)門個(gè)門/片，每

2、片含片，每片含1000 10000個(gè)個(gè) 元件，每片少于元件，每片少于256位。位。 基于上述原因，使得基于上述原因，使得MSI電路在邏輯設(shè)計(jì)中的應(yīng)電路在邏輯設(shè)計(jì)中的應(yīng)用日益廣泛，而用日益廣泛，而SSI的設(shè)計(jì)只是在大規(guī)模集成電路難于的設(shè)計(jì)只是在大規(guī)模集成電路難于實(shí)現(xiàn)的邏輯功能或經(jīng)濟(jì)上不合算時(shí)，才采用實(shí)現(xiàn)的邏輯功能或經(jīng)濟(jì)上不合算時(shí)，才采用SSI電路來(lái)電路來(lái)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)。 通常，人們把通常，人們把MSI稱為稱為邏輯部件邏輯部件（或者稱為（或者稱為功能功能模塊模塊）。其原因在于）。其原因在于MSI能完成一些獨(dú)立的邏輯功能。能完成一些獨(dú)立的邏輯功能。對(duì)于對(duì)于MSI，要求掌握好以下二點(diǎn)要求掌握好以下二點(diǎn)：（

3、1）IC的功能；的功能；（2）IC的設(shè)計(jì)方法。的設(shè)計(jì)方法。4.1 編碼器編碼器 將有特定含義的輸入信號(hào)編成不同代碼輸出的將有特定含義的輸入信號(hào)編成不同代碼輸出的組合邏輯電路，稱為組合邏輯電路，稱為編碼器編碼器。主要介紹的內(nèi)容有：主要介紹的內(nèi)容有：編碼器編碼器譯碼器譯碼器數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器比較器比較器加法器加法器奇偶校驗(yàn)器奇偶校驗(yàn)器二進(jìn)制編碼器二進(jìn)制編碼器 I0 I7 ：輸入信號(hào)：輸入信號(hào); A B C：輸出信號(hào)：輸出信號(hào) 。 稱為稱為8/3編碼器。編碼器。 2）根據(jù)真值表可寫出）根據(jù)真值表可寫出A B C的表達(dá)式的表達(dá)式：1）列真值表）列真值表 由真值表可知由真值表可知:輸入輸入信號(hào)為信號(hào)為

4、8位位,它應(yīng)有它應(yīng)有28=256個(gè)狀態(tài)個(gè)狀態(tài),但實(shí)際上但實(shí)際上則只用則只用8種狀態(tài)種狀態(tài),其余的其余的248個(gè)狀態(tài)為個(gè)狀態(tài)為約束項(xiàng)約束項(xiàng)，利用約束項(xiàng)進(jìn)行化簡(jiǎn)就利用約束項(xiàng)進(jìn)行化簡(jiǎn)就可獲得可獲得A B C的最簡(jiǎn)的最簡(jiǎn)“與與-或或”式。式。優(yōu)先編碼器優(yōu)先編碼器8/3優(yōu)先編碼器優(yōu)先編碼器,典型芯片典型芯片74148。（P129） 根據(jù)以上分析，我們可知普通二進(jìn)制編根據(jù)以上分析，我們可知普通二進(jìn)制編碼器具有一個(gè)碼器具有一個(gè)缺點(diǎn)缺點(diǎn)：八個(gè)輸入信號(hào)：八個(gè)輸入信號(hào)不允許同不允許同時(shí)出現(xiàn)二個(gè)以上的時(shí)出現(xiàn)二個(gè)以上的“1”，如出現(xiàn)二個(gè)以上的，如出現(xiàn)二個(gè)以上的輸入信號(hào)，電路就會(huì)輸入信號(hào)，電路就會(huì)出錯(cuò)出錯(cuò)。為克服這個(gè)缺

