數(shù)電課件第二篇第3章(5-1)

1、集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程LDC集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程2003 2004學(xué)年第學(xué)年第1學(xué)期學(xué)期自動(dòng)化自動(dòng)化(控制系控制系) 01010103班班集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程LDC第二篇第二篇 數(shù)字電路和系統(tǒng)數(shù)字電路和系統(tǒng)第三章第三章 組合邏輯電路組合邏輯電路集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程LDC第三章第三章 組合邏輯電路組合邏輯電路組合邏輯電路在任何時(shí)刻的輸出輸出狀態(tài)狀態(tài)（結(jié)果結(jié)果），只決定于該時(shí)刻的輸入取值。一旦輸入取值確定后，輸出結(jié)果就可以確定。電路可以是多個(gè)輸入，多個(gè)輸出；也可以是多輸入單輸出。可用邏輯函數(shù)關(guān)系式表示：常見的組合邏輯電路

2、很多：二進(jìn)制數(shù)的四則運(yùn)算電路、編碼電路、譯碼電路譯碼電路、奇偶校驗(yàn)電路、數(shù)據(jù)分配器和數(shù)據(jù)選擇器等。),(11000nXXXfY),(11011nmmXXXfY集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程LDC2.3.1 編碼器編碼器2.3.2 譯碼器譯碼器2.3.3 數(shù)值比較器數(shù)值比較器2.3.4 二進(jìn)制加法器二進(jìn)制加法器2.3.5 數(shù)據(jù)分配器和數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)分配器和數(shù)據(jù)選擇器2.3.6 奇偶校驗(yàn)器奇偶校驗(yàn)器2.3.7 用可編程邏輯器件設(shè)計(jì)組合邏輯電路用可編程邏輯器件設(shè)計(jì)組合邏輯電路第三章第三章 組合邏輯電路組合邏輯電路集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程LDC2.3.1 編碼器編碼器編碼器是

3、將一個(gè)特定對(duì)象變換成一組二進(jìn)制碼的電路一、基本編碼器例如，將八個(gè)開關(guān)量，分別編制成三位二進(jìn)制碼，稱為8線3線編碼器。電路由多發(fā)射極管和若干開關(guān)組成。如當(dāng)開關(guān)W5閉合時(shí)，T5管導(dǎo)電，其它管子截止，輸出Y2Y1Y0=101; W3閉合時(shí)，T3導(dǎo)電，其它管子截止，輸出Y2Y1Y0=011。集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程LDC8線-3線編碼器的真值表：76542WWWWY76321WWWWY75310WWWWY可見，編碼器電路的基本結(jié)構(gòu)是一個(gè)或或門結(jié)構(gòu)?；揪幋a器的輸入只能有一個(gè)對(duì)象有效編 碼 輸 入編碼輸出W0W1W2W3W4W5W6W7Y2Y1Y010000000000010000000

4、01001000000100001000001100001000100000001001010000001011000000001111由真值表可得：集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程LDCY1位的或門結(jié)構(gòu)位的或門結(jié)構(gòu)等效的二極管或門電路76321WWWWY集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程LDC組合電路的分析方法組合電路的分析方法： （1）寫出每一個(gè)輸出的邏輯函數(shù)表達(dá)式； （2）在給定各個(gè)變量的取值后，列出真值表； （3）最后確定電路的邏輯功能。待編碼的特定對(duì)象和輸出的某一組代碼之間為一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，但又不能同時(shí)輸入二個(gè)或二個(gè)以上的特定對(duì)象，否則，會(huì)發(fā)生編碼混亂。集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教

5、程集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程LDC二、中規(guī)模集成編碼器二、中規(guī)模集成編碼器1. 二進(jìn)制編碼器二進(jìn)制編碼器將2n個(gè)特定對(duì)象編制成n位二進(jìn)制代碼的一種組合邏輯電路。它在數(shù)字系統(tǒng)中應(yīng)用的非常普遍，例如：4線-2線（4/2）編碼器，8線-3線（8/3）編碼器，16線-4線（16/4）編碼器等。W1W0W2n-1二進(jìn)制編碼器Y0Y1Yn-1集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程LDC2. 二二十進(jìn)制編碼器十進(jìn)制編碼器將十進(jìn)制的09十個(gè)數(shù)字，用一組4位的二-十進(jìn)制代碼（BCD碼）表示3. 優(yōu)先編碼器優(yōu)先編碼器這種編碼器允許同時(shí)輸入二個(gè)或二個(gè)以上的輸入信號(hào)，但編碼器只對(duì)其中優(yōu)先權(quán)最高的待編碼對(duì)象實(shí)施編碼。編碼對(duì)

