數(shù)字電子技術(shù)10課件第3章

1、數(shù)字電子技術(shù)主講人 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)軟件學(xué)院 Shenyang University of Technology王德新第三章 組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)內(nèi)容 3.2 組合電路分析 3.3 組合電路設(shè)計(jì) 3.4 組合邏輯電路中的競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象 3.5 常用MSI組合邏輯器件及其應(yīng)用 3.1 門的符號(hào)標(biāo)準(zhǔn) 第三章 組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)3 組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)3.5 常用 MSI 組合邏輯器件及其應(yīng)用3 .5常用MSI組合邏輯器件及其應(yīng)用 根據(jù)集成度的大小集成電路可分為: 小規(guī)模集成電路: SSI (Small Scale Integration) 中規(guī)模集成電路 MSI (Medium Scale

2、 Integration) 大規(guī)模集成電路 LSI (Large Scale Integration) 超大規(guī)模集成電路 VLSI (Very Large Scale Integration)3.5 常用 MSI 組合邏輯器件及其應(yīng)用 目前 LSI 及 MSI 產(chǎn)品主要有兩大系列：TTL（ Transistor Transistor Logic）三級(jí)管-三級(jí)管邏輯系列MOS（Metal-Oxide-Semiconductor）金屬氧化物半導(dǎo)體邏輯系列3 .5常用MSI組合邏輯器件及其應(yīng)用3.5 常用 MSI 組合邏輯器件及其應(yīng)用國(guó)內(nèi)外常用的TTL系列有 SN54 / 74系列3 .5常用MSI

3、組合邏輯器件及其應(yīng)用54系列為軍用產(chǎn)品74 系列為民用產(chǎn)品 SN54 / 74 系列分為四檔 SN 54 / 74 標(biāo)準(zhǔn)系列 SN 54 / 74 H 高速系列 SN 54S / 74S (Schottky)肖特基系列 SN 54LS / 74LS (LowPower-Schottky) 低功耗肖特基系列3.5 常用 MSI 組合邏輯器件及其應(yīng)用74系列典型電路與非門的平均傳輸時(shí)間與平均功耗3 .5常用MSI組合邏輯器件及其應(yīng)用 SN 54 / 74 系列 SN 54 / 74 H 高速系列 SN 54S / 74S肖特基系列 SN 54LS / 74LS低功耗肖特基系列 具有最佳的綜合性能，

4、是TTL集成電路的主流，應(yīng)用最廣的系列3.5 常用 MSI 組合邏輯器件及其應(yīng)用 MSI組合器件3 .5常用MSI組合邏輯器件及其應(yīng)用 從邏輯功能上來(lái)區(qū)分，電路的種類是無(wú)窮盡的，但有些組合邏輯電路模塊經(jīng)常地、大量地出現(xiàn)在各種應(yīng)用場(chǎng)合中，于是便把這些電路模塊做成了標(biāo)準(zhǔn)化的中規(guī)模集成電路，可以在大規(guī)模集成電路芯片設(shè)計(jì)中使用，用來(lái)組成更復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng) 本節(jié)討論常用 MSI 組合器件的工作原理及其應(yīng)用，常用 74LS 系列產(chǎn)品為實(shí)例 譯碼器13.5 常用 MSI 組合邏輯器件及其應(yīng)用3 .5常用MSI組合邏輯器件及其應(yīng)用 把代碼狀態(tài)的特定含義翻譯出來(lái)的過(guò)程稱為譯碼，實(shí)現(xiàn)譯碼操作的電路稱為譯碼器。 譯碼

5、器是計(jì)算機(jī)中常用的一種多輸出邏輯電路，它把輸入代碼轉(zhuǎn)換成不同的輸出代碼，且輸入代碼字與輸出代碼字是一對(duì)一的映射。譯碼器 輸入編碼字 輸出編碼字 使能 輸入映射 譯碼器就是把一種代碼轉(zhuǎn)換為另一種代碼的電路 譯碼器13 .5常用MSI組合邏輯器件及其應(yīng)用 譯碼器可分為變量譯碼器和顯示譯碼器 變量譯碼器有二進(jìn)制譯碼器和非二進(jìn)制譯碼器 顯示譯碼器按顯示材料分為熒光、發(fā)光二極管譯碼器、液晶顯示譯碼器；按顯示內(nèi)容分為文字、數(shù)字、符號(hào)譯碼器 常用的譯碼器電路有二進(jìn)制譯碼器和顯示譯碼器等分類常用 譯碼器13 .5常用MSI組合邏輯器件及其應(yīng)用 二進(jìn)制譯碼器 最常用的譯碼器是二進(jìn)制譯碼器，又稱為 n-2n 譯碼