5、點(diǎn)，。為克服這個(gè)缺點(diǎn)，下面介紹優(yōu)先編碼器。下面介紹優(yōu)先編碼器。 74148除除YEN端外各輸入端、輸出端都是端外各輸入端、輸出端都是低電平低電平有效。有效。8/3線優(yōu)先編碼器線優(yōu)先編碼器74148功能表功能表分析：分析：74148的功能的功能 EN=1，編碼器，編碼器禁止工作禁止工作。EN=0，編碼器，編碼器工作工作。表示沒(méi)有請(qǐng)求信號(hào)。表示沒(méi)有請(qǐng)求信號(hào)。表示輸出無(wú)效。表示輸出無(wú)效。表示輸出有效。表示輸出有效。強(qiáng)調(diào)：強(qiáng)調(diào)：YEN=0 ,YEX=1 （不工作不工作）輸出無(wú)效。）輸出無(wú)效。YEN=1，YEX=0 正常編碼，輸出取決于正常編碼，輸出取決于 I0I7所對(duì)應(yīng)的編碼。所對(duì)應(yīng)的編碼。有兩種情有

6、兩種情況，可以況，可以用用YEN和和YEX的不同的不同狀態(tài)加以狀態(tài)加以區(qū)分。區(qū)分。74148的功能擴(kuò)展的功能擴(kuò)展（必須掌握的內(nèi)容）（必須掌握的內(nèi)容）8/3線擴(kuò)展為線擴(kuò)展為16/4線優(yōu)先編碼器線優(yōu)先編碼器(1)管腳分析管腳分析輸入輸入: I0 I7 (1) , I8 I15 (2)EN(2)作為總的作為總的16/4的的EN輸入輸入使能端使能端,低電平有效。低電平有效。輸出輸出：（2）列真值表）列真值表（功能表）（功能表）(3) 工作原理工作原理（表示沒(méi)有請(qǐng)求信號(hào)）（表示沒(méi)有請(qǐng)求信號(hào)）的輸出由對(duì)應(yīng)的的輸出由對(duì)應(yīng)的的輸入所對(duì)應(yīng)的編碼所決定。的輸入所對(duì)應(yīng)的編碼所決定。例如：例如：(1)片正常進(jìn)行編碼片

7、正常進(jìn)行編碼的輸出由對(duì)應(yīng)的的輸出由對(duì)應(yīng)的的輸入所對(duì)應(yīng)的編碼所決定。的輸入所對(duì)應(yīng)的編碼所決定。(2)片沒(méi)有請(qǐng)求信號(hào)。片沒(méi)有請(qǐng)求信號(hào)。例：例：二二十進(jìn)制優(yōu)先編碼器十進(jìn)制優(yōu)先編碼器(典型芯片為典型芯片為74147)(1)管腳管腳(2)功能表功能表強(qiáng)調(diào)強(qiáng)調(diào):是對(duì)是對(duì)有效輸入線的下標(biāo)進(jìn)有效輸入線的下標(biāo)進(jìn)行行8421BCD編碼編碼,并并以反碼輸出。二以反碼輸出。二十十進(jìn)制編碼器中每一個(gè)進(jìn)制編碼器中每一個(gè)十進(jìn)制數(shù)字獨(dú)立編碼，十進(jìn)制數(shù)字獨(dú)立編碼，無(wú)需擴(kuò)展編碼位數(shù)。無(wú)需擴(kuò)展編碼位數(shù)。因此，它沒(méi)有擴(kuò)展功因此，它沒(méi)有擴(kuò)展功能的使能端。能的使能端。4.2 譯碼器譯碼器/數(shù)據(jù)分配器數(shù)據(jù)分配器譯碼器的譯碼器的用途用途：

8、譯碼器是編碼器的逆過(guò)程譯碼器是編碼器的逆過(guò)程,它是將二進(jìn)制碼或它是將二進(jìn)制碼或BCD碼譯成控制電平。而實(shí)現(xiàn)這種功能的電路就稱碼譯成控制電平。而實(shí)現(xiàn)這種功能的電路就稱為為譯碼器譯碼器。用途用途1：a g電平（控制電平），點(diǎn)亮顯示器電平（控制電平），點(diǎn)亮顯示器。用途用途2:在計(jì)算機(jī)中作為地址譯碼器在計(jì)算機(jī)中作為地址譯碼器(指高位指高位)。用途用途3:作為數(shù)據(jù)分配器作為數(shù)據(jù)分配器2/4譯碼器譯碼器(1)分析分析A1 A0:輸入端輸入端(地址端地址端);EN:輸入使能端輸入使能端,低電平有效低電平有效;Y3Y0:輸出端輸出端,低電平有效。低電平有效。典型芯片為典型芯片為74139是雙是雙2/4線譯碼器