6、象的優(yōu)先權(quán)高低可以在設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)先規(guī)定。集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程LDCBCD碼優(yōu)先編碼器 74LS147輸入：W0、W1、W9代表十進(jìn)制的十個(gè)數(shù)，“0”表示有輸入，“1”表示無輸入。輸出：Y3、Y2、Y1、Y0表示輸出四位代碼，并用反碼表示。優(yōu)先權(quán)：采用大數(shù)優(yōu)先的原則，即W9優(yōu)先權(quán)最高，W0優(yōu)先權(quán)最低。集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程LDC編 碼 輸 入BCD碼輸出11111111101111111111110 111011111110 11011111110 1100111110 101111110 10101110 1001110 100010 01110 01109W

7、8W7W6W5W4W3W2W1W0W0Y1Y2Y3Y根據(jù)邏輯功能列出真值表：二-十進(jìn)制優(yōu)先編碼器電路的設(shè)計(jì)983WWY899893WWWWWY集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程LDC983WWY7896895894897654892)()(WWWWWWWWWWWWWWWWWWY67245345891)(WWWWWWWWWWY91246346567890)(WWWWWWWWWWWWWY從真值表可以得到邏輯函數(shù)表達(dá)式：899893WWWWWY集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程LDC由上述邏輯函數(shù)畫出邏輯電路圖：集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程LDC組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法組合邏輯

8、電路的設(shè)計(jì)方法：（1）根據(jù)題意或給定功能找出輸入 和輸出的邏輯變量（2）列出真值表（3）求出各個(gè)輸出的最簡(jiǎn)“與-或”表 達(dá)式（通常用卡諾圖法簡(jiǎn)化）（4）用規(guī)定的邏輯門畫出整個(gè)邏輯 電路圖集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程LDC2.3.2 譯碼器譯碼器譯碼是編碼的逆過程。即：將二進(jìn)制代碼所代表的特定對(duì)象還原出來的電路一、二進(jìn)制基本譯碼器電路的輸入是n位二進(jìn)制代碼，輸出為2n 種特定對(duì)象。如2/4、3/8、4/16等譯碼器。根據(jù)還原（翻譯）對(duì)象的不同，分為二進(jìn)制譯碼器（變量譯碼器）和二-十進(jìn)制譯碼器（碼制變換譯碼器、顯示譯碼器）集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程LDC以2線-4線譯碼電

9、路為例： 是譯碼還是不譯碼的。當(dāng) =0時(shí)，各輸出邏輯函數(shù)式為：ENEN010011012013 AAYAAYAAYAAY給予使能控制端以及輸入變量的各種取值后，可得到各輸出的結(jié)果，以真值表方式表示集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程LDC由上可知：一組代碼和輸出對(duì)象具有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，每一個(gè)輸出的邏輯函數(shù)是一個(gè)最小項(xiàng)（這一結(jié)論后面有用）。譯碼器電路符號(hào)真值表EN1A0A3Y2Y1Y0Y使能輸 入輸 出111110001110001110101010110110111集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程LDC二、中規(guī)模集成譯碼器二、中規(guī)模集成譯碼器1. 集成二進(jìn)制譯碼器集成二進(jìn)制譯碼器種

10、類很多，主要有2/4，3/8，4/16等譯碼器 3線線-8線譯碼器線譯碼器 74LS138集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程LDC01111111111011011111101101110111111010111101111001011111011111001111110110100111111101100011111111000001111111111111111110輸 出輸 入2A1A0ACBSTST AST0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y74LS138 真值表集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程LDC 雙2線-4線譯碼器 74LS139集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程

