數(shù)字電子技術(shù)組合邏輯電路

數(shù)字電子技術(shù)組合邏輯電路第1頁(yè)/共95頁(yè)第3章組合邏輯電路本章要點(diǎn)組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)編碼器及應(yīng)用譯碼器及應(yīng)用加法器及應(yīng)用數(shù)據(jù)選擇器及應(yīng)用第2頁(yè)/共95頁(yè)3.1組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)

組合邏輯電路可以有一個(gè)或多個(gè)輸入端，也可以有一個(gè)或多個(gè)輸出端。組合邏輯電路分析是指根據(jù)已知的邏輯電路，找出輸出與輸入之間的邏輯關(guān)系，進(jìn)而判斷其邏輯功能。組合邏輯電路設(shè)計(jì)是指根據(jù)給定的邏輯功能要求，找出用最少的邏輯門(mén)來(lái)實(shí)現(xiàn)該邏輯功能的電路。第3頁(yè)/共95頁(yè)3.1.1任務(wù)描述1.按圖3.1所示連接電路，檢查無(wú)誤后接通電源。

圖3.13人表決演示電路

第4頁(yè)/共95頁(yè)3.1.1任務(wù)描述2.閉合1個(gè)開(kāi)關(guān)，觀察發(fā)光二極管的發(fā)光情況，記錄觀察到的結(jié)果。

3.閉合2個(gè)開(kāi)關(guān)，觀察發(fā)光二極管的發(fā)光情況，記錄觀察到的結(jié)果。

4.閉合3個(gè)開(kāi)關(guān)，觀察發(fā)光二極管的發(fā)光情況，記錄觀察到的結(jié)果。將每次操作觀察到的發(fā)光二極管發(fā)光情況記錄于表3.1。第5頁(yè)/共95頁(yè)3.1.1任務(wù)描述

圖3.2所示是2個(gè)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，觀察到的現(xiàn)象。圖3.2閉合2個(gè)開(kāi)關(guān)時(shí)觀察到的現(xiàn)象第6頁(yè)/共95頁(yè)3.1.2組合邏輯電路的分析1.分析方法通常組合邏輯電路的分析，按下述四個(gè)步驟進(jìn)行。第一步，根據(jù)給定的邏輯電路，寫(xiě)出邏輯函數(shù)表達(dá)式。其方法是：把電路分為若干級(jí)，逐級(jí)寫(xiě)出邏輯表達(dá)式，然后寫(xiě)出電路輸出與輸入之間的邏輯函數(shù)表達(dá)式。第二步，對(duì)得到的邏輯函數(shù)表達(dá)式進(jìn)行化簡(jiǎn)。其方法是：根據(jù)邏輯函數(shù)表達(dá)式的具體情況，綜合應(yīng)用公式化簡(jiǎn)法進(jìn)行化簡(jiǎn)。第三步，列真值表。其方法是：把各種可能的輸入取值組合代入簡(jiǎn)化的邏輯函數(shù)表達(dá)式中，算出輸出值。如果有n個(gè)輸入信號(hào)，真值表應(yīng)有2n種取值組合。第四步，判斷邏輯電路的邏輯功能。其方法是：根據(jù)真值表進(jìn)行推理判斷。在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)邏輯電路很復(fù)雜時(shí)，一般難以用簡(jiǎn)明扼要的文字來(lái)歸納其邏輯功能，這時(shí)就用真值表來(lái)描述其邏輯功能。第7頁(yè)/共95頁(yè)3.1.2組合邏輯電路的分析2.分析舉例

【例3.1】試分析圖3.1所示電路的邏輯功能。

解：畫(huà)出圖3.1所示電路的邏輯圖如圖3.4所示。圖3.4例3.1的邏輯圖

第8頁(yè)/共95頁(yè)3.1.2組合邏輯電路的分析

（1）根據(jù)圖3.4所示寫(xiě)邏輯函數(shù)表達(dá)式。

K=

L=

M=

Y=（2）化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)。

Y==S1S2+S2S3+S1S3

第9頁(yè)/共95頁(yè)3.1.2組合邏輯電路的分析

（3）列真值表，如表3.2所示。

第10頁(yè)/共95頁(yè)3.1.2組合邏輯電路的分析

（4）由真值表可知：只有當(dāng)輸入S1、S2、S3中有兩個(gè)以上為1時(shí)，輸出Y才為1。如果由3個(gè)人每人操作一只開(kāi)關(guān)，合上開(kāi)關(guān)時(shí)S值取1，表示同意，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí)S值為0，表示不同意；輸出Y為1時(shí)，表示多數(shù)同意，輸出Y為0時(shí)，表示多數(shù)不同意。則：只有兩個(gè)人以上合上開(kāi)關(guān)時(shí)，輸出Y才為1，表示多數(shù)同意。因此，該電路可以作為3人表決器。第11頁(yè)/共95頁(yè)3.1.3組合邏輯電路的設(shè)計(jì)

