數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)4-3

數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院主講：余慶春Email：fishhead_516@126.com本章內(nèi)容第四章組合邏輯電路（1）組合邏輯電路的特點(diǎn)與表示方法（2）組合邏輯電路的分析方法與設(shè)計(jì)方法（3）各種數(shù)值比較器、譯碼器、編碼器、全加器、數(shù)據(jù)選擇器、數(shù)據(jù)分配器的邏輯功能與應(yīng)用(4)組合邏輯電路中的競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)問(wèn)題數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院第四章組合邏輯電路4.4常用組合邏輯電路數(shù)值比較器譯碼器多位加法器編碼器數(shù)據(jù)選擇器通用性強(qiáng)、兼容性好、功耗小、工作穩(wěn)定可靠數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院第四章組合邏輯電路4.4常用組合邏輯電路4.1.4編碼器（Encoder）編碼的概念

用數(shù)碼信號(hào)表示特定對(duì)象的過(guò)程稱為編碼，如運(yùn)動(dòng)員號(hào)碼、身份證號(hào)碼、漢字編碼等。

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的編碼：將輸入的每個(gè)高/低電平信號(hào)變成一個(gè)對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制代碼特點(diǎn)：n位二進(jìn)制符號(hào)可以表示2n種信息，稱為2n線-n線編碼器某種控制信息、符號(hào)等編碼二進(jìn)制代碼編碼器把每一輸入信號(hào)轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的編碼，這種組合邏輯電路稱為編碼器。數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院5輸出0100（4）典型編碼器示例：鍵盤(pán)或按鍵的編碼工作4.1.4編碼器（Encoder）數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院6編碼器：具有編碼功能的邏輯電路。編碼器的邏輯功能：能將每一組輸入信息變換為相應(yīng)二進(jìn)制的代碼輸出。如4線-2線編碼器：將輸入的4個(gè)狀態(tài)分別編成4個(gè)2位二進(jìn)制數(shù)碼輸出；如8-3編碼器：將輸入的8個(gè)狀態(tài)分別編成8個(gè)3位二進(jìn)制數(shù)碼輸出；如BCD編碼器：將10個(gè)輸入分別編成10個(gè)4位8421BCD碼輸出。特點(diǎn)：n位二進(jìn)制符號(hào)可以表示2n種信息，稱為2n線-n線編碼器4.1.4編碼器（Encoder）數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院有一鍵盤(pán)輸入電路，一共有8個(gè)按鍵，鍵按下時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)為高電平。編碼器的作用就是把每一個(gè)鍵信號(hào)轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的編碼（鍵碼）。編碼器K0VCCY2I0K7K1I7I1Y1Y0鍵碼第四章組合邏輯電路二進(jìn)制編碼器4.1.4編碼器（Encoder）數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院真值表：

I0

I1

I2

I3

I4

I5

I6

I7

Y2

Y1

Y0

1000000001000000001000000001000000001000000001000000001000000001

000001010011100101110111

假設(shè)任何時(shí)刻有且只有一個(gè)輸入信號(hào)有效邏輯表達(dá)式：第四章組合邏輯電路二進(jìn)制編碼器數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院以此類推：令代入Y2的表達(dá)式就得到：同理則滿足∴定理：若兩個(gè)邏輯變量X、Y同時(shí)滿足X+Y=1、XY=0，

則有X=Y。第四章組合邏輯電路二進(jìn)制編碼器數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院思考：當(dāng)有兩個(gè)輸入信號(hào)同時(shí)有效時(shí)，如I2和I4同時(shí)有效時(shí)，將出現(xiàn)什么情況？≥1Y2≥1Y0≥1Y1I1I2I3I4I5I6I7第四章組合邏輯電路二進(jìn)制編碼器4.1.4編碼器二進(jìn)制編碼器4.1.4編碼器（Encoder）數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院二－十進(jìn)制編碼器將0~9十個(gè)十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制代碼的電路。又稱十進(jìn)制編碼器。

