項目11 組合邏輯電路認知及數(shù)顯電容計顯示電路的制作

項目十二：組合邏輯電路認知及數(shù)顯電容計顯示電路的制作12.1三人表決電路的制作12.2常見集成組合邏輯電路認知及測試

12.3數(shù)顯電容計顯示電路的制作項目任務(wù)：項目目標：制作數(shù)顯電容計顯示電路

項目要求：采用譯碼器實現(xiàn)所測電容大小的現(xiàn)實

項目提示：數(shù)顯電容計顯示譯碼電路如圖12.1所示。

圖12.1顯示譯碼部分實物圖12.1三人表決電路的制作先看一下測試電路，如圖12.2所示。圖12.2三人表決電路接線圖

該任務(wù)是利用集成與非門電路74LS00設(shè)計三輸入表決電路，當(dāng)輸入端有兩個或者兩個以上高電平時，輸出端二極管亮，表明表決通過。項目測試步驟：（1）按照圖12.2在面包板上進行連線；（2）當(dāng)輸入端A、B、C輸入如下表12.2所示信號，觀察二極管是否亮，并記錄在表中。ABCY(填亮或滅)000001010011100101110111測試結(jié)果分析：當(dāng)三個輸入端有兩個或者兩個以上高電平時，二極管亮（由接線圖可知，當(dāng)Y輸出為高電平時LED亮），表明表決通過。

數(shù)字電路根據(jù)邏輯功能的不同可分為組合邏輯電路(簡稱組合電路)和時序邏輯電路(簡稱時序電路)兩大類。任一時刻電路的輸出僅僅取決于該時刻的輸入信號，而與電路原來的狀態(tài)無關(guān)，這種電路稱為組合邏輯電路。組合邏輯電路是由門電路組合而成的，可以有一個或多個輸入端，也可以有一個或多個輸出端。組合電路的示意圖如圖12.3所示。圖12.3組合邏輯電路框圖一、組合邏輯電路的分析方法

(1)根據(jù)給定邏輯電路圖，寫出邏輯函數(shù)表達式。

(2)化簡邏輯函數(shù)表達式。

(3)根據(jù)最簡邏輯表達式列真值表。

(4)觀察真值表中輸出與輸入的關(guān)系，描述電路邏輯功能。

二、組合邏輯電路的設(shè)計方法

(1)設(shè)置輸入變量和輸出變量并邏輯賦值。

(2)列真值表。

(3)寫出邏輯表達式并化簡。

(4)畫邏輯電路圖。12.2常見集成組合邏輯電路認知及測試

先認識一下常見集成組合邏輯電路實物，如圖12.6所示：（a）集成譯碼器74LS138(b)集成編碼器74LS148(c)集成多路電子開關(guān)D4067圖12.6常見集成組合邏輯電路實物譯碼器是組合邏輯電路的一種典型電路，下面通過對3-8譯碼器74LS138的測試，來了解一下集成組合邏輯電路的邏輯功能及特性，測試電路如圖12.7所示。圖12.774LS138測試電路接線圖項目測試步驟：

1.按圖12.3測試電路將器件裝在面包板上，并正確連線。

2.將晶體管穩(wěn)壓電源電壓調(diào)至+5V，將74LS138的八個輸出通過限流電阻R0~R7和發(fā)光二極管LED0~LED7的負極相連，正極接電源電壓+5V；74LS138的輸入A0、A1、A2接雙聯(lián)開關(guān)S1、S2、S3,可分別接地和通過限流電阻接電源，即每個輸入端可分別接高低電平，通過撥動開關(guān)改變輸入狀態(tài)，同時觀察74LS138的輸出狀態(tài)。

~測試結(jié)果分析：

1.將三個開關(guān)S1、S2、S3同時撥至下方接地，即三個輸入端輸入狀態(tài)為000；

2.將開關(guān)接S1高電平，S2和S3均接低電平即三個輸入端輸入狀態(tài)為001；

3.將輸入狀態(tài)依次從010調(diào)至111，重復(fù)測試過程，由此測試我們可以總結(jié)其邏輯功能，邏輯功能如下：

②譯碼器處于工作狀態(tài)時，每輸入一個二進制代碼，在對應(yīng)的一個輸出端為低電平（即輸出為低電平有效），也就是有一個對應(yīng)的輸出端被“譯中”。

=0）時，譯碼器處于工作狀態(tài)進行譯碼。否則，譯碼器禁止工作，所有輸出封鎖為高電平。

①當(dāng)S1＝1、＝0（即S1＝1，＋

=一、編碼器

按照編碼方式不同，編碼器可分為普通編碼器和優(yōu)先編碼器；按照輸出代碼種類的不同，可分為二進制編碼器和非二進制編碼器。1.普通編碼器2.優(yōu)先編碼器3.集成編碼器4．編碼器舉例（1）鍵控8421BCD碼編碼器。圖12.8鍵控8421BCD碼編碼器（2）二進制編碼器用n位二進制代碼對2n個信號進行編碼的電路稱為二進制編碼器。輸