1.設(shè)計(jì)方法通常組合邏輯電路的設(shè)計(jì)按下述四個(gè)步驟進(jìn)行。第一步，列真值表。其方法是：根據(jù)給定的實(shí)際邏輯問(wèn)題，確定哪些是輸入量、哪些是輸出量，理清它們之間的邏輯關(guān)系；然后，對(duì)輸入量賦值，列出真值表。第二步，寫(xiě)邏輯函數(shù)表達(dá)式。其方法是：根據(jù)真值表寫(xiě)出邏輯函數(shù)表達(dá)式。第三步，化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)。第四步，畫(huà)出邏輯圖。

第12頁(yè)/共95頁(yè)3.1.3組合邏輯電路的設(shè)計(jì)2.設(shè)計(jì)舉例

【例3.2】試設(shè)計(jì)舉重裁判表決器。裁判規(guī)則為：設(shè)一個(gè)主裁判和兩個(gè)副裁判，只有當(dāng)主裁判和至少一個(gè)副裁判判明舉重成功時(shí)，運(yùn)動(dòng)員的試舉才“成功”。

分析：本例有3名裁判，因此所設(shè)計(jì)的電路應(yīng)有3個(gè)輸入邏輯變量，主裁判A和兩名副裁判B、C。舉重過(guò)程中，杠鈴?fù)耆e上的裁決由每位裁判按下自己面前的按鈕來(lái)確定。按下按鈕時(shí)，輸入邏輯變量取值為1；不按按鈕時(shí)，輸入邏輯變量取值為0。運(yùn)動(dòng)員試舉是否成功，由輸出邏輯變量Y控制的指示燈來(lái)顯示。Y輸出為1，指示燈亮，表示試舉成功；Y輸出為0，指示燈不亮，表示試舉不成功。第13頁(yè)/共95頁(yè)3.1.3組合邏輯電路的設(shè)計(jì)

解：（1）列真值表。根據(jù)題意列出真值表如表3.3所示。第14頁(yè)/共95頁(yè)3.1.3組合邏輯電路的設(shè)計(jì)

（2）寫(xiě)邏輯函數(shù)表達(dá)式。根據(jù)真值表寫(xiě)出邏輯函數(shù)表達(dá)式為

（3）化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)。第15頁(yè)/共95頁(yè)3.1.3組合邏輯電路的設(shè)計(jì)（4）畫(huà)邏輯圖。根據(jù)化簡(jiǎn)后的邏輯函數(shù)表達(dá)式，畫(huà)出的邏輯圖如圖3.6所示。圖3.6例3.2的邏輯圖第16頁(yè)/共95頁(yè)3.1.3組合邏輯電路的設(shè)計(jì)

用與非門(mén)實(shí)現(xiàn)的邏輯圖如圖3.7所示。

圖3.7用與非門(mén)實(shí)現(xiàn)的舉重裁判表決器邏輯圖第17頁(yè)/共95頁(yè)3.1.3組合邏輯電路的設(shè)計(jì)

舉重裁決器制作電路，如圖3.8所示。

圖3.8舉重裁判表決器制作電路

第18頁(yè)/共95頁(yè)3.2編碼器及應(yīng)用

在數(shù)字電路中，通常把編碼后的二進(jìn)制數(shù)稱(chēng)為代碼。根據(jù)編碼規(guī)則的不同，常用的有二進(jìn)制代碼、二-十進(jìn)制代碼等。編碼器是指能夠?qū)崿F(xiàn)編碼功能的組合邏輯電路。能夠?qū)崿F(xiàn)二進(jìn)制編碼功能的組合邏輯電路稱(chēng)為二進(jìn)制編碼器，能夠?qū)崿F(xiàn)二-十進(jìn)制編碼功能的組合邏輯電路稱(chēng)為二-十進(jìn)制編碼器。第19頁(yè)/共95頁(yè)3.2.1任務(wù)描述

1.按圖3.9所示連接電路，檢查無(wú)誤后接通電源。圖3.9二進(jìn)制編碼演示電路

第20頁(yè)/共95頁(yè)3.2.1任務(wù)描述2.閉合開(kāi)關(guān)SR時(shí)，觀察發(fā)光二極管的發(fā)光情況，記錄觀察到的結(jié)果。

3.閉合開(kāi)關(guān)SY時(shí)，觀察發(fā)光二極管的發(fā)光情況，記錄觀察到的結(jié)果。

4.閉合開(kāi)關(guān)SG時(shí)，觀察發(fā)光二極管的發(fā)光情況，記錄觀察到的結(jié)果。每次操作只能閉合一只開(kāi)關(guān)，在某只開(kāi)關(guān)閉合前，必須確保其他開(kāi)關(guān)是斷開(kāi)的。將觀察到的發(fā)光二極管發(fā)光情況記錄于表3.4。第21頁(yè)/共95頁(yè)3.2.1任務(wù)描述

