通用組合數(shù)字電路

1、1 3.4 通用組合數(shù)字電路通用組合數(shù)字電路 通用組合數(shù)字電路是由工廠生產(chǎn)的用途廣泛的邏輯電路，主要包括1. 各種譯碼器;2. 數(shù)據(jù)選擇器;3. 數(shù)碼比較器；4. 四位全加器等。 本節(jié)主要討論這些電路的邏輯功能，應(yīng)用，對其內(nèi)部電路只做一般介紹。 2 3.4.1 譯碼器譯碼器1. 譯碼器的分類譯碼器的分類 1. 譯碼器 輸入為非十進(jìn)制編碼, 輸出為十進(jìn)制編碼;2. 編碼器 輸入為十進(jìn)制編碼, 輸出為非十進(jìn)制編碼;3. 代碼轉(zhuǎn)換譯碼器 各種非十進(jìn)制編碼之間的轉(zhuǎn)換。 這三種譯碼器，功能不同，但分析方法和設(shè)計(jì)方法是一樣的 ，只要掌握了一種，其它就不難掌握。 二進(jìn)制譯碼器也稱為最小項(xiàng)譯碼器, N中取一譯

2、碼器, n線/N線譯碼器, n二進(jìn)制碼的位數(shù), N=2n。,例如三位二進(jìn)制譯碼器, 也稱為 3線/ 8 線譯碼器, 八中取一譯碼器 。 下面以中規(guī)模三位二進(jìn)制碼譯碼器74LS138為例加以分析。2. 二進(jìn)制碼譯碼器二進(jìn)制碼譯碼器3 3位二進(jìn)制碼譯碼器真值表位二進(jìn)制碼譯碼器真值表B2 B1 B0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0

3、0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 00120BBBD 0121BBBD 0122BBBD 0123BBBD 0124BBBD 0125BBBD 0126BBBD 0127BBBD 4 74LS138最小項(xiàng)譯碼器的電路結(jié)構(gòu)最小項(xiàng)譯碼器的電路結(jié)構(gòu)譯碼門是與門，對應(yīng)高電平輸出有效；譯碼門也可以是與非門，對應(yīng)低電平輸出有效。使能控制線5 74LS138的功能表76543210B2A21YYYYYYYYCBAGGG功能表 H H H H H H H H H H H H H H H H H H L H H H H H H H H H L L L L

4、 L L H H H H H H H H L L L L H H L H H H H H H H L L L H L H H L H H H H H H L L L H H H H H L H H H H H L L H L L H H H H L H H H H L L H L H H H H H H L H H H L L H H L H H H H H H L H H L L H H H H H H H H H H L看真值表的輸出看真值表的輸出 看邏輯符號看邏輯符號 動畫3_66 （1） 做譯碼器。對三變量可直接使用, 但也可擴(kuò)展位數(shù)，這是由二片74LS138構(gòu)成的四位二進(jìn)制碼的譯碼電

5、路。 74LS138的應(yīng)用B3“1”G01234567891011121314150000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111G=07 （2） 構(gòu)成組合邏輯電路構(gòu)成組合邏輯電路7653765374217421mmmmmmmmCmmmmmmmmS1 0 0Ai Bi Ci-1mi動畫3_78 3. 顯示譯碼器顯示譯碼器（1） 顯示器件顯示器件輝光數(shù)碼管瑩光數(shù)碼管 液晶顯示器件 發(fā)光二極管顯示器件場致發(fā)光器件（2） LED顯示器件顯示器件 LED數(shù)碼管有共陽極和共陰極兩種。點(diǎn)亮電平不同。動畫3_1動畫3_29 4.

6、 LED顯示譯碼器的設(shè)計(jì)顯示譯碼器的設(shè)計(jì)(1) 確定字形與編碼的對應(yīng)關(guān)系字形 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 (2)畫出卡諾圖CBBAaCBcbBAd CBfeCBAg10 CBBACBBAaCBCBcbBAd CBfeCBACBAg(3)根據(jù)卡諾圖寫出邏輯式(4)根據(jù)邏輯式畫出邏輯圖CBBAaCBcbBAd CBfeCBAg動畫3_311 3.4.2 編碼器（略）編碼器（略）3.4.3 數(shù)據(jù)選擇器（數(shù)據(jù)選擇器（MUX，Multiplexer）1. 數(shù)據(jù)選擇器的功能數(shù)據(jù)選擇器的功能 數(shù)據(jù)選擇器是從多個輸入數(shù)據(jù)中選擇一個送到輸出端的組合數(shù)字電路。是一個與或（Y=mi