9、。線譯碼器。(芯片工作芯片工作)1. 3/8線譯碼器線譯碼器（典型芯片（典型芯片74138）A2A0:三個(gè)地址輸入端。三個(gè)地址輸入端。使能端的作用：使能端的作用：擴(kuò)展地址輸入端（即：功能擴(kuò)展）；擴(kuò)展地址輸入端（即：功能擴(kuò)展）；設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)分配器。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)分配器。Y0Y7：八個(gè)輸出端，低電八個(gè)輸出端，低電平有效。平有效。E1 E2A E2B：使能端。使能端。它們之間的關(guān)系：它們之間的關(guān)系：(芯片不工作芯片不工作)(芯片不工作芯片不工作)(芯片工作芯片工作)應(yīng)用應(yīng)用 （1）功能擴(kuò)展）功能擴(kuò)展用兩個(gè)用兩個(gè)2/4譯碼器擴(kuò)展為譯碼器擴(kuò)展為3/8譯碼器。譯碼器。強(qiáng)調(diào)強(qiáng)調(diào): 2/4譯碼器和譯碼器和3/8譯碼器均

10、設(shè)有使能端。使能端譯碼器均設(shè)有使能端。使能端它不僅可以控制譯碼器是否工作，還可以作為它不僅可以控制譯碼器是否工作，還可以作為邏輯邏輯擴(kuò)展擴(kuò)展和和功能擴(kuò)展功能擴(kuò)展之用。之用。擴(kuò)展方法擴(kuò)展方法：利用利用2/4線譯碼器的使能端。線譯碼器的使能端。分析它的工作原理分析它的工作原理: 用兩個(gè)用兩個(gè)3/8譯碼器擴(kuò)展為譯碼器擴(kuò)展為4/16譯碼器譯碼器擴(kuò)展方法擴(kuò)展方法:利用使能端。利用使能端。1）A3= 0 時(shí)，時(shí)，I片片工作工作，II片片禁止禁止。2）A3= 1 時(shí)，時(shí)，I片片禁止禁止，II片片工作工作。功能表：功能表：4/16方框圖：方框圖：(2) 數(shù)據(jù)分配器數(shù)據(jù)分配器討論討論: D接使能接使能端端1)當(dāng)

11、當(dāng)D=0時(shí)時(shí),譯碼器工作譯碼器工作,按按AB地址地址Y0Y3分別輸分別輸出出0。2）當(dāng)）當(dāng)D= 1時(shí)，譯碼器不工作，時(shí)，譯碼器不工作， Y0Y3全為全為“1”，可以看成按地址將數(shù)據(jù)可以看成按地址將數(shù)據(jù)“1”分配至數(shù)據(jù)輸出端。分配至數(shù)據(jù)輸出端。實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)例如：例如： 用用3/8線譯碼器實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)。線譯碼器實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)。 二進(jìn)制譯碼器是一種完全的最小項(xiàng)譯碼器，每個(gè)二進(jìn)制譯碼器是一種完全的最小項(xiàng)譯碼器，每個(gè)譯碼器輸出端譯碼器輸出端Yi= mi。因此，一個(gè)函數(shù)可用一個(gè)譯碼。因此，一個(gè)函數(shù)可用一個(gè)譯碼器加一個(gè)與非門實(shí)現(xiàn)。器加一個(gè)與非門實(shí)現(xiàn)。例例2:實(shí)現(xiàn)三輸出函數(shù)實(shí)現(xiàn)三輸出函數(shù)F2利用反函

12、數(shù)實(shí)現(xiàn)利用反函數(shù)實(shí)現(xiàn),即即:F3利用反函數(shù)實(shí)現(xiàn)利用反函數(shù)實(shí)現(xiàn),即即:例例3:電路如圖所示電路如圖所示,試寫出試寫出F1 F2的最小項(xiàng)表達(dá)式。的最小項(xiàng)表達(dá)式。例例4:已知已知:F(A,B,C,D)=A C D+ACD ,用一片用一片74138 譯碼器和少量的門實(shí)現(xiàn)它的邏輯函數(shù)。譯碼器和少量的門實(shí)現(xiàn)它的邏輯函數(shù)。2. 二二十進(jìn)制譯碼器十進(jìn)制譯碼器（典型芯片：典型芯片：7442）A3A0：輸入：輸入8421BCD碼碼由于由于7442芯片是芯片是8421BCD碼譯碼器，所以碼譯碼器，所以它沒(méi)有使能端。它沒(méi)有使能端。當(dāng)當(dāng)A3A0=10101111時(shí)，時(shí)， （偽碼）（偽碼）Y0 Y9 ：輸出全為：輸出全為