圖3.10所示是開(kāi)關(guān)SY閉合時(shí)，觀察到的現(xiàn)象。

圖3.10閉合開(kāi)關(guān)SY時(shí)觀察到的現(xiàn)象

第22頁(yè)/共95頁(yè)3.2.2二進(jìn)制編碼器1.編碼器的基本功能二進(jìn)制編碼真值表如表3.5所示。表中，無(wú)輸入指沒(méi)有開(kāi)關(guān)閉合，此時(shí)輸出的代碼為“00”。第23頁(yè)/共95頁(yè)3.2.2二進(jìn)制編碼器

由于每次操作只有一個(gè)輸入信號(hào)，即輸入IR、IY、IG具有互斥性，根據(jù)表3.5，將輸出變量取值為1對(duì)應(yīng)的輸入變量相加，可得輸出Y1、Y0與輸入IR、IY、IG之間的邏輯關(guān)系表達(dá)式如下。Y0=IR+IGY1=IY+IG對(duì)Y1、Y0兩次取非，得這2個(gè)表達(dá)式是搭建圖3.9所示電路的依據(jù)。第24頁(yè)/共95頁(yè)3.2.2二進(jìn)制編碼器

一般而言，n位編碼器可以對(duì)2n個(gè)輸入信號(hào)進(jìn)行編碼，即編碼器有2n個(gè)輸入、n個(gè)輸出。圖3.11所示是3位二進(jìn)制編碼器示意圖，可以對(duì)8個(gè)輸入信號(hào)進(jìn)行編碼。由于有8個(gè)輸入、3個(gè)輸出，通常稱(chēng)其為8線-3線編碼器。圖3.113位二進(jìn)制編碼器示意圖第25頁(yè)/共95頁(yè)3.2.2二進(jìn)制編碼器

8線-3線編碼器編碼真值表如表3.6所示。第26頁(yè)/共95頁(yè)3.2.2二進(jìn)制編碼器2.優(yōu)先編碼器在演示過(guò)程中，要求每次只能閉合一只開(kāi)關(guān)，并且在某只開(kāi)關(guān)閉合前必須保證其他開(kāi)關(guān)是斷開(kāi)的。這種要求給實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)了很大的不便。為了方便使用，通常給輸入信號(hào)排定一個(gè)優(yōu)先順序，當(dāng)同時(shí)有幾個(gè)信號(hào)輸入時(shí)，編碼器只對(duì)優(yōu)先級(jí)高的信號(hào)進(jìn)行編碼。例如，若排定I7～I(xiàn)0的優(yōu)先順序是I7最高、I6次之，依此類(lèi)推，I0最低，則表3.6所示的8線-3線編碼真值表可轉(zhuǎn)換為表3.7所示的8線-3線優(yōu)先編碼真值表。第27頁(yè)/共95頁(yè)3.2.2二進(jìn)制編碼器

表中的“×”號(hào)表示：有優(yōu)先級(jí)高的輸入信號(hào)輸入時(shí)，優(yōu)先級(jí)低的輸入信號(hào)有輸入還是無(wú)輸入，不影響編碼器的輸出。第28頁(yè)/共95頁(yè)3.2.2二進(jìn)制編碼器3.集成8線-3線優(yōu)先編碼器集成8線-3線優(yōu)先編碼器74LS148、74LS348的引腳排列完全相同，如圖3.12（a）所示。圖3.12（a）74LS148的引腳排列

第29頁(yè)/共95頁(yè)3.2.2二進(jìn)制編碼器

圖中：（5腳）為使能輸入端，也稱(chēng)選通輸入端或控制端，具有片選功能；～（10～13腳、1～4腳）為編碼信號(hào)輸入端，～（6、7、9腳）為編碼輸出端；（14腳）為擴(kuò)展輸出端，級(jí)聯(lián)應(yīng)用時(shí)，作為輸出位的擴(kuò)展端；（15腳）為使能輸出端，也稱(chēng)選通輸出端；16腳為電源端，8腳為接地端。第30頁(yè)/共95頁(yè)3.2.2二進(jìn)制編碼器

74LS148的邏輯符號(hào)如圖3.12（b）所示。圖3.12（b）74LS148的邏輯符號(hào)第31頁(yè)/共95頁(yè)3.2.2二進(jìn)制編碼器

