电子技术第8章常用组合逻辑器件及其应用.ppt

第8章 常用组合逻辑器件及其应用,8.1 编码器 8.2 译码器 8.3 加法器 8.4 数据选择器,有一些组合逻辑电路如加法器、编码器、译码器、数据选择器等在各类数字系统中经常采用，目前已将这些电路的设计标准化，并由厂家制成了中、小规模的单片集成产品。这些集成器件具有通用性强、兼容性好、功耗小、工作稳定可靠等优点而被广泛采用。下面来介绍它们的工作原理、逻辑功能和应用。,8.1 编码器,在数字电路中，有时需要把某种控制量用一个规定的二进制数来表示，这种表示控制信息的二进制数称为代码。将控制信息变换成代码的过程称为编码。实现编码功能的组合电路为编码器。 如计算机的输入键盘，就是由编码器组成的，每按下一个键，编码器就将该按键的含义转换成一个计算机能识别的二进制数，用它去控制机器的操作。按允许的输入信息量的不同，编码器可分为普通编码器和优先编码器。,8.1.1 二进制编码器,用n位二进制代码可以表示N=2n个信号。用n位二进制代码对2n个信号进行编码的电路，叫做二进制编码器。 可分为3位二进制编码器、4位二进制编码器。,例：设计一个编码器，满足以下要求： (1) 将 I0、I1、I7 8个信号编成二进制代码。 (2) 编码器每次只能对一个信号进行编码，不 允许两个或两个以上的信号同时有效。 (3) 设输入信号高电平有效。,其编码过程： 1、确定二进制代码位数 根据N=2n个可知，输出应该是n=3位的二进制代码，用Y2、Y1、Y0表示。,2、列编码表,任何时刻编码器只能对一个输入信号进行编码。否则输出会发生混乱。,8线-3线编码器,3、写逻辑表达式,4、画逻辑图,8.1.2 二十进制编码器,将十进制数0、 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9 等10个信号编成二进制代码的电路叫做二十进制编码器。其编码过程： 1、确定位数 输入有十个数码，输出需要四位二进制代码，称为10线4线编码器。 输入：I0I9 输出：Y2Y0,2、列真值表,3、逻辑表达式,4、逻辑图,优先编码器允许多个输入信号同时有效，但它只按其中优先级别最高的有效输入信号编码，对级别较低的输入信号不予理睬。 下面以8线3线优先编码器74LS148为例，介绍优先编码器。,8.1.3 优先编码器,在数字系统中，常常要控制几个工作对象，如计算机有许多输入设备，可能多台设备同时向主机发出中断请求，希望输入数据。这就要求主机能自动识别这些请求信号的优先级别，按次序进行编码，这就需要优先编码器。,使能输入端；,使能输出端;,扩展输出端。,真值表,当 表示禁止编码； 当 表示允许编码；,由真值表可以看出：,电路允许编码，但无码可编时, 电路允许编码，并且正在编码时，,例10-12-1八输入端的编码器按二进制数编码时，输出端的个数是（ ）。 A、2个 B、3个 C、4个 D、8个 例10-12-2计算机键盘上101个键盘用二进制代码进行编码，至少应为_位二进制数。 例10-12-3一个8线-3线优先编码器，输出是低电平有效，当输入最高位和最低位同时为1而其余位为0时，则其输出编码应为（ ）。 A111 B011 C100 D000,7,B,D,译码与编码作用相反，是将二进制代码按其编码时的原意译成对应的输出信号。设二进制译码器有n个输入端，则输出端为2n个。实现译码操作的组合电路称为译码器。 应用：数字仪表中的各种显示译码器，计算机中的地址译码器、指令译码器，通信设备中由译码器构成的分配器，以及各种代码变换译码器等。,常见的译码器有二进制译码器、二-十进制译码器和数字显示译码器。,8.2 译码器,8.2.1 二进制译码器,8.2.1.1 3位二进制译码器 输入变量：A、B、C；输出：Y0-Y7 ；3-8译码器,逻辑表达式,逻辑图,8.2.1.2 集成译码器 74LS138,A2、A1、A0为二进制译码输入端， 为译码输出端（低电平有效）,S1、 、 为选通控制端。,真值表,当S11和 时，译码器处于工作状态；,当S10或 时，译码器处于禁止状态。,例8-1 用译码器实现一组多输出逻辑函数,8.2.1.3 用译码器实现组合逻辑函数,用n 变量译码器加上简单地输出门，就能获得任何形式的输入变量数不大于n 的组合逻辑函数。