13、“1”。表表4.2.7 二二十進(jìn)制譯碼器十進(jìn)制譯碼器7442的功能表的功能表3. 數(shù)字顯示譯碼器數(shù)字顯示譯碼器(7段顯示譯碼器段顯示譯碼器)(1)半導(dǎo)體數(shù)碼管半導(dǎo)體數(shù)碼管(C391E共陰極共陰極)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):工作電壓低工作電壓低 體積小體積小 壽命長(zhǎng)壽命長(zhǎng) 可靠性高?？煽啃愿摺Ｈ秉c(diǎn)：缺點(diǎn)：工作電流比較大，每一段的工作電流在工作電流比較大，每一段的工作電流在10mA左右。左右。 半導(dǎo)體數(shù)碼管根據(jù)二極管的連接不同分為共陰半導(dǎo)體數(shù)碼管根據(jù)二極管的連接不同分為共陰 共陽(yáng)兩種。如下圖所示：共陽(yáng)兩種。如下圖所示：液晶顯示器：用于計(jì)算器液晶顯示器：用于計(jì)算器 電子手表電子手表 電子詞典等。電子詞典等。(2)

14、BCD 七段顯示譯碼器七段顯示譯碼器(典型芯片典型芯片7448)A3A0：8421BCD輸入端。輸入端。 YaYg：七段輸出端。：七段輸出端。簡(jiǎn)化符號(hào)簡(jiǎn)化符號(hào) 下面給出下面給出7448的的015十六個(gè)十六個(gè)字符顯示字符顯示 :015十六個(gè)字符顯示十六個(gè)字符顯示表表4.2.4 7448功能表功能表討論討論: 設(shè)置這個(gè)狀態(tài)的目的是為了能把不希望顯設(shè)置這個(gè)狀態(tài)的目的是為了能把不希望顯示的零熄滅掉。示的零熄滅掉。例如：電子鐘例如：電子鐘有滅零控制的有滅零控制的8位數(shù)碼顯示系統(tǒng)位數(shù)碼顯示系統(tǒng)整數(shù)部分高位接整數(shù)部分高位接“0”, 低位低位“1”。小數(shù)部分高位接小數(shù)部分高位接“1”，低位，低位“0”。用用7

15、448驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)BS201A的連接方法的連接方法123456ABCD654321DCBAT itleN um berR evisionSizeBD ate:18-Feb-2002Sheet of File:C :Program FilesD esign E xplorer 99 SE L ibraryY angH engX inM yD esign.ddbD raw n B y: Y Y Y Y Y Y YAAAR B ILTB I/R B O01abcdefg74482A3abcdefgvccBS201AAAAA101231K7 (3)動(dòng)態(tài)顯示動(dòng)態(tài)顯示(補(bǔ)充內(nèi)容補(bǔ)充內(nèi)容)工作原理工作原理:上面

16、介紹了動(dòng)態(tài)顯示電路。上面介紹了動(dòng)態(tài)顯示電路。當(dāng)頻率當(dāng)頻率f=1HZ時(shí)時(shí)當(dāng)頻率當(dāng)頻率f=100HZ時(shí)時(shí)MUX:稱為多路選擇器或多路開(kāi)關(guān)。稱為多路選擇器或多路開(kāi)關(guān)。作用：作用：從多個(gè)輸入數(shù)據(jù)中選擇其中一個(gè)送至輸出端從多個(gè)輸入數(shù)據(jù)中選擇其中一個(gè)送至輸出端常用的典型芯片：常用的典型芯片：74157（二選一），（二選一）， 74153（四選一），（四選一）， 74151（八選一）。（八選一）。4.3 數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器1 四選一數(shù)據(jù)選擇器四選一數(shù)據(jù)選擇器（1）管腳介紹）管腳介紹D0 D3：輸入端；：輸入端； Y：輸出端；：輸出端；A1A0：地址端，對(duì)于不：地址端，對(duì)于不同的二進(jìn)制地址輸入，同的二進(jìn)制地