74LS148的功能表如表3.8所示。第32頁(yè)/共95頁(yè)3.2.3二-十進(jìn)制編碼器

二-十進(jìn)制編碼器的基本功能是將10個(gè)十進(jìn)制數(shù)碼轉(zhuǎn)換為8421BCD碼。因有10個(gè)輸入、4位輸出，通常稱(chēng)為10線-4線8421BCD編碼器，其示意圖如圖3.14所示。圖3.14二-十進(jìn)制編碼器示意圖第33頁(yè)/共95頁(yè)3.2.3二-十進(jìn)制編碼器第34頁(yè)/共95頁(yè)3.2.3二-十進(jìn)制編碼器在實(shí)際應(yīng)用中，常用的二-十進(jìn)制編碼器是集成10線-4線8421BCD優(yōu)先編碼器，如CD74HC147、74LS147等。如圖3.15所示是CD74HC147的引腳排列和邏輯符號(hào)。圖3.15二-十進(jìn)制優(yōu)先編碼器CD74HC147

（a）引腳排列

（b）邏輯符號(hào)第35頁(yè)/共95頁(yè)3.2.4編碼器的應(yīng)用

利用編碼器74LS348與微控制器8051配合，只需要3條輸入線就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)8個(gè)不同點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控，監(jiān)控電路連接如圖3.16所示。圖3.16編碼監(jiān)控電路

第36頁(yè)/共95頁(yè)3.3譯碼器及應(yīng)用

譯碼是編碼的逆過(guò)程。即：將編碼器輸出的代碼所表示的原來(lái)的信號(hào)“翻譯”出來(lái)。實(shí)現(xiàn)譯碼功能的電路稱(chēng)為譯碼器。在數(shù)字電路中，常用的譯碼器有二進(jìn)制譯碼器、二-十進(jìn)制譯碼器、顯示譯碼器等。第37頁(yè)/共95頁(yè)3.3.1任務(wù)描述

1.按圖3.17所示連接電路，檢查無(wú)誤后接通電源。

圖3.17二進(jìn)制譯碼演示電路

第38頁(yè)/共95頁(yè)3.3.1任務(wù)描述2.閉合開(kāi)關(guān)S1、S2，觀察發(fā)光二極管的發(fā)光情況，記錄觀察到的結(jié)果。

3.閉合開(kāi)關(guān)S1、斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2，觀察發(fā)光二極管的發(fā)光情況，記錄觀察到的結(jié)果。

4.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1、閉合開(kāi)關(guān)S2，觀察發(fā)光二極管的發(fā)光情況，記錄觀察到的結(jié)果。

5.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1、S2，觀察發(fā)光二極管的發(fā)光情況，記錄觀察到的結(jié)果。第39頁(yè)/共95頁(yè)3.3.1任務(wù)描述

圖3.18所示是開(kāi)關(guān)S1閉合、S2斷開(kāi)時(shí)，觀察到的現(xiàn)象。

圖3.18閉合S1、斷開(kāi)S2時(shí)觀察到的現(xiàn)象

第40頁(yè)/共95頁(yè)3.3.2二進(jìn)制譯碼器

1.譯碼器的基本功能二進(jìn)制譯碼真值表如表3.11所示。

第41頁(yè)/共95頁(yè)3.3.2二進(jìn)制譯碼器

根據(jù)表3.11，可得

對(duì)YW、YR、YY、YG兩次取非，得

這4個(gè)表達(dá)式是搭建圖3.17所示電路的依據(jù)。第42頁(yè)/共95頁(yè)3.3.2二進(jìn)制譯碼器

一般而言，譯碼器可以將n位輸入代碼翻譯成2n個(gè)輸出信號(hào)，即譯碼器有n位輸入、2n個(gè)輸出。圖3.19所示是3位二進(jìn)制譯碼器示意圖，可以將輸入的3位二進(jìn)制代碼，翻譯成8個(gè)輸出信號(hào)。由于有3位輸入、8個(gè)輸出，通常稱(chēng)其為3線-8線譯碼器。

圖3.193位二進(jìn)制譯碼器示意圖

第43頁(yè)/共95頁(yè)3.3.2二進(jìn)制譯碼器2.集成譯碼器（1）74LS139

集成2線-4線譯碼器74LS139內(nèi)含有2個(gè)相同的譯碼器，其引腳排列、邏輯符號(hào)如圖3.20所示。其中：1～7腳為一個(gè)2線-4線譯碼器，9～15腳為另一個(gè)2線-4線譯碼器，每一個(gè)譯碼器有1個(gè)使能輸入端、2個(gè)二進(jìn)制碼輸入端A1A0、4個(gè)輸出端Y3～Y0。圖3.20集成2線-4線譯碼器74LS139

第44頁(yè)/共95頁(yè)3.3.2二進(jìn)制譯碼器74LS139中，一個(gè)譯碼器的功能表如表3.13所示。第45頁(yè)/共95頁(yè)3.3.2二進(jìn)制譯碼器

（2）74LS138

集成3線-8線譯碼器74LS138的引腳排列、邏輯符號(hào)如圖3.21所示。

圖3.21集成3線-8線譯碼器74LS138

第46頁(yè)/共95頁(yè)3.3.2二進(jìn)制譯碼器74LS138的功能表如表3.14所示。

3個(gè)使能輸入端中，只要STA為低電平“0”或、中有一個(gè)為高電平“1”，譯碼器就禁止工作，輸出端為高電平“1”。只有STA為高電平“1”、為低電平“0”、電平“0”同時(shí)滿足時(shí)，譯碼器才可以工作，輸出由輸入的代碼決定。

