數(shù)字電路域邏輯設(shè)計(jì)4-1

4.1.2全加器4.1.3編碼器4.1.4譯碼器4.1.5數(shù)值比較器4.1.6數(shù)據(jù)選擇器4.1.7奇偶產(chǎn)生/校驗(yàn)電路4.1

組合邏輯電路分析4.1.1組合邏輯電路分析方法4.1.1組合邏輯電路分析方法

分析達(dá)到的目標(biāo)：根據(jù)給定的邏輯電路圖，歸納出該邏輯電路的邏輯功能。組合邏輯電路的分析通常采用代數(shù)法，一般按照以下步驟進(jìn)行：(1)根據(jù)給定組合邏輯電路的邏輯圖，從輸入端開始，逐級(jí)推導(dǎo)出輸出端的邏輯函數(shù)表達(dá)式；(2)由輸出函數(shù)表達(dá)式，如果有必要列出它的真值表；(3)從邏輯函數(shù)表達(dá)式或真值表，概括出給定組合邏輯電路的邏輯功能。&&&&ABFγβα圖4-1-1

異或電路邏輯圖例4-1分析圖4-1-1所示的組合邏輯電路。解

第一步：根據(jù)與非門的邏輯關(guān)系，寫出各輸出端表達(dá)式。011101110000FBA表4-1-1

例4-1真值表

第二步：列真值表。(可選）

第三步：歸納邏輯功能。該電路為異或邏輯電路。&&&ABCOγβα圖4-1-2

1位全加器=1=1FCI4.1.2全加器１．１位全加器根據(jù)F及CO的表達(dá)式，列出真值表。按照組合邏輯電路的分析步驟，首先寫出各級(jí)邏輯門的輸出表達(dá)式：表4-1-2全加器真值表1111101011011011000101110100101010000000FCOBACI∑COCI圖4-1-31位全加器邏輯符號(hào)由真值表可見，若A、B為兩個(gè)輸入的1位二進(jìn)制數(shù)，CI為低位進(jìn)位，則F為三者之和，CO為三者相加向高位的進(jìn)位輸出。因此，該電路可完成1位二進(jìn)制數(shù)全加的功能，稱為全加器。全加器是常用的算術(shù)運(yùn)算電路，圖4-1-3為全加器的邏輯符號(hào)。CO∑COB3A3CI圖4-1-4

4位逐位進(jìn)位加法器B2A2B1A1B0A0∑COCI∑COCI∑COCIF3F2F1F0２．串行進(jìn)位加法器由于每一位相加結(jié)果，必須等到低一位的進(jìn)位產(chǎn)生以后才能建立，因此這種結(jié)構(gòu)也叫做逐位進(jìn)位加法器。最后結(jié)果為本級(jí)各F3F2F1FO及向高位進(jìn)位位CO。串行進(jìn)位加法器的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，最大缺點(diǎn)是運(yùn)算速度慢。為了提高運(yùn)算速度，必須減小或消除由于進(jìn)位信號(hào)逐位傳遞所消耗的時(shí)間，采用超前進(jìn)位加法器。在１位全加器的基礎(chǔ)上，可以構(gòu)成多位加法電路。３．超前進(jìn)位加法器由４位超前進(jìn)位全加器邏輯電路可知，各位進(jìn)位信號(hào)Y2、Y3、Y4只與兩個(gè)加數(shù)有關(guān)，是并行產(chǎn)生的，都只需要經(jīng)歷一級(jí)與非門和一級(jí)與或非門的延遲時(shí)間。超前進(jìn)位加法器大大提高了運(yùn)算速度?！艭OCI30Q30P30∑圖4-1-6

4位全加器邏輯符號(hào)４位超前進(jìn)位全加器集成電路有：CT54283/CT74283、CT54S283/CT74S283、CT54LS283/CT74LS283、CC4008等。轉(zhuǎn)到圖幻燈片X/Y……圖4-1-7編碼器

通用邏輯符號(hào)4.1.3編碼器

編碼：就是在一系列輸入中將每個(gè)輸入給予一個(gè)二進(jìn)制編碼.能完成編碼功能的電路稱為編碼器。在電子設(shè)備中將字符變換成二進(jìn)制數(shù)，叫做字符編碼。用二進(jìn)制數(shù)碼表示一個(gè)十進(jìn)制數(shù)，叫做二－十進(jìn)制編碼。能識(shí)別輸入（請(qǐng)求編碼）信號(hào)的優(yōu)先級(jí)別，并進(jìn)行編碼的邏輯部件稱為優(yōu)先編碼器。根據(jù)編碼的概念，編碼器的輸入端子數(shù)N和輸出端子數(shù)n應(yīng)該滿足關(guān)系式：N≤2n。例：二輸入端簡(jiǎn)單編碼器：１．概念

２．優(yōu)先編碼器若不考慮附加電路ST、YS、YEX，則電路輸出方程為：根據(jù)輸出方程列寫真值表。見表4-1-3由真值表可見，若IN7=0，無論其他輸入端數(shù)據(jù)為0或1，輸出Y2Y1Y0=000，用二進(jìn)制的反碼形式表示數(shù)“７”。這說明IN7的優(yōu)先級(jí)別最高，IN6次之，依此類推。ST為置0端(反碼)轉(zhuǎn)到圖4幻燈片14-1-8IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7ST0/Z101/Z112/Z123/Z134/Z145/Z156/Z167/Z171011121314151617HPRI/BIN1aENaY0Y1Y22a4aaYEXYS18≥1圖4-1-98線-3線優(yōu)先編碼器CT54148/CT74148邏輯符號(hào)