17、址輸入，可按地址選擇可按地址選擇D0 D3中中的一個(gè)數(shù)據(jù)輸出。的一個(gè)數(shù)據(jù)輸出。EN：使能端，低電平有使能端，低電平有效效（2）功能表）功能表（3）工作原理）工作原理 EN=1，禁止工作，禁止工作，Y=0。 EN=1，工作，工作， 典型芯片典型芯片:74153為雙四選一為雙四選一MUX。注意：兩個(gè)四選公共用注意：兩個(gè)四選公共用 地址線（地址線（A1 A0 ）。2 八選一數(shù)據(jù)選擇器（八選一數(shù)據(jù)選擇器（74LS151）（1）管腳介紹）管腳介紹 D0 D7：輸入端；：輸入端；Y：輸出端；：輸出端； A2A1A0：地址端；：地址端；EN：使能端。：使能端。（2）真值表）真值表3 應(yīng)用應(yīng)用（1）功能擴(kuò)展）

18、功能擴(kuò)展 利用端口少的器件的使能端擴(kuò)展成一利用端口少的器件的使能端擴(kuò)展成一個(gè)端口多的個(gè)端口多的MUX。 用四選一實(shí)現(xiàn)八選一用四選一實(shí)現(xiàn)八選一功能表：功能表：用用5片四選一實(shí)現(xiàn)十六選一片四選一實(shí)現(xiàn)十六選一（樹(shù)狀型）（樹(shù)狀型）電路圖：電路圖：功能表：功能表：八選一實(shí)現(xiàn)三十二選一八選一實(shí)現(xiàn)三十二選一方法有兩種：方法有兩種：1）用一片）用一片2/4譯碼器，譯碼器，4片片8選選1， 一個(gè)或門。一個(gè)或門。 2）用樹(shù)狀型實(shí)現(xiàn)，用一片）用樹(shù)狀型實(shí)現(xiàn)，用一片4選選1， 4片片8選選1 （電路圖省略）（電路圖省略） （2）實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)）實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)MUX的卡諾圖的卡諾圖 由卡諾圖可以看出由卡諾圖可以看出Di 相當(dāng)

19、于一個(gè)函數(shù)的函相當(dāng)于一個(gè)函數(shù)的函數(shù)值數(shù)值,Di不同不同,函數(shù)也不同。因此，可以用數(shù)據(jù)函數(shù)也不同。因此，可以用數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)函數(shù)發(fā)生器。選擇器實(shí)現(xiàn)函數(shù)發(fā)生器。例一：例一： F=m（7，6，4）強(qiáng)調(diào)：強(qiáng)調(diào)：地址順序問(wèn)題。地址順序問(wèn)題。 MUX是一個(gè)單輸出電路，因此要實(shí)現(xiàn)是一個(gè)單輸出電路，因此要實(shí)現(xiàn)多輸出函數(shù)，必須用多個(gè)多輸出函數(shù)，必須用多個(gè)MUX實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)。 根據(jù)以上的分析和設(shè)計(jì)舉例根據(jù)以上的分析和設(shè)計(jì)舉例,可以看出可以看出,MUX的地址輸入端數(shù)目與組合邏輯函數(shù)的輸入端相等。的地址輸入端數(shù)目與組合邏輯函數(shù)的輸入端相等。即：即：m=n。 m表示表示 函數(shù)的輸入端，函數(shù)的輸入端，n 表示表示MUX的地

20、址的地址輸入端數(shù)目。輸入端數(shù)目。下面對(duì)以下幾種情況進(jìn)行討論。下面對(duì)以下幾種情況進(jìn)行討論。m=n;（前面以討論，不再解釋）（前面以討論，不再解釋）mn; (重點(diǎn)討論的問(wèn)題重點(diǎn)討論的問(wèn)題)確定確定Di的值有兩種方法：的值有兩種方法：代數(shù)法代數(shù)法 和和 幾何法幾何法。1）代數(shù)法）代數(shù)法 用邏輯代數(shù)的公式，求出（用邏輯代數(shù)的公式，求出（mn)個(gè)個(gè)Di值。值。例一：用例一：用4選一選一MUX實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)F。則則4選選1數(shù)據(jù)選擇器，數(shù)據(jù)選擇器，令令 F=Y，則則 AA1 ，BA0，D0=C，D1=C，D2=C，D3=1。2）幾何法）幾何法（降維圖）（降維圖） 若若m=n用卡諾圖描述函數(shù)用卡諾圖描述函數(shù),通常圖