6、器，其輸入編碼為 n 位二進(jìn)制數(shù)，輸出為 2n 個(gè)最小項(xiàng)，即輸出編碼為2n 取 1 碼。 設(shè)二進(jìn)制譯碼器的輸入端為n個(gè)，則輸出端為2n個(gè)，且對(duì)應(yīng)于輸入代碼的每一種狀態(tài)，2n個(gè)輸出中只有一個(gè)為1（或?yàn)?），其余全為0（或?yàn)?）。 二進(jìn)制譯碼器可以譯出輸入變量的全部狀態(tài)，故又稱為變量譯碼器。 24譯碼器A0A1EN2 4 譯碼器Y0Y1Y2Y3（a）框圖（b）邏輯圖EN A1 A0 Y3 Y2 Y1 Y0 0 d d 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0（c）真值表Yi=ENmi 3位二進(jìn)制譯碼器（a）真值表

7、輸入：3位二進(jìn)制代碼3 .5常用MSI組合邏輯器件及其應(yīng)用輸出：8個(gè)輸出信號(hào) 3位二進(jìn)制譯碼器（b）邏輯表達(dá)式 3 .5常用MSI組合邏輯器件及其應(yīng)用 （c）邏輯圖3線-8線譯碼器3-8線譯碼器，3變量譯碼器 74LS138集成譯碼器3 .5常用MSI組合邏輯器件及其應(yīng)用 74LS138是一種常用的MSI器件，該芯片共有16條引線，其中6條輸入線，8條輸出線（Y0Y7），1條電源線和1條地線。輸入線A、B、C接收輸入代碼，G1、G2A和G2B三個(gè)使能輸入端，輸出線Y0Y7與輸入代碼構(gòu)成的最大項(xiàng)（即最小項(xiàng)之非）對(duì)應(yīng)，輸出低電平有效。 74LS138集成譯碼器3 .5常用MSI組合邏輯器件及其應(yīng)用

8、真值表輸入：自然二進(jìn)制碼輸出：低電平有效 譯碼器13 .5常用MSI組合邏輯器件及其應(yīng)用 BCD譯碼器74LS79 74LS 49是常用的一種BCD碼MSI器件，它的輸入編碼為 4 位的BCD碼、輸出為 7 位編碼字。它的輸出編碼字是按照輸入的BCD碼編碼字使對(duì)應(yīng)的某些輸出端為 1 ，以驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管（LED）或液晶顯示器（LCD）顯示一位十進(jìn)制數(shù)。 下面是 74LS 49 邏輯符號(hào)和1 位七段十進(jìn)制數(shù)顯示器結(jié)構(gòu)圖 BCD譯碼器74LS793 .5常用MSI組合邏輯器件及其應(yīng)用如，顯示 1則 b 段、 c 段點(diǎn)亮（接高電平）。74LS 49 邏輯符號(hào)和1 位七段十進(jìn)制數(shù)顯示器結(jié)構(gòu)圖 BCD譯碼

9、器74LS793 .5常用MSI組合邏輯器件及其應(yīng)用a的卡諾圖 BCD譯碼器74LS793 .5常用MSI組合邏輯器件及其應(yīng)用b的卡諾圖c的卡諾圖 BCD譯碼器74LS793 .5常用MSI組合邏輯器件及其應(yīng)用d的卡諾圖e的卡諾圖 BCD譯碼器74LS793 .5常用MSI組合邏輯器件及其應(yīng)用f的卡諾圖g的卡諾圖 BCD譯碼器74LS793 .5常用MSI組合邏輯器件及其應(yīng)用 BCD譯碼器74LS793 .5常用MSI組合邏輯器件及其應(yīng)用邏輯圖 BCD譯碼器74LS793 .5常用MSI組合邏輯器件及其應(yīng)用 七段數(shù)碼管顯示字型 譯碼器13 .5常用MSI組合邏輯器件及其應(yīng)用 含有譯碼器的組合電