第47頁(yè)/共95頁(yè)3.3.3二-十進(jìn)制譯碼器

二-十進(jìn)制譯碼器的功能是將BCD碼翻譯成10個(gè)輸出信號(hào)，對(duì)應(yīng)于原編碼的輸入信號(hào)。由于有4位輸入、10個(gè)輸出，通常稱(chēng)為4線-10線譯碼器。集成4線-10線譯碼器有74LS42，74LS43等。其中74LS42為8421BCD譯碼器，其引腳排列、邏輯符號(hào)如圖3.23所示。圖3.23集成4線-10線譯碼器74LS42第48頁(yè)/共95頁(yè)3.3.4顯示譯碼器

在數(shù)字電路中，經(jīng)常需要把數(shù)字、符號(hào)、文字等編碼后的代碼翻譯成人們熟悉的形式直觀地顯示出來(lái)。能夠?qū)崿F(xiàn)顯示譯碼的組合邏輯電路稱(chēng)為顯示譯碼器。通常，需要顯示譯碼時(shí)，電路由兩部分組成：一部分是顯示器件，另一部分是譯碼器件。第49頁(yè)/共95頁(yè)3.3.4顯示譯碼器1.任務(wù)描述（1）按圖3.24所示連接電路，檢查無(wú)誤后接通電源。

圖3.24顯示譯碼演示電路

第50頁(yè)/共95頁(yè)3.3.4顯示譯碼器

（2）閉合開(kāi)關(guān)S1～S4，觀察數(shù)碼管的顯示情況，記錄觀察到的結(jié)果。（3）斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S4，觀察數(shù)碼管的顯示情況，記錄觀察到的結(jié)果。（4）閉合開(kāi)關(guān)S4、斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S3，觀察數(shù)碼管的顯示情況，記錄觀察到的結(jié)果。（5）斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S4、斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S3，觀察數(shù)碼管的顯示情況，記錄觀察到的結(jié)果。（6）依次類(lèi)推，觀察數(shù)碼管的顯示情況，記錄觀察到的結(jié)果。第51頁(yè)/共95頁(yè)3.3.4顯示譯碼器

圖3.25所示是開(kāi)關(guān)S1、S2閉合，開(kāi)關(guān)S3、S4斷開(kāi)時(shí)，觀察到的現(xiàn)象。圖3.25閉合S1、S2，斷開(kāi)S3、S4時(shí)觀察到的現(xiàn)象

第52頁(yè)/共95頁(yè)3.3.4顯示譯碼器2.顯示器件顯示器件用來(lái)顯示所需的數(shù)字、符號(hào)、文字等。顯示器件有多種，常用的有LED數(shù)碼管（顯示數(shù)字）、LED陣列（顯示符號(hào)、文字）等，如圖3.26所示。（a）LED數(shù)碼管

（b）LED陣列

圖3.26顯示器件

第53頁(yè)/共95頁(yè)3.3.4顯示譯碼器

（1）LED數(shù)碼管

LED數(shù)碼管有共陽(yáng)極、共陰極兩種。共陽(yáng)極數(shù)碼管內(nèi)7段發(fā)光二極管的正極連接在一起后，引出一個(gè)引腳，7段發(fā)光二極管的負(fù)極分別引出一個(gè)引腳，各引腳的排列和內(nèi)部連接示意圖如圖3.28所示。

圖3.28共陽(yáng)極LED數(shù)碼管

第54頁(yè)/共95頁(yè)3.3.4顯示譯碼器

共陰極數(shù)碼管內(nèi)7段發(fā)光二極管的負(fù)極連接在一起后，引出一個(gè)引腳，7段發(fā)光二極管的正極分別引出一個(gè)引腳，各引腳的排列和內(nèi)部連接示意圖如圖3.29所示。圖3.29共陰極LED數(shù)碼管第55頁(yè)/共95頁(yè)3.3.4顯示譯碼器

（2）LED陣列圖3.26（b）所示的LED陣列由8×8個(gè)發(fā)光二極管組成。其中：每一行的8個(gè)發(fā)光二極管正極（或負(fù)極）連接在一起，引出一個(gè)電極；每一列的8個(gè)發(fā)光二極管負(fù)極（或正極）連接在一起，引出一個(gè)電極。當(dāng)在行、列電極之間加上適當(dāng)?shù)碾妷簳r(shí)，行、列交差位置的發(fā)光二極管被點(diǎn)亮發(fā)光。通過(guò)選擇點(diǎn)亮相應(yīng)的發(fā)光二極管，就可組成所需顯示的文字、符號(hào)等。

