計算機電路與電子技術(shù)

第9章編譯碼顯示電路的設(shè)計

9.1編碼器

9.2譯碼器

9.3加法器9.4數(shù)據(jù)選擇器

9.5編譯碼顯示電路的設(shè)計的設(shè)計一、掌握與非門結(jié)構(gòu)基本RS觸發(fā)器的電路、邏輯功能和工作特點。二、熟練掌握RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、T觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法。三、掌握智力搶答器電路的組成及工作原理。本章教學目標所謂編碼就是賦予選定的一系列二進制代碼以固定的含義。能夠?qū)崿F(xiàn)編碼功能的邏輯部件稱為編碼器。1、二進制編碼器將一系列信號狀態(tài)編制成二進制代碼的邏輯部件稱為二進制編碼器。9.1編碼器一般而言，N個不同的信號，至少需要n位二進制數(shù)編碼。N和n之間滿足下列關(guān)系:

2n≥N

解

用或門組成三位二進制編碼器例1（1）三位二進制編碼器即為8線-3線編碼器，有八個輸入端，設(shè)為I0~I7，與之對應(yīng)的輸出設(shè)為F2、F1、F0，共三位二進制數(shù)。列出其真值表，信號高電平有效。

真值表（2）根據(jù)真值表寫出表達式并進行化簡。（3）根據(jù)表達式畫出邏輯圖

9.1.2二---十進制編碼器將十個狀態(tài)（對應(yīng)于十進制的十個代碼）編制成BCD碼。十個輸入需要幾位輸出？四位輸入：I0

I9。輸出：F3

F0狀態(tài)表輸入輸出01111111111011111111110111111111101111111111011111111110111111111101111111111011111111110111111111100000000100100011010001010110011110001001邏輯表達式由功能表可得出與或表達式，若要求用與非門實現(xiàn)，則需轉(zhuǎn)換成與非式，其方法是對與或式兩次取反，即有：邏輯圖9.1.3優(yōu)先編碼器允許同時輸入兩個以上信號，并按優(yōu)先級輸出。（1）優(yōu)先編碼器74LS14874LS148電路圖74LS148功能表各信號介紹①控制信號為使能輸入端，當時，電路允許編碼；當時，電路禁止編碼，輸出均為高電平，稱為封鎖狀態(tài)。和為使能輸出端和優(yōu)先標志輸出端，主要用于級聯(lián)和擴展，兩者配合使用。當，時，標志可編碼，但輸入信號處于無效狀態(tài)，無碼可編；當，，標志允許編碼，并且正在編碼；當時，標志禁止編碼。各信號介紹②輸入信號端為信號輸入端，低電平有效，以優(yōu)先級別最高，并依次降低。③輸出信號端為信號輸出端，三位二進制輸出是以反碼形式對輸入信號的編碼，或者稱為低電平有效。優(yōu)先編碼器應(yīng)用——級聯(lián)0允許編碼輸入有效信號，開始編碼無有效信號輸入101禁止編碼輸出均為1輸出為高位片狀態(tài)100允許編碼F3做第四輸出9.2譯碼器譯碼是編碼的逆過程，將某個二進制代碼翻譯成電路的某種狀態(tài)，即將輸入代碼轉(zhuǎn)換成特定的輸出信號。1、二進制譯碼器將n種輸入的組合譯成2n種電路狀態(tài)。也叫n---2n線譯碼器。譯碼器的輸入：一組二進制代碼譯碼器的輸出：一組高低電平信號2線-4線譯碼器

輸入輸出1××000001010011111101111011110111102線-4線譯碼器邏輯圖二進制集成譯碼器74LS138

74LS1383線—8線全譯碼器，按照三位輸入碼和使能輸入條件，從8個輸出端中譯出一個低電平輸出，可用于高性能的存儲譯碼或要求傳輸延遲時間短的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。

74LS138電路圖74LS138功能表74LS138邏輯輸出三個變量全部最小項譯碼輸出，稱為最小項譯碼器9.2.2二-十進制譯碼器74LS42功能表9.2.4譯碼器的應(yīng)用1）譯碼器的擴展：用兩片74LS138擴展為4線—16線譯碼器111都不工作00G1G2AG2B=100

輸出Y0～Y7(0000～0111)

G1G2AG2B=000

禁止工作

1G1G2AG2B=110

禁止工作

G1G2AG2B=100

輸出Y8～Y15(1000～1111)

例2）實現(xiàn)組合邏輯電路試用譯碼器和門電路實現(xiàn)邏輯函數(shù)：解：將邏輯函數(shù)轉(zhuǎn)換成最小項表達式，再轉(zhuǎn)換成與非—與非形式。=m3+m5+m6+m7=用一片74LS138加一個與非門就可實現(xiàn)該邏輯函數(shù)。常用的數(shù)字顯示器有多種類型，按顯示方式分，有點陣式、分段式等。

