第8章 (4)第4節(jié) 常用組合邏輯電路.

1、第第8章章 第第4節(jié)節(jié)常用組合邏輯電路常用組合邏輯電路1、加法器、加法器2、編碼器、編碼器 普通編碼器、優(yōu)先編碼器普通編碼器、優(yōu)先編碼器3、譯碼器、譯碼器 用譯碼器實現(xiàn)邏輯函數(shù)用譯碼器實現(xiàn)邏輯函數(shù)4、數(shù)碼顯示管、數(shù)碼顯示管5、數(shù)據(jù)選擇器、數(shù)據(jù)選擇器 用數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)邏輯函數(shù)用數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)邏輯函數(shù)1、加法器舉例：舉例：A=1101, B=1001, 計算計算A+B1 1 0 11 0 0 1+011010011加法運算的基本規(guī)則加法運算的基本規(guī)則：（1）逢二進一。）逢二進一。（2）最低位是兩個數(shù)最低位的相加，不需）最低位是兩個數(shù)最低位的相加，不需考慮進位?？紤]進位。（3）其余各位都是三個數(shù)相加

2、，包括加數(shù)、）其余各位都是三個數(shù)相加，包括加數(shù)、被加數(shù)和低位上來的進位。被加數(shù)和低位上來的進位。（4）任何位相加都產生兩個結果：本位和、）任何位相加都產生兩個結果：本位和、向高位的進位。向高位的進位。1 1 0 11 0 0 1+011010011（1）半加器：）半加器： 半加運算不考慮從低位來的進位半加運算不考慮從低位來的進位A-加數(shù)加數(shù);B-被加數(shù)被加數(shù);S-本位和本位和;Co-進位進位。真值表真值表BABABASABCo 加法器加法器邏輯圖邏輯圖邏輯符號邏輯符號A-加數(shù)加數(shù);B-被加數(shù)被加數(shù);S-本位和本位和;Co-進位。進位。BABABASABCo （2）全加器：）全加器：A-加數(shù)；加

3、數(shù)；B-被加數(shù)；被加數(shù)；Ci-低位來的進位低位來的進位；S-本位和；本位和；Co-進位。進位。相加過程中，既考慮加數(shù)、被加數(shù)又考慮低相加過程中，既考慮加數(shù)、被加數(shù)又考慮低位的進位。位的進位。BACABCBACBACBACSiiiii)(BACABABCBACABCiiioA-加數(shù)；加數(shù)；B-被加數(shù)；被加數(shù)；Ci-低位來的進位；低位來的進位；S-本位和；本位和；Co-進位。進位。BACABCBACBACBACSiiiii)(BACABABCBACABCiiioCI（1）串行進位加法器）串行進位加法器如圖：用全加器實現(xiàn)如圖：用全加器實現(xiàn)4位二進制數(shù)相加。位二進制數(shù)相加。低位全加器進位輸出低位全加器

4、進位輸出 高位全加器進位輸高位全加器進位輸 入入注意：注意：CICI0 0=0=0進位多位加法器多位加法器結果：結果：Co進位進位S3S2S1S0編碼編碼：用二進制代碼來表示某一信息（文：用二進制代碼來表示某一信息（文字、數(shù)字、符號）的過程。字、數(shù)字、符號）的過程。 實現(xiàn)編碼操作的電路稱為實現(xiàn)編碼操作的電路稱為編碼器編碼器。編碼編碼 將具有特定含義的信息編成相應二進制代碼的過程。將具有特定含義的信息編成相應二進制代碼的過程。 實現(xiàn)編碼功能的電路實現(xiàn)編碼功能的電路 編碼器編碼器( (即即Coder) ) 被編被編信號信號 二進制二進制代碼代碼 編編碼碼器器 編碼器編碼器 二進制編碼器二進制編碼器

5、 二二- -十進制編碼器十進制編碼器 優(yōu)先編碼器優(yōu)先編碼器 普通編碼器普通編碼器2、編碼器為什么要進行編碼？為什么要進行編碼？為了節(jié)約計算機的資源。為了節(jié)約計算機的資源。編碼器的輸入、輸出之間應滿足如下編碼器的輸入、輸出之間應滿足如下關系：關系：mN2需要編碼的信息量需要編碼的信息量 二進制數(shù)的位數(shù)二進制數(shù)的位數(shù)普普通通編編碼碼器器3位二進制（位二進制（8線線3線）編碼器真值表線）編碼器真值表任何時刻只允許輸入一個編碼信號，否則輸出將發(fā)生混亂。任何時刻只允許輸入一個編碼信號，否則輸出將發(fā)生混亂。一、二進制編碼器一、二進制編碼器輸入端：輸入端：2n輸出端：輸出端：n高電平有效高電平有效75310