第56頁(yè)/共95頁(yè)3.3.4顯示譯碼器3.顯示譯碼器顯示譯碼器需要與顯示器件配合才能實(shí)現(xiàn)顯示譯碼功能。與LED數(shù)碼管配合，實(shí)現(xiàn)顯示譯碼功能的常用顯示譯碼器有74LS47、74LS247、74LS48等。由于有4位輸入、7個(gè)輸出，通常稱(chēng)為4線-7線譯碼器。

第57頁(yè)/共95頁(yè)3.3.4顯示譯碼器

（1）74LS24774LS47、74LS247的引腳排列如圖3.30所示，它們的區(qū)別只是顯示“6”、“9”的字形不同。圖3.304線-7線譯碼器74LS247

第58頁(yè)/共95頁(yè)3.3.4顯示譯碼器74LS247的功能表如表3.17所示。

第59頁(yè)/共95頁(yè)3.3.4顯示譯碼器

（2）74LS4874LS48的引腳排列和邏輯符號(hào)如圖3.31所示。圖3.314線-7線譯碼器74LS48

第60頁(yè)/共95頁(yè)3.3.4顯示譯碼器74LS48為高電平輸出顯示譯碼器，需要與共陰極數(shù)碼管配對(duì)使用，應(yīng)用電路如圖3.32所示。圖中，開(kāi)關(guān)S3、S2、S1、S0用于設(shè)置8421BCD碼輸入。圖3.3274LS48應(yīng)用電路

第61頁(yè)/共95頁(yè)3.4加法器及應(yīng)用

能夠?qū)崿F(xiàn)二進(jìn)制數(shù)相加的組合邏輯電路稱(chēng)為加法器。根據(jù)進(jìn)位方式的不同，加法器可分為串行進(jìn)位加法器和超前進(jìn)位加法器。第62頁(yè)/共95頁(yè)3.4.1任務(wù)描述

1.按圖3.34所示連接電路，檢查無(wú)誤后接通電源。圖3.34二進(jìn)制數(shù)加演示電路

第63頁(yè)/共95頁(yè)3.4.1任務(wù)描述2.閉合開(kāi)關(guān)S1、S2、S3，觀察發(fā)光二極管的發(fā)光情況，記錄觀察到的結(jié)果。

3.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S3，觀察發(fā)光二極管的發(fā)光情況，記錄觀察到的結(jié)果。

4.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2，閉合開(kāi)關(guān)S3，觀察發(fā)光二極管的發(fā)光情況，記錄觀察到的結(jié)果。

5.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2、S3，觀察發(fā)光二極管的發(fā)光情況，記錄觀察到的結(jié)果。

6.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1，閉合開(kāi)關(guān)S2、S3，并依次類(lèi)推，觀察發(fā)光二極管的發(fā)光情況，記錄觀察到的結(jié)果。第64頁(yè)/共95頁(yè)3.4.1任務(wù)描述

圖3.35所示是開(kāi)關(guān)S1、S2、S3斷開(kāi)時(shí)，觀察到的現(xiàn)象。圖3.35開(kāi)關(guān)S1、S2、S3斷開(kāi)時(shí)觀察到的現(xiàn)象

第65頁(yè)/共95頁(yè)3.4.2加法器1.加法器的基本功能

1位二進(jìn)制數(shù)加真值表如表3.20所示。第66頁(yè)/共95頁(yè)3.4.2加法器

由表3.20可寫(xiě)出Si、Ci的邏輯表達(dá)式為

上式改寫(xiě)為

這2個(gè)表達(dá)式是搭建圖3.34所示電路的依據(jù)。第67頁(yè)/共95頁(yè)3.4.2加法器

通常，將能夠?qū)崿F(xiàn)2個(gè)1位二進(jìn)制數(shù)及低位來(lái)的進(jìn)位相加的組合邏輯電路稱(chēng)為全加器，其邏輯符號(hào)如圖3.36所示。圖3.36全加器的邏輯符號(hào)

將多個(gè)全加器依次級(jí)聯(lián)，便構(gòu)成了串行進(jìn)位加法器，如圖3.37所示。圖3.374位串行進(jìn)位加法器

第68頁(yè)/共95頁(yè)3.4.2加法器

串行進(jìn)位加法器電路簡(jiǎn)單，連接方便。但由于必須在低位的進(jìn)位產(chǎn)生并送到高位后，才能在高位得到相加的結(jié)果，因此，運(yùn)算速度較慢。

為了提高加法運(yùn)算速度，可采用超前進(jìn)位的方式。構(gòu)成超前進(jìn)位加法器的基本思路是：根據(jù)各位的輸入，同時(shí)預(yù)先產(chǎn)生每一個(gè)的進(jìn)位，而不需要等到低位的進(jìn)位送來(lái)后才產(chǎn)生。這種結(jié)構(gòu)提高了運(yùn)算速度，但增加了電路的復(fù)雜性。當(dāng)位數(shù)較多時(shí)，通常采用分組的方式將多位二進(jìn)制數(shù)每4位分為1組，組內(nèi)采用超前進(jìn)位，組與組之間采用串行進(jìn)位。