7、）的邏輯結(jié)構(gòu)。 右圖是描述數(shù)據(jù)選擇器邏輯功能的示意圖。圖中的D3、D2 、D1 、D0 是輸入數(shù)據(jù)； B1、B0是選擇變量，以確定哪一個輸入數(shù)據(jù)被送到輸出端Y。3D2D1D0DYB1B0B1B0YD0D1D2D30 00 11 01 1 數(shù)據(jù)選擇器的邏輯功能也可以用真值表來描述。12 2. 數(shù)據(jù)選擇器的構(gòu)成數(shù)據(jù)選擇器的構(gòu)成010011012013BBDBBDBBDBBDY 為了增加數(shù)據(jù)選擇器的控制功能，電路中加入了使能端，用EN表示。 EN=L時，MUX工作； EN=H時，MUX不工作。數(shù)據(jù)選擇器是一個Y=mi 的結(jié)構(gòu)。動畫3_413 3. 數(shù)據(jù)選擇器的應(yīng)用數(shù)據(jù)選擇器的應(yīng)用（1） 位數(shù)擴(kuò)大 例

8、如對32位數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇，可以用四片八選一數(shù)據(jù)選擇器進(jìn)行第一輪選擇，然后再用一片四選一數(shù)據(jù)選擇器進(jìn)行第二輪選擇。 例如對22（10110）進(jìn)行選擇，因?yàn)榧釉诎诉x一上的數(shù)據(jù)CBA=110，所以6、14、22、30在第一輪被選出。再經(jīng)過第二片，由ED=10將選出。14 （2） 構(gòu)成組合電路 可以用數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)組合邏輯電路，因?yàn)閿?shù)據(jù)選擇器是一個mi的電路結(jié)構(gòu)。在用MUX實(shí)現(xiàn)組合數(shù)字電路時，分二種情況，一是MUX選擇變量的數(shù)目與要實(shí)現(xiàn)的組合電路的變量數(shù)相同；二是選擇變量的數(shù)目要少于組合電路的變量數(shù)。CBACBACBAABCCABCBACAABY 下面通過事例來說明用MUX構(gòu)成組合數(shù)字電路的方法。先看選

9、擇變量的數(shù)目與要實(shí)現(xiàn)的組合電路的變量數(shù)相同的情況。用MUX實(shí)現(xiàn)下列組合邏輯函數(shù)： =m6+ m7+ m0+ m2+ m4 =m0+ m2+ m4+ m6+ m715 采用八選一數(shù)據(jù)選擇器采用八選一數(shù)據(jù)選擇器76420mmmmmCBACBACBAABCCABCBACAABY 存在的最小項(xiàng)就在數(shù)據(jù)輸入端接“1”；不存在的最小項(xiàng)接“0”。16 用四選一數(shù)據(jù)選擇器的情況用四選一數(shù)據(jù)選擇器的情況20302032mmAmAmmAmAAmAmCBACBACBAABCCABCBACAABYCmCmCmmCmCmCmCmCmCBACBACBAABCCABCBACAABY210321033 從三個變量中挑選哪兩個

10、選擇變量，有時結(jié)果簡單的程度會不同。反相器進(jìn)行第一級譯碼MUX進(jìn)行第二級譯碼動畫3_517 1. 數(shù)碼比較器的構(gòu)成數(shù)碼比較器的構(gòu)成3.4.4 數(shù)碼比較器數(shù)碼比較器)()()()(BABABABABABAPBABAPBABABABAPABBAP 前面曾經(jīng)討論過一位二進(jìn)制碼的比較電路。 對或與式，頭部因子以或邏輯的形式插入尾部因子之中，可得或非或非形式的最佳化邏輯式。A該電路在獲得相等輸出時，還可以獲得、信號。18 2. 四位二進(jìn)制數(shù)碼比較器四位二進(jìn)制數(shù)碼比較器00112233112233223333BABABABABABABABABABABAP 四位二進(jìn)制數(shù)碼比較器，可以根據(jù)一位二進(jìn)制比較電路的

11、構(gòu)成的原則來建立。 二個數(shù)碼相等用 表示，用 表示，用 表示。BABABA 于是可寫出下列各式： 最高位A3 B3,就是A B 。 當(dāng)A3= B3時，比較次高位，若A2 B2,就是A B 。 其余類推。19 00112233112233223333BABABABABABABABABABABAP00112233112233223333BABABABABABABABABABABAP00112233BABABABABAP 根據(jù)以上三個邏輯式就可以畫出四位二進(jìn)制碼的比較電路。實(shí)際的比較器還增加了、和A=B三個所謂串聯(lián)輸入信號，用于多片四位比較器級聯(lián)時，片間的信號連接。20 這是低位的進(jìn)位這是向高位的進(jìn)位3.4.5 四位全加器四位全加器 將四個全加器組合在一起，就構(gòu)成了四位全加器，圖中 A4 A3 A2 A1和B4 B3 B2 B1是二個四位二進(jìn)制碼； C0是最低位的進(jìn)位； C4是向高位的進(jìn)位； 是和輸出。21 四位全加器做代碼轉(zhuǎn)換用。Di Ci Bi Ai DO CO BO AO 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0