11、LDC 二進(jìn)制譯碼器的擴(kuò)展例如采用的工作方式可將兩片3線-8線譯碼器擴(kuò)展為4線-16線譯碼器。當(dāng)A3A2A1A0為0000 0111時(shí)，片使能，片禁止，輸出為Y0Y7； 當(dāng)A3A2A1A0為1000 1111時(shí)，片禁止，片使能，輸出為Y8Y15。 集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程LDC另一種方案是采用的方法，例如用3片雙2線-4線譯碼器擴(kuò)展為4線-16線譯碼器第一級(jí)第二級(jí)集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程LDC2. 二-十進(jìn)制譯碼器將輸入BCD碼翻譯成十進(jìn)制數(shù)碼的組合邏輯電路，所以，又稱顯示譯碼器（譯碼后的結(jié)果能用顯示器顯示出來）、碼制變換譯碼器多種。顯示器簡(jiǎn)介顯示器簡(jiǎn)介顯示器分

12、為點(diǎn)陣式和分段式兩種（也可按器件分為半導(dǎo)體和液晶兩類）集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程LDC 點(diǎn)陣式顯示器點(diǎn)陣式顯示器要點(diǎn)亮某一個(gè)字形時(shí)，只要點(diǎn)亮這些字形的點(diǎn)就行。一般由發(fā)光二極管等矩陣組成，常用于廣告、車站等場(chǎng)合。 分段顯示器分段顯示器它可以是液晶分段式和半導(dǎo)體分段式（LED數(shù)碼管）兩種。集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程LDC LED顯示器它由7段（不含小數(shù)點(diǎn)） 、8段（含小數(shù)點(diǎn)）兩種，每一段就是一只發(fā)光二極管。又分為共陽極和共陰極結(jié)構(gòu)。共陽極共陽極共陰極共陰極公共電極a bcdefgh公共電極集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程LDC要點(diǎn)亮某一段時(shí)，只需給該段加一個(gè)信號(hào)

13、即可“0”R接VCC=5V共陽極共陽極“1”R接地共陰極共陰極顯示字型時(shí)的基本筆劃集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程LDC 分段式液晶顯示器（分段式液晶顯示器（LCD） 使用日益普遍 功耗極微 工作電壓低（25V） 顯示清晰、體積小、壽命長(zhǎng) 缺點(diǎn)是響應(yīng)速度慢（10200ms）結(jié)構(gòu)電路符號(hào)集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程LDC 二-十進(jìn)制譯碼器設(shè)計(jì)舉例【例2.3.1】試用非門和或非門設(shè)計(jì)一個(gè)8421BCD碼輸入的驅(qū)動(dòng)七段半導(dǎo)體數(shù)碼管（共陰極）的二-十進(jìn)制譯碼器。解：解：由于顯示器為七段半導(dǎo)體數(shù)碼管，所以譯碼器的輸出為七個(gè)輸出，四位BCD 碼輸入，設(shè)計(jì)電路如下框圖所示：二-十進(jìn)制 譯

14、碼器agDCBA由于LED是共陰極，所以譯碼器輸出應(yīng)為高電平才能點(diǎn)亮某段發(fā)光二極管?？闪谐稣嬷当恚杭呻娮蛹夹g(shù)基礎(chǔ)教程集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程LDC911011111001811111110001700001111110611111010110511011011010411001100010310011111100210110110100100001101000001111110000gfedcbaABCD字形輸出對(duì)應(yīng)段亮暗輸入8421代碼二十進(jìn)制譯碼器真值表公共電極a bcdefgh公共電極集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程LDC用卡諾圖化簡(jiǎn)，得出七段的邏輯函數(shù)式，由于用或非門且驅(qū)動(dòng)共陰極

15、，所以用包圍“0”格，求或與式的最簡(jiǎn)原函數(shù)。以a段為例：ABCDABCABCDABCa)(同理可得其它各段的函數(shù)式同理可得其它各段的函數(shù)式ABCDABCa1111101101DCBAa00000101111011 10集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程LDCABCDABCABCABCDABCABCd)()(BCABCAe)(ACDBCABACDBCABf)()(ABCBCDABCBCDg)(ABCABCABCABCb)(ABCcABCDABCABCDABCa)(集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程LDC從邏輯式可以計(jì)算出需要或非門的個(gè)數(shù)，畫出該設(shè)計(jì)電路如圖所示：集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程集