第69頁(yè)/共95頁(yè)3.4.2加法器2.集成加法器集成加法器有超前進(jìn)位加法器74LS283、串行進(jìn)位加法器74LS183等。

（1）74LS28374LS283是4位超前進(jìn)位加法器，引腳排列、邏輯符號(hào)如圖3.38所示。

圖3.384位超前進(jìn)位加法器74LS283第70頁(yè)/共95頁(yè)3.4.2加法器

（2）74LS18374LS183內(nèi)含有2個(gè)獨(dú)立的1位二進(jìn)制加法器，引腳排列如圖3.40所示。其中1、3、4、5、6腳構(gòu)成1個(gè)加法器，8、10、11、12、13腳構(gòu)成1個(gè)加法器，14腳接供電電源，7腳接地。

圖3.4074LS183的引腳排列

第71頁(yè)/共95頁(yè)3.4.3加法器的應(yīng)用

數(shù)字電路中，加、減、乘、除四則運(yùn)算都可以用加法器來(lái)實(shí)現(xiàn)。加法器與移位寄存器配合，可實(shí)現(xiàn)乘、除運(yùn)算。圖3.42所示是用74LS283和邏輯門(mén)配合實(shí)現(xiàn)不帶符號(hào)的4位二進(jìn)制數(shù)相減邏輯電路。圖3.424位二進(jìn)制數(shù)減邏輯電路第72頁(yè)/共95頁(yè)3.4.3加法器的應(yīng)用

該電路設(shè)計(jì)的依據(jù)是：兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)相減，等于被減數(shù)與減數(shù)每一位取反后相加，再加1。減數(shù)的每一位取反，用異或門(mén)實(shí)現(xiàn)。由異或表達(dá)式Y(jié)=A⊕B＝+可知，若取A=1，則Y=，因此將異或門(mén)的A輸入端接1，其輸出端就是B取反。最后的加1，采用將低位的進(jìn)位設(shè)置為1來(lái)實(shí)現(xiàn)。第73頁(yè)/共95頁(yè)3.5數(shù)據(jù)選擇器及應(yīng)用

在選擇控制信號(hào)（地址碼）控制下，能夠?qū)崿F(xiàn)從多個(gè)輸入數(shù)據(jù)中選擇一個(gè)數(shù)據(jù)傳送到輸出端的組合邏輯電路，稱(chēng)為數(shù)據(jù)選擇器。數(shù)據(jù)選擇器又稱(chēng)為“多路開(kāi)關(guān)”，根據(jù)輸入數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)，分為2選1、4選1、8選1數(shù)據(jù)選擇器等。第74頁(yè)/共95頁(yè)3.5.1任務(wù)描述

1.按圖3.43所示連接電路，檢查無(wú)誤后接通電源。

圖3.434選1數(shù)據(jù)選擇演示電路第75頁(yè)/共95頁(yè)3.5.1任務(wù)描述

2.閉合DIP2開(kāi)關(guān)的S2、S1，任意設(shè)置DIP1開(kāi)關(guān)的S4、S3、S2，分別閉合、斷開(kāi)DIP1開(kāi)關(guān)的S1，觀察發(fā)光二極管的發(fā)光情況；改變DIP1開(kāi)關(guān)的S4、S3、S2設(shè)置，觀察發(fā)光二極管發(fā)光情況的變化；記錄觀察到的結(jié)果。

3.閉合DIP2開(kāi)關(guān)的S2，斷開(kāi)DIP2開(kāi)關(guān)的S1，任意設(shè)置DIP1開(kāi)關(guān)的S4、S3、S1，分別閉合、斷開(kāi)DIP1開(kāi)關(guān)的S2，觀察發(fā)光二極管的發(fā)光情況；改變DIP1開(kāi)關(guān)的S4、S3、S1設(shè)置，觀察發(fā)光二極管發(fā)光情況的變化；記錄觀察到的結(jié)果。第76頁(yè)/共95頁(yè)3.5.1任務(wù)描述4.斷開(kāi)DIP2開(kāi)關(guān)的S2，閉合DIP2開(kāi)關(guān)的S1，任意設(shè)置DIP1開(kāi)關(guān)的S4、S2、S1，分別閉合、斷開(kāi)DIP1開(kāi)關(guān)的S3，觀察發(fā)光二極管的發(fā)光情況；改變DIP1開(kāi)關(guān)的S4、S2、S1設(shè)置，觀察發(fā)光二極管發(fā)光情況的變化；記錄觀察到的結(jié)果。