21、中填寫通常圖中填寫“0” “1”和和“”沒(méi)有別的符號(hào)。沒(méi)有別的符號(hào)。 但是，若但是，若mn，用卡諾圖描述函數(shù)，這時(shí)圖中填，用卡諾圖描述函數(shù)，這時(shí)圖中填寫除寫除“0” “1”和和“”外，還可以填寫外，還可以填寫變量或表達(dá)式變量或表達(dá)式，對(duì)于這種卡諾圖我們常稱它為對(duì)于這種卡諾圖我們常稱它為降維圖降維圖。例一：用一片例一：用一片74153實(shí)現(xiàn)一位全加器。實(shí)現(xiàn)一位全加器。例二：分別用一片例二：分別用一片74151和和1/2 74153實(shí)現(xiàn)函數(shù)實(shí)現(xiàn)函數(shù)解解： （1）填寫卡諾圖）填寫卡諾圖降降D123456ABCD654321DCBAT itleNum berR evisionSizeBDate:19-F

22、eb-2002Sheet of File:C :Program FilesDesign E xplorer 99 SE L ibraryYangHengXinM yDesign.ddbDrawn B y: D D D D013412 D74151 D A A A20 E N Y567DDVCCABCF1D（2）降一維）降一維用用74151實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)123456ABCD654321DCBAT itleNum berR evisionSizeBDate:19-Feb-2002Sheet of File:C :Program FilesDesign E xplorer 99 SE L ibraryYa

23、ngHengXinM yDesign.ddbDrawn B y: YAADE NDD012301D7415312_AB111CDF（3）降二維）降二維用用1/2 74153實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)。=D+C4.4 數(shù)值比較器數(shù)值比較器一位二進(jìn)制數(shù)值比較器一位二進(jìn)制數(shù)值比較器討論：討論：A和和B相比較的情況有三種可能相比較的情況有三種可能 在一些數(shù)字系統(tǒng)中在一些數(shù)字系統(tǒng)中,經(jīng)常要求比較兩個(gè)數(shù)字的大小。經(jīng)常要求比較兩個(gè)數(shù)字的大小。為完成這一功能所設(shè)計(jì)的這種電路稱為為完成這一功能所設(shè)計(jì)的這種電路稱為數(shù)值比較器數(shù)值比較器。功能表：功能表：用與非門實(shí)現(xiàn)，并且低電平有效。用與非門實(shí)現(xiàn)，并且低電平有效。集成數(shù)值比較器集成

24、數(shù)值比較器（典型芯片（典型芯片74LS85）（1）管腳介紹）管腳介紹 A3 A0 和和 B3 B0 ： 4位二進(jìn)制數(shù)；位二進(jìn)制數(shù)； FAB FA=B FAB)i （A=B)i （AB)i三個(gè)級(jí)聯(lián)輸入端。三個(gè)級(jí)聯(lián)輸入端。（2）功能表）功能表單單塊塊或或多多塊塊串串聯(lián)聯(lián)時(shí)時(shí)的的功功能能表表多塊多塊并聯(lián)并聯(lián)時(shí)的時(shí)的功能功能表表單塊單塊或多或多塊串塊串聯(lián)時(shí)聯(lián)時(shí)的功的功能表能表（3）工作原理）工作原理 A3 B3，則可直接得出比較結(jié)果。，則可直接得出比較結(jié)果。 A3 B3 ，F(xiàn)AB = 1 ， FA=B = FAB = 0 ； A3 B3 ，F(xiàn)AB = 0 ； 由功能表可以看出進(jìn)行數(shù)據(jù)比較時(shí)，先比較最高