輸入十進(jìn)制數(shù)輸出8421BCD碼ABCD

0123456789000000010010001101000101011001111000100110個(gè)輸入端8421編碼器4個(gè)輸出端B=“7”+“6”+“5”+“4”A=“9”+“8”C=“7”+“6”+“3”+“2”D=“9”+“7”+“5”+“3”+“1”教材采用非與非表達(dá)式，用與非門(mén)實(shí)現(xiàn)。二進(jìn)制編碼器和二——十進(jìn)制（BCD碼）編碼器均為普通編碼器。特點(diǎn)：任何時(shí)刻只允許輸入一個(gè)編碼信號(hào)。即輸入信號(hào)互斥。數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院優(yōu)先編碼器：對(duì)輸入信號(hào)規(guī)定不同的優(yōu)先級(jí)，當(dāng)有多個(gè)信號(hào)同時(shí)有效時(shí)，只對(duì)優(yōu)先級(jí)高的信號(hào)進(jìn)行編碼。第四章組合邏輯電路優(yōu)先編碼器—74LS148例如：優(yōu)先排隊(duì)電路。火車(chē)有特快、直快和慢車(chē)。它們進(jìn)出站的優(yōu)先次序是：特快、直快、慢車(chē)，同一時(shí)刻只能有一列車(chē)進(jìn)出。4.1.4編碼器（Encoder）數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院試用與非門(mén)和反相器設(shè)計(jì)一個(gè)優(yōu)先排隊(duì)電路。火車(chē)有特快、直快和慢車(chē)。它們進(jìn)出站的優(yōu)先次序是：特快、直快、慢車(chē)，同一時(shí)刻只能有一列車(chē)進(jìn)出。解：例4

當(dāng)特快A=1時(shí)，無(wú)論直快B，慢車(chē)C為何值，LA=1，LB=0LC=0；當(dāng)直快B=1，且A=0時(shí)，無(wú)論C為何值，LB=1，LA=0,LC=0；當(dāng)慢車(chē)C=1，且A=B=0時(shí)，LC=1，LA=0,LB=0。

3）根據(jù)題意，變換成與非形式ABC

LALBLC000

0001××

10001×

010001

001經(jīng)過(guò)邏輯抽象，可列真值表：2）寫(xiě)出邏輯表達(dá)式。1）由題意進(jìn)行邏輯抽象,設(shè)快車(chē)用A表示、直快用B表示、慢車(chē)用C表示；1表示該列車(chē)要進(jìn)出站，否則為0。數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院

4）畫(huà)出邏輯電路圖。4.1.4編碼器（Encoder）數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院集成優(yōu)先編碼器：8-3線優(yōu)先編碼器74LS148第四章組合邏輯電路優(yōu)先編碼器真值表000001010011100101110111×××××××0××××××01×××××011××××0111×××01111××011111×011111101111111

I0

I1

I2

I3

I4

I5

I6

I7

Y2Y1Y04.1.4編碼器（Encoder）數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院邏輯函數(shù)表達(dá)式

利用公式A+AB=A+B優(yōu)先編碼器數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院YS=I0I1…I7S

YEX=I0I1…I7S

S

使能輸入邏輯圖

1S&YEX&YSI0&&&≥1≥1≥1Y0Y2Y11111111111I2I3I4I1I7I6I5優(yōu)先編碼器—74LS148數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院簡(jiǎn)化邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)

國(guó)標(biāo)符號(hào)優(yōu)先編碼器數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院：輸入，低電平有效。：編碼輸出端：使能輸入端：使能輸出端，：擴(kuò)展輸出端，I0

I7

~Y2Y0~SS=0時(shí)，允許編碼；S＝1時(shí)，禁止編碼YSYEXYS=0,表示無(wú)輸入信號(hào)YEX=0，表示有輸入信號(hào)★★★★★引腳功能說(shuō)明

優(yōu)先編碼器數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院（1）單片使用，S端應(yīng)接地。

無(wú)編碼時(shí)YS=0；有編碼時(shí)YS=1。懸空

輸入信號(hào)編碼輸出優(yōu)先編碼器—74LS148的應(yīng)用第四章組合邏輯電路優(yōu)先編碼器數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院YS=1,1#

芯片停止工作，1#芯片輸出Y2Y1Y0=111將兩塊54LS148芯片級(jí)聯(lián)起來(lái)就可將輸入端擴(kuò)展為16個(gè)，組成16線－4線優(yōu)先編碼器．總輸出的最高位輸出，高電平有效ST=0允許工作IN8—IN15有輸入54LS148111

1

01001011如果IN15—IN8中無(wú)低電平，則2#芯片的YS=Y3=0，允許1#芯片工作，將對(duì)IN7—IN0中優(yōu)先權(quán)高的實(shí)行編碼1100101111011以此類推總的輸出標(biāo)志,時(shí)編碼器工作1110優(yōu)先編碼器數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院第四章組合邏輯電路4.1.5譯碼器（Decoder）譯碼譯碼器的分類：唯一地址譯碼器將一系列代碼轉(zhuǎn)換成與之對(duì)應(yīng)的有效信號(hào)。二進(jìn)制譯碼器二—十進(jìn)制譯碼器顯示譯碼器常見(jiàn)的唯一地址譯碼器：譯碼是編碼的逆過(guò)程，即將某個(gè)二進(jìn)制碼翻譯成特定的信號(hào)，即電路的某種狀態(tài)。譯碼器：具有譯碼功能的邏輯電路稱為譯碼器。數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院第四章組合邏輯電路4.1.5譯碼器（Decoder）二進(jìn)制譯碼器譯碼輸入：n位二進(jìn)制代碼譯碼輸出：m位輸出信號(hào)m=2n譯碼規(guī)則：對(duì)應(yīng)輸入的一組二進(jìn)制代碼有且僅有一個(gè)輸出端為有效電平，其余輸出端為相反電平數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院1）二進(jìn)制譯碼器結(jié)構(gòu)框圖當(dāng)使能輸入端EI為有效電平時(shí)，對(duì)應(yīng)每一組輸入代碼，只有其中一個(gè)輸出端為有效電平，其余輸出端則為相反電平。