6、7632176542IIIIYIIIIYIIIIY1111000000001101000000101001000000010001000011000001000010000001001000000001000000000001Y0Y1Y2I7I6I5I4I3I2I1I0輸輸 出出輸輸 入入I1I2I3I4I5I6I7Y0Y1Y2畫畫電電路路圖圖利用添加約束項來化簡可得利用添加約束項來化簡可得 普通的編碼器存在的問題：普通的編碼器存在的問題：每一時刻只能有一個輸入信息，當輸入信息中出現(xiàn)每一時刻只能有一個輸入信息，當輸入信息中出現(xiàn)不該出現(xiàn)的組合時（同時輸入多個不該出現(xiàn)的組合時（同時輸入多個1），輸

7、出混亂。），輸出混亂。1111000000001101000000101001000000010001000011000001000010000001001000000001000000000001Y0Y1Y2I7I6I5I4I3I2I1I0輸輸 出出輸輸 入入為何要使用為何要使用優(yōu)先編碼器？優(yōu)先編碼器？四、優(yōu)先編碼器四、優(yōu)先編碼器1111000000001101000000101001000000010001000011000001000010000001001000000001000000000001Y0Y1Y2I7I6I5I4I3I2I1I0輸輸 出出輸輸 入入允許同時輸入數(shù)個編碼信號，

8、并只對其中允許同時輸入數(shù)個編碼信號，并只對其中優(yōu)先權最高的信號進行編碼輸出的電路。優(yōu)先權最高的信號進行編碼輸出的電路。 普通編碼器在任普通編碼器在任何時刻只允許一個輸何時刻只允許一個輸入端請求編碼，否則入端請求編碼，否則輸出發(fā)生混亂。輸出發(fā)生混亂。 在優(yōu)先編碼器電路中，允許同時輸入兩個以在優(yōu)先編碼器電路中，允許同時輸入兩個以上編碼信號。編碼時只對上編碼信號。編碼時只對優(yōu)先權優(yōu)先權最高的進行編碼。最高的進行編碼。8線線3線優(yōu)先編碼器線優(yōu)先編碼器74LS148邏輯圖邏輯圖選通輸入端選通輸入端選通輸出端選通輸出端擴展端擴展端優(yōu)先編碼器優(yōu)先編碼器 ( (即即 Priority Encoder) ) 輸

9、入：邏輯輸入：邏輯0(0(低電平）有效低電平）有效輸出：邏輯輸出：邏輯0(0(低電平）有效低電平）有效低電平表示低電平表示“電路工電路工作，但無編碼輸入作，但無編碼輸入”低電平表示低電平表示“電路工電路工作，且有編碼輸入作，且有編碼輸入”SIIIIY)(76542SIIIIIIIIY)(765435421SIIIIIIIIIIY)(76564364210得到表達式為：得到表達式為：8線線3線優(yōu)先編碼器線優(yōu)先編碼器74LS148的邏輯圖的邏輯圖輸入和輸輸入和輸出均以低出均以低電平作為電平作為有效信號有效信號P153 例8-10、8-11一、二一、二三三三三三三三三三三1.確定輸入變量及輸出變量的

10、個數(shù)確定輸入變量及輸出變量的個數(shù)確定輸入變量確定輸入變量4個個確定輸出變量確定輸出變量4個個輸入：邏輯輸入：邏輯0(0(低電平）有效低電平）有效輸出：邏輯輸出：邏輯0(0(低電平）有效低電平）有效2.畫真值表畫真值表3.由真值表寫出邏輯函數(shù)式由真值表寫出邏輯函數(shù)式4.連接電路連接電路3、譯碼器、譯碼器譯碼譯碼：將二進制代碼翻譯成對應的輸出信：將二進制代碼翻譯成對應的輸出信號的過程號的過程.譯碼是編碼的逆過程譯碼是編碼的逆過程. 實現(xiàn)譯碼操作的電路稱為實現(xiàn)譯碼操作的電路稱為譯碼器譯碼器。一、譯碼的概念與類型一、譯碼的概念與類型 譯碼譯碼是是編碼編碼的逆過程。的逆過程。 將表示特定意義信息的將表示