25、由功能表可以看出進(jìn)行數(shù)據(jù)比較時(shí)，先比較最高位，最高位相等再比較次高位，依次類推。位，最高位相等再比較次高位，依次類推。 A3= B3 ，再比較低位，再比較低位A2 B2，依次類推。，依次類推。 A3 A0 = B3 B0 ，看級(jí)聯(lián)輸入，看級(jí)聯(lián)輸入 （AB)i （A=B)i （AB)i。a) 單片單片（連接）（連接）（AB)i= 0 ，（，（A=B)i = 1 ，（，（AB)i = 0表示單片比較器（表示單片比較器（AB)i （A=B)i （AB)i 不起作用。不起作用。b)多片連接多片連接（擴(kuò)展比較位數(shù)）（擴(kuò)展比較位數(shù)）例如：用兩片例如：用兩片7485可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)八位二進(jìn)制數(shù)的大小比可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)八

26、位二進(jìn)制數(shù)的大小比較。實(shí)現(xiàn)的方法有兩種：較。實(shí)現(xiàn)的方法有兩種：1）串聯(lián)比較方式）串聯(lián)比較方式兩片兩片7485比較兩個(gè)八位二進(jìn)制數(shù)比較兩個(gè)八位二進(jìn)制數(shù) 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：串聯(lián)方式的比較位數(shù)的擴(kuò)展，在比較位：串聯(lián)方式的比較位數(shù)的擴(kuò)展，在比較位數(shù)較多時(shí)，延遲較大，工作速度慢。為提高速數(shù)較多時(shí)，延遲較大，工作速度慢。為提高速度，減少延遲可采用并聯(lián)方式。度，減少延遲可采用并聯(lián)方式。2）并聯(lián)比較方式）并聯(lián)比較方式用五片用五片7485構(gòu)成兩個(gè)十六進(jìn)制數(shù)比較器。構(gòu)成兩個(gè)十六進(jìn)制數(shù)比較器。工作原理分析工作原理分析 管腳連接管腳連接 原理分析原理分析 并聯(lián)方式比較兩個(gè)十六位二進(jìn)制數(shù)并聯(lián)方式比較兩個(gè)十六位二進(jìn)制數(shù) 五位比較

27、器五位比較器強(qiáng)調(diào)強(qiáng)調(diào)：對(duì)于：對(duì)于5位比較器的實(shí)現(xiàn)，主要考慮在（位比較器的實(shí)現(xiàn)，主要考慮在（AB)i （A=B)i （AB ， FA=B ， FA4時(shí)，時(shí)， A3A2A1A0+1。 要實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，可將設(shè)計(jì)分解為兩步：要實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，可將設(shè)計(jì)分解為兩步：1）進(jìn)行比較；）進(jìn)行比較；（2）因?yàn)椋┮驗(yàn)?4283進(jìn)行的是二進(jìn)制數(shù)求和，而并非進(jìn)行的是二進(jìn)制數(shù)求和，而并非8421BCD求和。這樣電路就存在一個(gè)調(diào)整問(wèn)題求和。這樣電路就存在一個(gè)調(diào)整問(wèn)題（即：（即：十進(jìn)制調(diào)整）十進(jìn)制調(diào)整）。即：二進(jìn)制數(shù)：即：二進(jìn)制數(shù)：0000 1111； 8421BCD： 0000 1001， 1010 1111為非法碼。為非法

28、碼。因此，當(dāng)和因此，當(dāng)和10時(shí)，要加較正時(shí)，要加較正項(xiàng)項(xiàng)0110。正確顯示為：。正確顯示為：0001 0000。2）加）加1。作用作用：當(dāng)當(dāng)a3a2 a1a04時(shí)，對(duì)整數(shù)部分加時(shí)，對(duì)整數(shù)部分加1。在該數(shù)在該數(shù)A3A2A1A0a3a2 a1a09.5 時(shí)，時(shí)， 要對(duì)整數(shù)部分加要對(duì)整數(shù)部分加0110。（進(jìn)行十進(jìn)制調(diào)整）（進(jìn)行十進(jìn)制調(diào)整）討論：討論：1） a3a2 a1a0B）= 0，CI= 0， A3A2A1A0=0000， COS3S2S1S0= A3A2A1A0+A3A2A1A0+CI =A3A2A1A0+0000+0=A3A2A1A02） a3a2 a1a04 ， F（AB）= 1，CI=