16、成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程LDC 74LS247集成譯碼器 A3A0是四位8421BCD碼輸入端 YaYg是集電極開路門結(jié)構(gòu),為低電平輸出,適用于七段共陽極數(shù)碼管。 另外還有三個(gè)測(cè)試和控制端集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程LDCLT燈測(cè)試控制端：低電平有效，LT=0時(shí)，不管A3 A0狀態(tài)如何， YaYg輸出都為低電平，共陽極七段數(shù)碼都能點(diǎn)亮。不測(cè)試時(shí)，LT置“1”。BI/RBO滅燈輸入/滅零輸出控制端： BI=0為滅燈輸入，不管A3 A0狀態(tài)如何， YaYg輸出都為高電平，把共陽的七段數(shù)碼管熄滅。作為滅零輸出端用時(shí)，可以作為下一位的滅零輸入。正常時(shí)應(yīng)置高電平。RBI滅零輸入端： 用來將不必顯示

17、的零熄滅掉，它與RBO配合使用。如有一個(gè)8位數(shù)碼顯示，整數(shù)部分5位，小數(shù)部分3位，在顯示16 . 8這個(gè)數(shù)字時(shí)將呈現(xiàn)00016 . 800字樣，如將前后多余零滅掉，則更加明了醒目。集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程LDC滅零輸入RBI和滅零輸出RBO連接如圖：RBI RBORBI RBORBI RBORBI RBORBI RBORBO RBIRBO RBIRBO RBI數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管“1”“1”“1”小數(shù)點(diǎn)小數(shù)點(diǎn)集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程LDC 液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)液晶顯示器LCD的驅(qū)動(dòng)比LED顯示器要復(fù)雜一些。因?yàn)橐壕щ姌O之間不允許長(zhǎng)時(shí)間地加

18、直流電壓，否則電極會(huì)因電解而損壞。因此，液晶要求用交流電壓驅(qū)動(dòng)（直流分量應(yīng)小于100mV）。異或門驅(qū)動(dòng)一段液晶A為為0時(shí)，液晶不顯示；時(shí)，液晶不顯示；A為為1時(shí)，液晶顯示。時(shí)，液晶顯示。集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程LDC C306集成譯碼器集成譯碼器 BCD碼輸入 驅(qū)動(dòng)七段液晶顯示集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程LDC3. 譯碼器應(yīng)用舉例譯碼器應(yīng)用舉例由于譯碼器的每一個(gè)輸出就是一個(gè)最小項(xiàng)，而任何一個(gè)輸出函數(shù)都可以表示為最小項(xiàng)之和表達(dá)式。所以，譯碼器配上適當(dāng)?shù)倪壿嬮T電路就可實(shí)現(xiàn)各種組合電路?！纠吭囉?/8譯碼器設(shè)計(jì)一個(gè)能判別四位二進(jìn)制碼中1的位數(shù)是奇數(shù)還是偶數(shù)的奇偶識(shí)別電

19、路?？捎门c非和與或非兩種門電路。解：解：令四位二進(jìn)制碼為A3A2A1A0，輸出YOD表示1的位數(shù)為奇數(shù)奇數(shù)，YE表示為偶數(shù)偶數(shù)。則卡諾圖為：集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程LDC1010110100101010A3A2A1A000000101111011 10圖中1方格表示奇數(shù)，0格為偶數(shù)。所以結(jié)合1格得到Y(jié)OD函數(shù)，結(jié)合0格得YE函數(shù)。)()()()(653037421301201201201230120120120123YYYYAYYYYAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAYOD)()()()(65303742130120120120123612012012012

20、3YYYYAYYYYAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAYE集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程LDC其電路如圖所示：)()(6530374213YYYYAYYYYAYOD)()(6530374213YYYYAYYYYAYE集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程LDC2.3.3 數(shù)值比較器數(shù)值比較器數(shù)值比較器用來比較二個(gè)數(shù)據(jù)的大、小、是否相等，它經(jīng)常用在邏輯判斷，執(zhí)行程序的跳轉(zhuǎn)路經(jīng)或執(zhí)行何種操作等場(chǎng)合。分為串行比較器和并行比較器。一、1位并行數(shù)值比較器10011001010101010000比較結(jié)果輸出比較輸入iAiBBALBALBALCiBiAiLiEiGi一位比較器框圖一位比較器框圖集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程LDCiiBABALiiBABALiiiiBABABAL三個(gè)輸出函數(shù)表達(dá)式為：由函數(shù)式畫出電路圖：10011001010101010000比較結(jié)果輸出比較輸入iAiBBALBALBAL集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程LDC二、多位數(shù)值比較器二、多位數(shù)值比