n個(gè)輸入端1個(gè)使能輸入端EI2n個(gè)輸出端二進(jìn)制譯碼器數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院2）2線─4線譯碼器的邏輯電路輸入輸出EIABY0Y1Y2Y3H××HHHHLLLLHHHLLHHLHHLHLHHLHLHHHHHLY0 Y1Y2Y3真值表二進(jìn)制譯碼器數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院74LS138集成譯碼器3個(gè)輸入端3個(gè)控制端8個(gè)輸出端3)3線─8線譯碼器的邏輯電路數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院74138集成譯碼器功表能輸入輸出G1G2AG2BCBAY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7×H××××HHHHHHHH×XH×××HHHHHHHHL×××××HHHHHHHHHLLLLLLHHHHHHHHLLLLHHLHHHHHHHLLLHLHHLHHHHHHLLLHHHHHLHHHHHLLHLLHHHHLHHHHLLHLHHHHHHLHHHLLHHLHHHHHHLHHLLHHHHHHHHHHL一個(gè)3線–8線譯碼器能產(chǎn)生三變量函數(shù)的全部最小項(xiàng)。數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院如果將一邏輯函數(shù)的輸入變量加到譯碼器的譯碼輸入端，則譯碼輸出的每一個(gè)輸出端都對(duì)應(yīng)一個(gè)邏輯函數(shù)的最小項(xiàng)。

輸入變量m0CBAm1m2m3m4m5m6m7基于這一點(diǎn)用該器件能夠方便地實(shí)現(xiàn)三變量邏輯函數(shù)。74LS138集成譯碼器數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院74138工作條件：

G1=1，G2A=G2B=0例1用一個(gè)3線–8線譯碼器實(shí)現(xiàn)函數(shù)★集成譯碼器74138的應(yīng)用-實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院000100010110001101011111思考：為什么數(shù)據(jù)從G2A

輸入？

由總線來(lái)的數(shù)字信號(hào)輸送到不同的下級(jí)電路中去。

集成譯碼器74138的應(yīng)用-構(gòu)成的數(shù)據(jù)分配器

數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院數(shù)據(jù)分配器真值表如下表數(shù)據(jù)分配器通常用譯碼器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分配器集成譯碼器74138的應(yīng)用-構(gòu)成的數(shù)據(jù)分配器

010CBA當(dāng)ABC=010時(shí)，數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院輸入輸出A2A1A0Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7LLXXXXHHHHHHHHHLDLLLDHHHHHHHHLDLLHHDHHHHHHHLDLHLHHDHHHHHHLDLHHHHHDHHHHHLDHLLHHHHDHHHHLDHLHHHHHHDHHHLDHHLHHHHHHDHHLDHHHHHHHHHHD74HC138譯碼器作為數(shù)據(jù)分配器時(shí)的功能表集成譯碼器74138的應(yīng)用-構(gòu)成的數(shù)據(jù)分配器

數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院4線-10線譯碼器74LS4274LS42是一種二-十進(jìn)制譯碼器，其輸入是4位BCD碼，輸出是10個(gè)高、低電平信號(hào)。其真值表如右表：數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院74LS42是一種二-十進(jìn)制譯碼器，其輸入是4位BCD碼，輸出是10個(gè)高、低電平信號(hào)。其邏輯圖如右圖：4線-10線譯碼器74LS42數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院bcdfe顯示譯碼器（1）最常用的顯示器有：半導(dǎo)體發(fā)光二極管、熒光管顯示、液晶顯示和氣體放電顯示（等離子體顯示板）器。共陽(yáng)極顯示器共陰極顯示器顯示器分段布局圖ag數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院abcdfgabcdefg111111001100001101101e共陰極顯示器顯示譯碼器數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院集成電路顯示譯碼器74LS48邏輯圖4個(gè)輸入端3個(gè)控制端7個(gè)輸出端數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院7448功能框圖集成電路顯示譯碼器74LS48顯示譯碼器數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)湖南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院真值表

十進(jìn)制或功能輸入BI/RBO輸出字形LTRBIDCBAabcdefg011000011111110011×000110110000121×001011101101231×001111111001341×010010110011451×010111011011561×011010011111671×0111111100007