29、1， A3A2A1A0= ？ A3A2A1A0 9 A3A2A1A0= 0000COS3S2S1S0= A3A2A1A0 + A3A2A1A0 +CI= A3A2A1A0 +1 A3A2A1A0= 9 A3A2A1A0= 0110 CI=1 COS3S2S1S0= A3A2A1A0 + A3A2A1A0 +CI =A3A2A1A0 + 0110+1例例2：二進(jìn)制加法：二進(jìn)制加法/減法器減法器 在計(jì)算機(jī)中在計(jì)算機(jī)中CPU的核心部件為的核心部件為ALU（運(yùn)算部件），（運(yùn)算部件），它在實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制加它在實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制加/減運(yùn)算時(shí)，不可能用一套加法器和減運(yùn)算時(shí)，不可能用一套加法器和一套減法器。為節(jié)省一套減法

30、器。為節(jié)省ALU的資源所有的算術(shù)運(yùn)算只用的資源所有的算術(shù)運(yùn)算只用一套加法器來(lái)完成。對(duì)于減法而言它采用一套加法器來(lái)完成。對(duì)于減法而言它采用被減數(shù)被減數(shù)+減數(shù)減數(shù)的補(bǔ)碼的補(bǔ)碼來(lái)完成。下面給出加來(lái)完成。下面給出加/減器。減器。M=0 ，做二進(jìn)制加法（稱為，做二進(jìn)制加法（稱為串行串行或或行波行波）。）。M=1 ， 做二進(jìn)制減法，做二進(jìn)制減法， 例例3:十進(jìn)制加法器十進(jìn)制加法器BCD碼加法運(yùn)算的修正規(guī)則碼加法運(yùn)算的修正規(guī)則:若兩個(gè)若兩個(gè)BCD碼相加之和等于或小于碼相加之和等于或小于(1001)2,即十進(jìn)制即十進(jìn)制的的9,不需要修正。不需要修正。 A+B = COS3S2S1S0 (1001)2= (9)

31、10 ,不需要修正。不需要修正。(1)10+(8)10= (9)102）若相加之和在）若相加之和在10 15 之間，本位還要進(jìn)行加之間，本位還要進(jìn)行加6修正，修正，而進(jìn)位是在進(jìn)行加而進(jìn)位是在進(jìn)行加6修正時(shí)產(chǎn)生的。修正時(shí)產(chǎn)生的。 10 A + B = COS3S2S1S0 15 ，需要修正，需要修正+6。3）若相加之和在）若相加之和在16 18之間，向高位的進(jìn)位會(huì)在相之間，向高位的進(jìn)位會(huì)在相加過(guò)程中給出，對(duì)本位也需要進(jìn)行加加過(guò)程中給出，對(duì)本位也需要進(jìn)行加6修正。修正。 第四章第四章 小結(jié)小結(jié)本章主要介紹二部分內(nèi)容本章主要介紹二部分內(nèi)容:*奇偶校驗(yàn)器奇偶校驗(yàn)器1 奇偶校驗(yàn)電路奇偶校驗(yàn)電路利用異或門可進(jìn)行奇偶校驗(yàn)。利用異或門可進(jìn)行奇偶校驗(yàn)。異或門：異或門：F=P1 P2 在數(shù)字通信或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，二進(jìn)制信息在傳輸在數(shù)字通信或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，二進(jìn)制信息在傳輸中可能會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)（中可能會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)（“1”變?yōu)樽優(yōu)椤?”，或，或“0”變?yōu)樽優(yōu)椤?”）。為了檢驗(yàn)和糾正這種差錯(cuò)，常用的方法是采）。為了檢驗(yàn)和糾正這種差錯(cuò)，常用的方法是采用用奇偶校驗(yàn)器奇偶校驗(yàn)器。擴(kuò)展擴(kuò)展：n個(gè)輸入經(jīng)異或門運(yùn)算個(gè)輸入經(jīng)異或門運(yùn)算下面以奇校驗(yàn)為例來(lái)進(jìn)行下面以奇校驗(yàn)為例來(lái)進(jìn)行討論：討論：發(fā)送端發(fā)送端奇校驗(yàn)位：奇校驗(yàn)位： P = P1 P2 P3 校驗(yàn)碼產(chǎn)生電路校驗(yàn)碼產(chǎn)生電路當(dāng)當(dāng)F=P1 P2 P3 Pn時(shí)，時(shí)，