組合邏輯電路()

組合邏輯電路()第一頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日4.3編碼器為了區(qū)分一系列不同的事物，將其中的每個(gè)事物用一個(gè)二值代碼表示，這就是編碼。其目的是為了便于運(yùn)算或處理、易于保密或識(shí)別等。例如在座各位同學(xué)的學(xué)號(hào)。實(shí)現(xiàn)編碼的數(shù)字電路稱為編碼器(Encoder)。編碼器是組合邏輯電路中的一種類型，雖然可以由邏輯門構(gòu)成，但已有中規(guī)模集成電路芯片。第二頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日4.3編碼器編碼器的邏輯功能是把輸入的每一個(gè)高、低電平信號(hào)編成一組對(duì)應(yīng)的代碼。針對(duì)二進(jìn)制編碼的組合電路稱為二進(jìn)制編碼器。而對(duì)十進(jìn)制數(shù)進(jìn)行編碼時(shí)常用BCD碼，與之相應(yīng)的編碼器稱為二-十進(jìn)制編碼器。

普通編碼器：任何時(shí)刻只允許輸入一個(gè)編碼信號(hào)，輸入有約束。優(yōu)先編碼器：允許多個(gè)輸入同時(shí)出現(xiàn)，但只對(duì)優(yōu)先級(jí)最高的信號(hào)進(jìn)行編碼。第三頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日4.3編碼器二進(jìn)制編碼器是編碼器中常見(jiàn)的一種，由于n位二進(jìn)制代碼有2n個(gè)取值組合，可以表示2n種信息，因此二進(jìn)制編碼器的輸入信號(hào)個(gè)數(shù)N與輸出二進(jìn)制數(shù)位數(shù)n的關(guān)系滿足N≤2n，故通常編碼器的輸入端比輸出端個(gè)數(shù)多。第四頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日4.3編碼器普通編碼器在編碼過(guò)程中要求在任何時(shí)刻只能對(duì)一個(gè)輸入信號(hào)進(jìn)行編碼，否則輸出將發(fā)生混亂。編碼器的輸出代碼可以是原碼形式，也可以是反碼形式，原碼指的是與十進(jìn)制數(shù)數(shù)值對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼，而把原碼各位值取反得到的碼稱為反碼。第五頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日【例4-4】A0A1A2A3A4A5A6A7Y2Y1Y01000000000001000000001001000000100001000001100001000100000001001010000001011000000001111第六頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日【例4-4】試用小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)一個(gè)輸入為低電平有效、輸出為反碼的3位二進(jìn)制編碼器。解：3位二進(jìn)制編碼器可以有8個(gè)輸入信號(hào)。設(shè)A0'

，A1'

，…，A7'分別為低電平有效的8個(gè)輸入信號(hào)；Y0、Y1和Y2為3位輸出代碼，其構(gòu)成的編碼表示為Y2

Y1

Y0。根據(jù)題意列出真值表如表4-3所示。第七頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日【例4-4】A0'A1'A2'A3'A4'A5'A6'A7'Y2Y1Y00111111111110111111110110111111011110111110011110111011111110110101111110100111111110000例4-4的真值表第八頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日【例4-4】由編碼真值表可知，在A0'~A7'的8個(gè)輸入編碼信號(hào)中，在同一個(gè)時(shí)刻只能對(duì)一個(gè)請(qǐng)求的信號(hào)進(jìn)行編碼，否則輸出的二進(jìn)制代碼會(huì)發(fā)生混亂，即A0'~A7'是相互排斥的。故輸出函數(shù)為取值為1的對(duì)應(yīng)輸入變量的邏輯值為0。由真值表寫出輸出函數(shù)表達(dá)式為Y0=(A0')'+(A2')'+(A4')'+(A6')'=(A0'A2'A4'A6')'

Y1=(A0')'+(A1')'+(A4')'+(A5')'=(A0'A1'A4'A5')'

Y2=(A0')'+(A1')'+(A2')'+(A3')'=(A0'A1'A2'A3')'由與非門組成的3位二進(jìn)制編碼器的邏輯電路圖如圖所示。第九頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日【例4-4】由與非門組成的3位二進(jìn)制編碼器的邏輯電路圖如圖所示。Y2Y1Y0A1'A2'A3'A4'A5'A6'A7'A0'第十頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日4.3.2二進(jìn)制優(yōu)先編碼器優(yōu)先編碼器（PriorityEncoder）電路中，允許在多個(gè)輸入端同時(shí)輸入有效編碼信號(hào)，但電路根據(jù)規(guī)定好的優(yōu)先順序，只選擇其中優(yōu)先級(jí)別最高的有效輸入信號(hào)進(jìn)行編碼。這種編碼器廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的中斷請(qǐng)求和數(shù)字控制的排隊(duì)邏輯電路中。第十一頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日4.3.2二進(jìn)制優(yōu)先編碼器如圖4-10為4線-2線優(yōu)先編碼器。4個(gè)輸入端A0~A3，其中A3具有最高優(yōu)先級(jí)別，A0的優(yōu)先級(jí)最低；若存在多個(gè)有效輸入，則輸出Y1、Y0為最高優(yōu)先級(jí)有效輸入的編碼；輸出使能EO為一標(biāo)志信號(hào)，當(dāng)沒(méi)有有效輸入時(shí)，EO輸出為低電平。