11、特定意義信息的二進制代碼翻譯出來。二進制代碼翻譯出來。 實現(xiàn)譯碼功能的電路實現(xiàn)譯碼功能的電路 譯碼器譯碼器( (即即 Decoder) ) 二進制二進制代碼代碼 與輸入代與輸入代碼對應的碼對應的特定信息特定信息 譯譯碼碼器器 譯碼器譯碼器 二進制譯碼器二進制譯碼器 二二 - - 十進制譯碼器十進制譯碼器 數(shù)碼顯示譯碼器數(shù)碼顯示譯碼器 通用譯碼器通用譯碼器一、二進制譯碼器一、二進制譯碼器 輸入端：輸入端：n 輸出端：輸出端：2n 二進制譯碼器的輸入端為二進制譯碼器的輸入端為n n個，則輸出端為個，則輸出端為2 2n n個，個，且對應于輸入代碼的每一種狀態(tài)，且對應于輸入代碼的每一種狀態(tài)，2 2n

12、n個輸出中只有個輸出中只有一個為一個為1 1（或為（或為0 0），其余全為），其余全為0 0（或為（或為1 1）。）。 3 3位二進制譯碼器位二進制譯碼器(3 (3線線-8 -8線譯碼器線譯碼器) )輸入輸入：3位二進制代碼位二進制代碼輸出輸出：8個互斥的信號（高電平有效）個互斥的信號（高電平有效）74LS138集成譯碼器集成譯碼器S=1,譯碼器正常工作譯碼器正常工作100片選輸入端片選輸入端（使能端）（使能端）地址輸入端地址輸入端3線線8線譯碼器線譯碼器74HC138功能表功能表00120)(mAAAY當當S1=1, =0, =0（即（即S=1）時，可得輸出）時，可得輸出2S3S10121)

13、(mAAAY20122)(mAAAY30123)(mAAAY40124)(mAAAY50125)(mAAAY60126)(mAAAY70127)(mAAAY例例4.3.3：試用試用3線線8線譯碼器線譯碼器74LS138設計一個多輸設計一個多輸出的組合邏輯電路。輸出邏輯函數(shù)式為出的組合邏輯電路。輸出邏輯函數(shù)式為ABCCBCBAZCBABAZCBABCZCBABCACAZ4321解：解：化為最小項之和的形式：化為最小項之和的形式：ABCCBACBACBAZCBACBABCAZCBABCAABCZCBABCACBACABZ4321當當S1=1, S2=S3=0時時,令令A2=A, A1=B, A0=

14、C ,則則 )()()()(74207420473273237317312654365431mmmmmmmmZmmmmmmZmmmmmmZmmmmmmmmZ畫電路圖畫電路圖 )()()()(74207420473273237317312654365431mmmmmmmmZmmmmmmZmmmmmmZmmmmmmmmZ 思考P159 8-21習題答案：習題答案：P159 8-21Y= ABC+ABC+ABC+ABC)7421 (m，Y742174217421YYYYYYYYYYYYY742174217421YYYYYYYYYYYYY4、顯示譯碼器、顯示譯碼器 用來驅動各種顯示器件，從而將用二進制

15、代用來驅動各種顯示器件，從而將用二進制代碼表示的數(shù)字、文字、符號翻譯成人們習慣的碼表示的數(shù)字、文字、符號翻譯成人們習慣的形式直觀地顯示出來的電路，稱為形式直觀地顯示出來的電路，稱為顯示譯碼器顯示譯碼器。數(shù)字、文字、數(shù)字、文字、符號代碼符號代碼譯碼器譯碼器顯示器顯示器YA0A1A2數(shù)碼顯示譯碼器數(shù)碼顯示譯碼器譯譯碼碼器器YYYYYY驅驅動動器器YYYYYYYA3a數(shù)碼顯示器數(shù)碼顯示器bcdefgbcdefgabcdefga數(shù)碼顯示譯碼器數(shù)碼顯示譯碼器 將輸入的將輸入的 BCD 碼譯成相應輸出信號，碼譯成相應輸出信號，以驅動顯示器顯示出相應數(shù)字的電路。以驅動顯示器顯示出相應數(shù)字的電路。 ( (一一

16、) ) 數(shù)碼顯示譯碼器的結構和功能示意數(shù)碼顯示譯碼器的結構和功能示意0101a數(shù)碼顯示器數(shù)碼顯示器bcdefgYA0A1A2數(shù)碼顯示譯碼器數(shù)碼顯示譯碼器譯譯碼碼器器YYYYYY驅驅動動器器YYYYYYYA3bcdefgabcdefga輸入輸入 BCD 碼碼輸出驅動七段數(shù)碼管顯示相應數(shù)字輸出驅動七段數(shù)碼管顯示相應數(shù)字0001( (二二) )數(shù)碼顯示器簡介數(shù)碼顯示器簡介1. 七段半導體數(shù)碼顯示器七段半導體數(shù)碼顯示器( (LED) ) abcdefgDPag fCOMbce dCOMDPabcdefgDP發(fā)光字段，由管腳發(fā)光字段，由管腳 a g 電平控制是否發(fā)光。電平控制是否發(fā)光。小數(shù)點，需要時才點