5.斷開(kāi)DIP2開(kāi)關(guān)的S2、S1，任意設(shè)置DIP1開(kāi)關(guān)的S3、S2、S1，分別閉合、斷開(kāi)DIP1開(kāi)關(guān)的S4，觀察發(fā)光二極管的發(fā)光情況；改變DIP1開(kāi)關(guān)的S3、S2、S1設(shè)置，觀察發(fā)光二極管發(fā)光情況的變化；記錄觀察到的結(jié)果。第77頁(yè)/共95頁(yè)3.5.1任務(wù)描述

圖3.44所示是DIP2開(kāi)關(guān)的S2斷開(kāi)、S1閉合時(shí)，觀察到的現(xiàn)象。（b）DIP1的S3斷開(kāi)、其他任意

（a）DIP1的S3閉合、其他任意

圖3.44DIP2的S2斷開(kāi)、S1閉合時(shí)觀察到的現(xiàn)象

第78頁(yè)/共95頁(yè)3.5.2數(shù)據(jù)選擇器1.數(shù)據(jù)選擇器的基本功能

4選1數(shù)據(jù)選擇器的真值表如表3.23所示。第79頁(yè)/共95頁(yè)3.5.2數(shù)據(jù)選擇器

由表3.23所示的真值表可知，數(shù)據(jù)選擇器在地址碼A1A0控制下，可以實(shí)現(xiàn)從4個(gè)輸入數(shù)據(jù)D3、D2、D1、D0中選擇1個(gè)數(shù)據(jù)傳送到輸出端Y。這種關(guān)系可以用圖3.45所示的示意圖來(lái)形象描述。圖3.454選1數(shù)據(jù)選擇器示意圖

第80頁(yè)/共95頁(yè)3.5.2數(shù)據(jù)選擇器2.集成數(shù)據(jù)選擇器在實(shí)際應(yīng)用中，數(shù)據(jù)選擇器制成了集成邏輯部件，常用的有74LS157（2選1）、74LS153（4選1）、74LS151（8選1）、74LS253（3態(tài)4選1）、CD4512（CMOS，8選1）等。第81頁(yè)/共95頁(yè)3.5.2數(shù)據(jù)選擇器

（1）74LS15374LS153是一款集成雙4選1數(shù)據(jù)選擇器，其引腳排列、邏輯符號(hào)如圖3.46所示。其中2、14腳為公用地址碼輸入端，1、3、4、5、6、7腳構(gòu)成1個(gè)4選1數(shù)據(jù)選擇器，9、10、11、12、13、15腳構(gòu)成1個(gè)4選1數(shù)據(jù)選擇器，16腳接供電電源；8腳接地。圖3.46雙4選1數(shù)據(jù)選擇器74LS153第82頁(yè)/共95頁(yè)3.5.2數(shù)據(jù)選擇器

74LS153的功能表如表3.24所示。

74LS253的引腳排列、基本邏輯功能與74LS153相同。不同的是：使能輸入端=1時(shí)，74LS253的輸出為高阻態(tài)。

第83頁(yè)/共95頁(yè)3.5.2數(shù)據(jù)選擇器

（2）74LS15174LS151是集成8選1數(shù)據(jù)選擇器，其引腳排列、邏輯符號(hào)如圖3.47所示。

圖3.478選1數(shù)據(jù)選擇器74LS151第84頁(yè)/共95頁(yè)3.5.2數(shù)據(jù)選擇器（3）CD4512CD4512是CMOS集成8選1數(shù)據(jù)選擇器，其引腳排列、邏輯符號(hào)如圖3.48所示。圖3.48CMOS集成8選1數(shù)據(jù)選擇器CD4512第85頁(yè)/共95頁(yè)3.5.3數(shù)據(jù)選擇器的應(yīng)用

數(shù)據(jù)選擇器的應(yīng)用比較靈活，可以用來(lái)設(shè)計(jì)控制電路、也可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)各種邏輯函數(shù)。圖3.49所示是用8選1數(shù)據(jù)選擇器設(shè)計(jì)的路燈控制電路，能夠在4個(gè)不同地點(diǎn)獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)開(kāi)燈和關(guān)燈。圖3.49路燈控制電路

第86頁(yè)/共95頁(yè)3.5.3數(shù)據(jù)選擇器的應(yīng)用

該電路的設(shè)計(jì)過(guò)程如下。

1.列真值表設(shè)4個(gè)不同地點(diǎn)的控制開(kāi)關(guān)分別為S1、S2、S3、S4，且為觸摸開(kāi)關(guān)。沒(méi)有觸摸時(shí)，輸入為0；觸摸時(shí)，輸入為1。根據(jù)控制要求：當(dāng)4個(gè)觸摸開(kāi)關(guān)觸摸的總次數(shù)為奇數(shù)次時(shí)，輸出為1，開(kāi)燈；當(dāng)4個(gè)觸摸開(kāi)關(guān)觸摸的總次數(shù)為偶數(shù)次時(shí)，輸出為0，關(guān)燈。于是，控