圖4-104線-2線優(yōu)先編碼器框圖第十二頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日4.3.2二進(jìn)制優(yōu)先編碼器4線-2線優(yōu)先編碼器的真值表如表4-4所示。A3A2A1A0Y1Y0EO00001×××01××001×0001000111101011001圖4-104線-2線優(yōu)先編碼器框圖第十三頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日4.3.2二進(jìn)制優(yōu)先編碼器中規(guī)模集成芯片74HC148是具有使能輸入和使能輸出功能的8線-3線優(yōu)先編碼器。其輸入為低電平有效，輸出編碼為反碼形式。圖4-11為74HC148的引腳排列圖。圖4-1174HC148的引腳圖第十四頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日74HC148的真值表輸入輸出EI'A0'A1'A2'A3'A4'A5'A6'A7'Y2Y1Y0GS'EO'1××××××××11111011111111111100×××××××0000010××××××01001010×××××011010010××××0111011010×××01111100010××011111101010×01111111100100111111111101第十五頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日第十六頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日74HC148的應(yīng)用編碼器的擴(kuò)展：用兩片74148優(yōu)先編碼器串行擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)的16線—4線優(yōu)先編碼器第十七頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日【例4-5】某醫(yī)院有4間病房，分別是一、二、三、四號(hào)病室，每室設(shè)有一個(gè)呼叫按鈕，同時(shí)在護(hù)士值班室對(duì)應(yīng)地裝有一、二、三、四號(hào)4個(gè)指示燈。假設(shè)這4個(gè)病室有輕重緩急之分，一號(hào)病室最優(yōu)先，其次為二號(hào)病室，四號(hào)病室最后。試用74HC148及必要的門電路設(shè)計(jì)滿足上述控制要求的邏輯電路，給出控制4個(gè)指示燈狀態(tài)的高、低電平信號(hào)。第十八頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日【例4-5】解：由命題可知，邏輯電路有4個(gè)輸入變量，4個(gè)輸出函數(shù)。假設(shè)4個(gè)輸入變量I0'、I1'、I2'和I3'分別對(duì)應(yīng)一、二、三、四號(hào)病室的呼叫按鈕電平，且規(guī)定0代表按鈕被按下，1表示沒(méi)被按下；4個(gè)輸出函數(shù)F0、F1、F2和F3分別對(duì)應(yīng)一、二、三、四號(hào)指示燈的信號(hào)，且規(guī)定燈亮用1表示，燈滅用0表示。第十九頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日【例4-5】解：將I0'、I1'、I2'和I3'分別對(duì)應(yīng)接到74HC148的A3~A0端，74HC148的編碼結(jié)果由Y2'Y1'Y0'端組合輸出，由于Y2'不變，只列出Y1'Y0'的編碼輸出與F0、F1、F2和F3的真值表。Y1'Y0'F0F1F2F3000110111000010000100001例4-5的邏輯電路圖第二十頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日4.3.3二-十進(jìn)制優(yōu)先編碼器二-十進(jìn)制編碼器是將代表十進(jìn)制數(shù)的10個(gè)輸入信號(hào)分別變成對(duì)應(yīng)的BCD代碼輸出的電路。圖4-1374HC147的引腳圖第二十一頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日4.3.3二-十進(jìn)制優(yōu)先編碼器表4-774HC147的真值表輸入輸出A1'A2'A3'A4'A5'A6'A7'A8'A9'Y3'Y2'Y1'Y0'1111111111111××××××××00110×××××××010111××××××0111000×××××01111001××××011111010×××0111111011××01111111100×0111111111010111111111110第二十二頁(yè)，共二十四頁(yè)，2022年，8月28日4.3.3二-十進(jìn)制優(yōu)先編碼器74HC147允許同時(shí)有多個(gè)輸入端送入編碼信號(hào)，且只對(duì)優(yōu)先級(jí)最高輸入的進(jìn)行編碼，其中