,输出逻辑函数的最小项表达式为,例：用译码器74138和与非门电路实现逻辑函数：,8.2.2 二十进制译码器,把二-十进制代码翻译成10个十进制数字信号的电路，称为二-十进制译码器，也称BCD译码器。这种译码器有4个输入，10个输出端-74LS42,8.2.3 显示译码器,在各种数字设备中，经常需要将数字（文字和符号）直观地显示出来，供人们直接读取结果，或用以监视数字系统的工作情况，这就需要显示译码器。它能把8421二-十进制代码用显示器件显示出十进制数。,按发光物质不同，数码显示器可分为下列几类： 半导体显示器，亦称发光二极管显示器等； 荧光数字显示器，如荧光数码管、场致发光数字板等； 液体数字显示器，如液晶显示器等； 气体放电显示器，如辉光数码管、等离子体显示板等。,8.2.3.1 数码显示器,在数字系统中，广泛使用的显示方式有点矩阵式和七段字符显示器等。常用的七段字符显示器有半导体数码管和液晶显示。,半导体数码管是分段式数码显示器件，它有7个字段，每段为一个半导体发光二极管，简称LED。,半导体数码管,LED数码管有共阴、共阳之分。 共阴极：阳极ag接高电平时发光； 共阳极：阳极ag接低电平时发光。 发光二极管正向工作电压一般为1.5-3V，驱动电流几至几mA。,0110011,共阴极,1001100,共阳极,0011111,共阴极,1100000,共阳极,8.2.3.2 七段显示译码器,七段显示译码器的主要功能是把8421BCD码译成对应于半导体数码管的七字段信号，驱动半导体数码管，显示相应的十进制数码。即输入的是8421BCD码，输出的是ag，用来驱动七段字符显示器。（74LS47）,7448的逻辑功能：,（1）正常译码显示。LT=1，BI/RBO=1时，对输入为十进制数l15的二进制码（00011111）进行译码，产生对应的七段显示码。,（2）灭零。当LT=1，而输入为0的二进制码0000时，只有当RBI =1时，才产生0的七段显示码,如果此时输入RBI =0 ，则译码器的ag输出全0，使显示器全灭；所以RBI称为灭零输入端。,（3）试灯。当LT=0时，无论输入怎样，ag输出全1，数码管七段全亮。由此可以检测显示器七个发光段的好坏。 LT称为试灯输入端。,（4）特殊控制端BI/RBO。BI/RBO可以作输入端，也可以作输出端。 作输入使用时，如果BI=0时，不管其他输入端为何值，ag均输出0，显示器全灭。因此BI称为灭灯输入端。 作输出端使用时，受控于RBI。当RBI=0，输入为0的二进制码0000时，RBO=0，用以指示该片正处于灭零状态。所以，RBO 又称为灭零输出端。,图所示电路是74LS247和共阳极TLRO5O1HRA半导体 数码管连接图。,8.3 加法器,加法器: 实现二进制加法运算的电路,进位,不考虑低位 来的进位,要考虑低位 来的进位,二进制：0，1两个数码，“逢二进一”。,能对两个1位二进制数进行相加而求得和及进位的逻辑电路称为半加器。,A、B：加数； S：本位的和； C：向高位的进位。,8.3.1 半加器,能对两个1位二进制数进行相加并考虑低位来的进位，即相当于3个1位二进制数相加，求得和及进位的逻辑电路称为全加器。,Ai、Bi：加数； Ci-1：低位来的进位； Si：本位的和； Ci：向高位的进位。,（1）根据逻辑功能列出真值表,8.3.2 全加器,若用与或门实现，逻辑图如图,如何用半加器实现？,若用与非和异或门实现，逻辑图如何？,例 用3/8线译码器74LS138和两个与非门实现全加器。,全加器的函数表达式为：,Ai - A2 Bi - A1 Ci-1- A0,解,因此得出：,如图所示为实现两个4位二进制数相加的电路。,8.3.3 多位加法器,又叫多路选择器或多路开关，是多输入单输出的组合逻辑电路。数据选择器能够从来自不同地址的多路数据中任意选出所需要的一路数据作为输出。至于选择哪一路数据输出，完全由当时的选择控制信号决定。,8.4 数据选择器,8.4.1 数据选择器的功能,真值表,由地址码决定从路输入中选择哪路输出。,例：4选1数据选择器,4选1数据选择器有4个输入数据D0、D1、D2、D3，两个选择控制信号A1、A0,一个输出信号Y,逻辑图,8.4.2 集成数据选择器74LS151,八选一数据选择器,采用8选1数据选择器，可以实现任意3输入变量的组合逻辑