10、路的分析與設(shè)計(jì) 含有譯碼器的組合電路的分析例1試分析如圖所示邏輯電路的功能 含有譯碼器組合電路的分析3 .5常用MSI組合邏輯器件及其應(yīng)用例1分別對(duì)應(yīng)，則可得：寫成最小項(xiàng)表達(dá)式 1 2 含有譯碼器組合電路的分析3 .5常用MSI組合邏輯器件及其應(yīng)用真值表 2 3 4 電路的邏輯功能當(dāng)A、B、C三變量中為1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)時(shí)，輸出1，否則為0，故圖示電路為三變量判奇電路。 含有譯碼器的組合電路的分析與設(shè)計(jì)3 .5常用MSI組合邏輯器件及其應(yīng)用 含有譯碼器的組合電路的設(shè)計(jì) 例2 用譯碼器實(shí)現(xiàn)函數(shù)：設(shè)輸入為：x , y , z ,采用 74LS 138 實(shí)現(xiàn)。 含有譯碼器的組合電路的設(shè)計(jì)xyz+5VF1

11、F141197 含譯碼器的設(shè)計(jì)例3設(shè)計(jì)一個(gè)一位全加器全加器真值表如下：A? B? C? S? C?+10 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1AiBiCi+5V11SiCi+1可用正邏輯與非門來(lái)實(shí)現(xiàn) 編碼器 P11523.5 常用 MSI 組合邏輯器件及其應(yīng)用如果譯碼器的輸出編碼位數(shù)少于輸入編碼位數(shù)，稱為編碼器。 三位二進(jìn)制編碼器真值表輸入：8個(gè)互斥信號(hào)輸出：3位二進(jìn)制代碼定義 編碼器23 .5常用MSI組合邏輯器件及其應(yīng)用 邏輯表達(dá)式 因?yàn)镮0I7中任何時(shí)候只可能有一個(gè)為1，所以含兩個(gè)以上

12、1的乘積項(xiàng)為約束項(xiàng)，利用這些，比如在Y2上可以加上 使第一項(xiàng)變?yōu)镮7，接著可化為 編碼器23 .5常用MSI組合邏輯器件及其應(yīng)用 邏輯圖 編碼器2三位二進(jìn)制優(yōu)先編碼器真值表在優(yōu)先編碼器中優(yōu)先級(jí)別高的信號(hào)排斥級(jí)別低的，即具有單方面排斥的特性。設(shè)I7的優(yōu)先級(jí)別最高，I6次之，依此類推，I0最低 三位二進(jìn)制優(yōu)先編碼器邏輯表達(dá)式3 .5常用MSI組合邏輯器件及其應(yīng)用 三位二進(jìn)制優(yōu)先編碼器邏輯圖8線-3線優(yōu)先編碼器3 .5常用MSI組合邏輯器件及其應(yīng)用 數(shù)據(jù)選擇器 P11833.5 常用 MSI 組合邏輯器件及其應(yīng)用 數(shù)據(jù)選擇器又稱多路選擇器,是一個(gè)數(shù)字開(kāi)關(guān)，從n路源數(shù)據(jù)中選擇一路送至輸出端示意圖In-

13、1多路選擇器結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)選擇功能：是指經(jīng)過(guò)選擇，把多個(gè)通道的數(shù)據(jù)傳送到唯一的公共數(shù)據(jù)通道上去3數(shù)據(jù)選擇器 4選1數(shù)據(jù)選擇器真值表邏輯表達(dá)式地址變量輸入數(shù)據(jù)由地址碼決定從路輸入中選擇哪路輸出。3數(shù)據(jù)選擇器 邏輯圖3 .5常用MSI組合邏輯器件及其應(yīng)用 加法器 P1204半加器能對(duì)兩個(gè)1位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行相加而求得和及進(jìn)位的邏輯電路稱為半加器。加數(shù)本位的和向高位的進(jìn)位 加法器 P1204全加器能對(duì)兩個(gè)1位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行相加并考慮低位來(lái)的進(jìn)位，即相當(dāng)于3個(gè)1位二進(jìn)制數(shù)相加，求得和及進(jìn)位的邏輯電路稱為全加器3 .5常用MSI組合邏輯器件及其應(yīng)用 全加器 Ai、Bi：加數(shù)， Ci：低位來(lái)的進(jìn)位，Si：本位的和， Ci+1：向高位的進(jìn)位。3 .5常用MSI組合邏輯器件及其應(yīng)用全加器的邏輯圖和邏輯符號(hào) 用與門和或門實(shí)現(xiàn)加法器 實(shí)現(xiàn)多位二進(jìn)制數(shù)相加的電路稱為加法器。串行進(jìn)位加法器定義構(gòu)成：把n位全加器串聯(lián)起來(lái)，低位全加器的進(jìn)位輸出連接到相鄰的高位全加器的進(jìn)位輸入。特點(diǎn)：進(jìn)位信號(hào)是由低位