按發(fā)光物質(zhì)分，有半導體顯示器，又稱發(fā)光二極管(LED)顯示器、熒光顯示器、液晶顯示器、氣體放電管顯示器等。1．七段數(shù)字顯示器原理9.2.3顯示譯碼器

顯示譯碼器9.4數(shù)據(jù)選擇器1、數(shù)據(jù)選擇器的基本概念及工作原理數(shù)據(jù)選擇器——根據(jù)地址選擇碼從多路輸入數(shù)據(jù)中選擇一路，送到輸出。4選1數(shù)據(jù)選擇器功能表根據(jù)功能表，可寫出輸出邏輯表達式：4選1數(shù)據(jù)選擇器邏輯圖2、集成數(shù)據(jù)選擇器集成數(shù)據(jù)選擇器74LS151（8選1數(shù)據(jù)選擇器）8選1數(shù)據(jù)選擇器功能表數(shù)據(jù)選擇器應(yīng)用

（1）功能擴展1被選通1被禁止（2）實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)例試用8選1數(shù)據(jù)選擇器74LS151實現(xiàn)邏輯函數(shù)：解：將邏輯函數(shù)轉(zhuǎn)換成最小項表達式：

=m3+m5+m6+m7畫出連線圖。本章小結(jié)1．組合邏輯電路的特點。2．組合邏輯電路的分析步驟為：逐級寫出各輸出端的邏輯表達式→化簡和變換邏輯表達式→列出真值表→確定功能。3．組合邏輯電路的設(shè)計步驟為：首先進行邏輯抽象，并根據(jù)設(shè)計要求列出真值表→寫出邏輯表達式(或填寫卡諾圖)→邏輯化簡和變換→畫出邏輯圖。4．常用的中規(guī)模組合邏輯器件包括編碼器、譯碼器、加法器、數(shù)據(jù)選擇器等。組合邏輯電路在電路結(jié)構(gòu)上的特點①單純由各類邏輯門電路組成，邏輯電路中不含存儲元件；②邏輯電路的輸入和輸出之間無反饋通路。9.5編譯碼顯示電路的設(shè)計

□設(shè)計要求

（1）采用數(shù)碼管顯示。

（2）具有優(yōu)先編碼器進行編碼處理。

（3）具有譯碼器進行譯碼處理。

（4）能正確顯示優(yōu)先者信息。2.電路原理圖3．整機電路安裝調(diào)試無論共陰極、共陽極七段顯示電路，都需要加限流電阻，否則通電后就把七段譯碼管燒壞了。限流電阻的選取是：5V電源電壓減去發(fā)光二極管的工作電壓除以10～15mA的數(shù)即限流電阻的取值范圍。發(fā)光二極管的工作電壓一般在1.8～2.2V，為計算方便，通常選2V即可。發(fā)光二極管的工作電流選取在10～20mA，電流選小了，七段數(shù)碼管不太亮；選大了，工作時間長了發(fā)光管易燒壞。對于大功率七段數(shù)碼管可根據(jù)實際情況來選取限流電阻及電阻的瓦數(shù)，在這里可選用1k

。3．整機電路安裝調(diào)試

（1）10線-4線優(yōu)先編碼器74LS147調(diào)試。將數(shù)字邏輯電路實驗箱擴展板插在實驗箱相應(yīng)位置，并固定好，找一個16腳的插座插上芯片74LS147，并在16腳插座的第8腳接上實驗箱的地（GND），第16腳接上電源（VCC）。8個輸入端I0～I7接撥位開關(guān)（邏輯電平輸出），輸出端接發(fā)光二極管進行顯示（邏輯電平顯示），其他功能引腳的接法參見相關(guān)資料。3．整機電路安裝調(diào)試（2）譯碼顯示器調(diào)試。將數(shù)字邏輯電路實驗箱擴展板插在實驗箱相應(yīng)位置，并固定好，找一個16腳的插座插上芯片74LS48，并在16腳插座的第8腳接上實驗箱的地（GND），第16腳接上電源（VCC）?？墒紫冗M行試燈輸入和滅燈輸入測試。為了檢查數(shù)碼顯示器的好壞，使LT=0，其余為任意狀態(tài)，這時數(shù)碼管各段全部點亮，否則數(shù)碼管是壞的。再用一根導線將接地，這時如果數(shù)碼管全滅，說明譯碼顯示是好的。使LT=1，接一個發(fā)光二極管，在為1和0的情況下，使數(shù)碼開關(guān)的輸出為0000，觀察滅零功能。安裝先安裝調(diào)試編碼部分，然后安裝譯碼顯示部分，最后將兩部分安裝完后可連接起來進行調(diào)試。因為編碼部分沒有安裝好，譯碼部分就沒法得出正確的譯碼，最后也沒法正確顯示出來。按下相應(yīng)按鍵，數(shù)碼管顯示出相應(yīng)數(shù)字，但松開后，數(shù)碼管又顯示數(shù)字0。在安裝數(shù)碼管前，應(yīng)先測量數(shù)碼管的好壞，選用萬用表的R×10

或R×