17、亮。小數(shù)點，需要時才點亮。顯顯示示結結構構字型字型abcdefgh a b c d a f b e f g h g e c d(a) 外形圖(b) 共陰極(c) 共陽極+VCCabcdefgh即液態(tài)晶體即液態(tài)晶體 2. 液晶液晶顯示器顯示器( (LCD) ) abcdefgDPag fCOMbce dCOMDP顯顯示示結結構構字型字型液晶顯示器的結構及符號（a）未加電場時 （b）加電場以后 （c）符號液晶液晶顯示器顯示器( (LCD) ) 液晶顯示原理：液晶顯示原理：無外加電場作用時，液晶分子排無外加電場作用時，液晶分子排列整齊，入射的光線絕大部分被反射回來，液晶呈透列整齊，入射的光線絕大部分

18、被反射回來，液晶呈透明狀態(tài)，不顯示數(shù)字；明狀態(tài)，不顯示數(shù)字；當在相應字段的電極上加電壓時，液晶中的導電離子當在相應字段的電極上加電壓時，液晶中的導電離子作定向運動，在運動過程中不斷撞擊液晶分子，破壞作定向運動，在運動過程中不斷撞擊液晶分子，破壞了液晶分子的整齊排列，液晶對入射光產生散射而變了液晶分子的整齊排列，液晶對入射光產生散射而變成了暗灰色，于是顯示出相應的數(shù)字。成了暗灰色，于是顯示出相應的數(shù)字。當外加電壓斷開后，液晶分子又將恢復到整齊排列狀當外加電壓斷開后，液晶分子又將恢復到整齊排列狀態(tài)，字形隨之消失。態(tài)，字形隨之消失。 BCD BCD七段顯示譯碼器七段顯示譯碼器A A3 3-A-A0

19、0: : 輸入數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)要設計的七段顯示譯碼器要設計的七段顯示譯碼器YaYaYbYbYcYcYdYdYeYeYfYfYgYg譯譯 碼碼 器器A A3 3A A2 2A A1 1A A0 0b bc cd de ef fg ga十進制數(shù)十進制數(shù) A A3 3A A2 2A A1 1A A0 0 Y Ya a Y Yb b Y Yc c Y Yd d Y Ye e Y Yf f Y Yg g 顯示字形顯示字形 0 0 0 0 0 00 0 0 0 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 0 01 0 0 1 1 0 0 0 10 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0

20、0 0 1 2 2 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 2 1 0 1 1 0 1 2 3 3 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 3 1 1 1 0 0 1 3 4 4 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 4 1 1 0 0 1 1 4 5 5 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 50 1 1 0 1 1 5 6 0 1 1 0 6 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 60 1 1 1 1 1 6 7 7 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0

21、7 1 1 0 0 0 0 7 8 8 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 8 1 1 1 1 1 1 8 9 9 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 9 1 1 0 0 1 1 9 abcdefg先設計輸出先設計輸出YaYa的邏輯表示式及電路圖的邏輯表示式及電路圖)(02130123AAAAAAAAYaBCD七段顯示譯碼器7448的邏輯圖定義定義：根據(jù)需要將多路信號中選擇一路送到公共：根據(jù)需要將多路信號中選擇一路送到公共數(shù)據(jù)線上的邏輯電路數(shù)據(jù)線上的邏輯電路(又稱又稱多路開關多路開關).n位通道選擇信號位通道選擇信號數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器D

22、0D1D2D2n-1Y輸入端：輸入端：2n個個輸出端：輸出端：1個個5、數(shù)據(jù)選擇器1 1、2 2選選1 1數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器 A F 0 0 D0 0 1 1 D1 1集成化集成化 D0 0D1 1FA10ADDAF1 1& & &D0 0D1 1A 1 1F輸入數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸出數(shù)輸出數(shù) 據(jù)據(jù)控制信號控制信號 輸 入 D A1 A0輸 出 YD0 0 0D1 0 1D2 1 0D3 1 1 D0 D1 D2 D3真值表真值表地地址址變變量量輸輸入入數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)由地址碼決定從路輸入中由地址碼決定從路輸入中選擇哪路輸出。選擇哪路輸出。2 2、4 4選選1 1數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器A1 A0 Y 0 0 D0 0 1 D1 1 0 D2 1 1 D3 D0 0A0 0D3 3D2D1A1 1Y即：即：301201101001DAADAADAADAAY雙4選1數(shù)