３．常用中規(guī)模優(yōu)先編碼器8線-3線優(yōu)先編碼器：CT54148/CT74148CT54LS148/CT74LS148CC453210線-4線優(yōu)先編碼器：CT54147/CT74147CT54LS147/CT74LS147CC40147+關(guān)于ST,Yex,Ys的作用ST的作用是置0:當(dāng)其為1時(shí),無論輸入是什么狀態(tài)，輸出為111(反碼為000).Yex的作用是:在編碼狀態(tài)下,值為0.Ys作用是:在編碼狀態(tài)下,值為1.利用上述特性,可以對(duì)編碼器進(jìn)行級(jí)連擴(kuò)展.01234567ENHPRI/BIN低位片STYSY0Y1Y2YEX01234567ENHPRI/BIN高位片STYSY0Y1Y2YEX&&&Y0Y1Y2Y3&YEX0123456789101112131415

４．編碼器的功能擴(kuò)展用兩片8線-3線優(yōu)先編碼器擴(kuò)展成為16線-4線優(yōu)先編碼器。（16輸入，4輸出，同時(shí)只有一個(gè)輸入端要求編碼）高位片YS接到低位片的ST上，則只要高位片工作（YS=1）

，低位片就休息（ST=1）高位片Yex作為Y3(最高位),則高位片工作時(shí),Yex=0(反碼為1),低位片工作時(shí),Yex=1(0)例1:高位片8=0:低位片的Y2Y1Y0=111,高位片的Y2Y1Y0=111,則高位片的Yex=0,則總輸出為Y3Y2Y1Y0=0111(1000)１．2線-4線譯碼器4.1.4譯碼器

概念：譯碼是編碼的逆過程，將輸入的每個(gè)二進(jìn)制代碼賦予的含義“翻譯”過來，并給出相應(yīng)的輸出信號(hào)。具有譯碼功能的邏輯部件稱為譯碼器。其功能與編碼器相反。根據(jù)譯碼的概念，譯碼器的輸出端子數(shù)N和輸入端子數(shù)n之間應(yīng)該滿足關(guān)系式：N≤2n。&&&&11111.Y0STY1Y2Y3A0A1圖4-1-11譯碼器邏輯圖輸出表達(dá)式：11101101101010101110001110001111××1Y0Y1Y2Y3A0A1ST表4-1-4

2線-4線譯碼器真值表BIN/OCTY0STY1Y2Y3A0A112EN0123圖4-1-12

2線-4線譯碼器邏輯符號(hào)由輸出表達(dá)式列真值表。1－高電平，0－低電平，×－任意，低電平有效。由真值表可見，在選通端ST（低電平有效）為0時(shí)，對(duì)應(yīng)譯碼地址輸入端A1、A0的每一組代碼輸入，都能譯成在對(duì)應(yīng)輸出端輸出低電平0。在譯碼的過程中，任何時(shí)刻只有一個(gè)輸出端為有效電平，且其余輸出端都為相反的電平。BIN/OCTY0STBY1Y2Y3A0A112EN0123圖4-1-14

3線-8線譯碼器

邏輯符號(hào)4567Y4Y5Y6Y7STCSTAA24&２．3線-8線譯碼器0111111111101101111110110111011111101011110111100101111101111100111111011010011111110110001111111100000111111111××××011111111×××1×Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0A0A1A2STB+STCSTA表4-1-6

3線-8線譯碼器真值表選通信號(hào)，高電平有效。選通信號(hào)，低電平有效。二者只要有一個(gè)為0,則無效.輸出全1BCD/DECY0Y1Y2Y3A0A1120123圖4-1-15

4線-10線譯碼器

邏輯符號(hào)4567Y4Y5Y6Y7A24A3889Y8Y9３．4線-10線譯碼器（二－十進(jìn)制譯碼器）1111111111111111111111110111111111111110111111111111001111111111111101111111111101010011001100A10111111111101101111111100111011111111101110111111010111101111111011111011110101111110111100111111101100011111111011001111111110000Y9Y8Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0A0A2A3表4-1-7

4線-10線譯碼器真值表無效輸入狀態(tài)。1&&&&≥11&&&≥11&&≥11&≥1&&&&1=1=1=1=11≥1&≥1&≥1&≥1&.............................X1Y1X2Y2X3Y3X4Y4F1(4)F2(1)F3(13)F4(10)CO(9)(7)CI1(5)A1(6)B1(3)A2(2)B2(14)A3(15)B3(12)A4(11)B4圖4-1-5

4位超前進(jìn)位全加器........返回≥1&≥1&&&&≥1&&&&≥1&&&&...............11.11.11.11.1111................YS(15)YEX(14)Y0(9)Y1(7)Y2(6)(5)ST(4)IN7(3)IN6(2)IN5(1)IN4(13)IN3(12)IN2(11)IN1(10)IN0圖4-1-8優(yōu)先編碼器邏輯圖返回輸入輸出STIN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7Y2Y1Y0YEXYS1××××××××11111011111111111100×××××××0000010××××××