入輸

出

I0

I1

I2

I3I4

I5I6I7A2

A1

A01000000001000000001000000001000000001000000001000000001000000001000001010011100101110111

由真值表寫出各輸出的邏輯表達式為：用門電路實現(xiàn)邏輯電路，如圖12.9所示。圖12.93位二進制編碼器（3）集成編碼器74LS148

74LS148是一種常用的8線-3線優(yōu)先編碼器。其外形和引腳如圖12.10所示。

圖12.10集成編碼器74LS148～（1）EI為使能輸入端，低電平有效。（2）優(yōu)先順序為，即的優(yōu)先級最高，然后是、、…、?！?）GS為編碼器的工作標志，低電平有效。（4）EO為使能輸出端，高電平有效。二、譯碼器

1.二進制譯碼器

集成二進制譯碼器由于其輸入、輸出端的數(shù)目滿足2N=M，屬完全譯碼器，故分為雙2-4線譯碼器、3-8線譯碼器、4-16線譯碼器等

2.非二進制譯碼器

非二進制譯碼器種類很多,其中二—十進制譯碼器應(yīng)用較廣泛。二—十進制譯碼器又稱4-10線譯碼器，屬不完全譯碼器。二—十進制譯碼器常用型號有:TTL系列的54/7442、54/74LS42和CMOS系列中的54/74HC42、54/74HCT42等。三、數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器

1.數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器又稱多路選擇器或多路開關(guān)。常見的數(shù)據(jù)選擇器有四選一、八選一、十六選一等。圖12.11是8選1數(shù)據(jù)選擇器74LS151的引腳圖和邏輯符號。

(a)引腳圖(b)邏輯符號圖12.118選1數(shù)據(jù)選擇器74LS1512.數(shù)據(jù)分配器在數(shù)據(jù)傳輸過程中，有時需要將某一路數(shù)據(jù)分配到多路裝置中去，能夠完成這種功能的電路稱為數(shù)據(jù)分配器。四、加法器

1.半加器不考慮來自低位的進位數(shù)，只將兩個1位二進制數(shù)A和B相加，稱為半加。實現(xiàn)半加運算的電路叫做半加器。

2.全加器考慮低位來的進位位的加法稱為全加。完成全加功能的電路稱為全加器。其邏輯功能如下表12.10所示。表12.10全加器真值表輸入輸出Ai

Bi

Ci-1Si

Ci

00000101001110010111011100101001100101113.多位加法器多位數(shù)相加時，要考慮進位,進位的方式有串行進位和超前進位兩種。中規(guī)模集成加法器常做成四位，由四個全加器構(gòu)成。常用集成多位加法器有74LS283等，其外形和引腳如圖12.12所示。

(a)引腳圖(b)邏輯符號圖12.12四位二進制加法器74LS283五、數(shù)值比較器在一些數(shù)字系統(tǒng)中，經(jīng)常要求比較兩個數(shù)的大小。能對兩個位數(shù)相同的二進制數(shù)進行比較，并判斷其大小關(guān)系的邏輯電路稱為數(shù)值比較器。數(shù)值比較器對兩個位數(shù)相同的二進制數(shù)A、B進行比較，其結(jié)果有A＞B、A＜B和A＝B三種可能性。典型的數(shù)值比較器有74LS85。其外形和引腳如圖12.14所示。圖12.14集成數(shù)值比較器74LS8512.3數(shù)顯電容計顯示電路的制作項目電路如圖12.15所示。

圖12.15譯碼顯示電路原理圖一、顯示譯碼器1.七段數(shù)字顯示器七段數(shù)字顯示器就是將七個發(fā)光二極管（加小數(shù)點為八個）按一定的方式排列起來，七段a、b、c、d、e、f、g（小數(shù)點DP）各對應(yīng)一個發(fā)光二極管，利用不同發(fā)光段的組合，顯示不同的阿拉伯?dāng)?shù)字，如圖12.16（a）所示。（a）數(shù)碼管外形 （b）段組合圖圖12.16七段數(shù)字顯示器及發(fā)光段組合圖按內(nèi)部連接方式不同，七段數(shù)字顯示器分為共陰極和共陽極兩種，如圖12.17所示。

（a）共陽極接法

（b）共陰極接法圖12.17半導(dǎo)體數(shù)字顯示器的內(nèi)部接法半導(dǎo)體顯示器的優(yōu)點是工作電壓較低（1.5～3V）、體積小、壽命長、亮度高、響應(yīng)速度快、工作可靠性高。缺點是工作電流大，每個字段的工作電流約為10mA左右。2.集成七段顯示譯碼器CD4511集成七段顯示譯碼器CD4511為雙列直插16腳封裝，它將BCD標準代碼變換成驅(qū)動七段數(shù)碼管所需的信號。CD4511外形如圖12.18所示。圖12.18集成七段顯示譯碼器CD4511二、數(shù)顯電容計顯示電路工作原理

數(shù)顯電容計顯示部分的顯示器件采用了3位共陰極數(shù)碼管，可以顯示從000到999的數(shù)值。

數(shù)顯電容計顯示部分的七段顯示譯碼器選用CD4511，其具有內(nèi)部抑制非BCD碼輸入的電路，當(dāng)輸入為非BCD碼時，譯碼器的七個輸出均為低電平，使數(shù)碼管顯示器變暗。CD4511每段輸出驅(qū)動電流可達25mA，因此在驅(qū)動LED數(shù)碼管時要加限流電阻R12~R18。