数字电子技术10课件第3章

1、数字电子技术主讲人 沈阳工业大学软件学院 Shenyang University of Technology王德新第三章 组合逻辑电路的分析与设计内容 3.2 组合电路分析 3.3 组合电路设计 3.4 组合逻辑电路中的竞争冒险现象 3.5 常用MSI组合逻辑器件及其应用 3.1 门的符号标准 第三章 组合逻辑电路的分析与设计3 组合逻辑电路的分析与设计3.5 常用 MSI 组合逻辑器件及其应用3 .5常用MSI组合逻辑器件及其应用 根据集成度的大小集成电路可分为: 小规模集成电路: SSI (Small Scale Integration) 中规模集成电路 MSI (Medium Scale

2、 Integration) 大规模集成电路 LSI (Large Scale Integration) 超大规模集成电路 VLSI (Very Large Scale Integration)3.5 常用 MSI 组合逻辑器件及其应用 目前 LSI 及 MSI 产品主要有两大系列：TTL（ Transistor Transistor Logic）三级管-三级管逻辑系列MOS（Metal-Oxide-Semiconductor）金属氧化物半导体逻辑系列3 .5常用MSI组合逻辑器件及其应用3.5 常用 MSI 组合逻辑器件及其应用国内外常用的TTL系列有 SN54 / 74系列3 .5常用MSI

3、组合逻辑器件及其应用54系列为军用产品74 系列为民用产品 SN54 / 74 系列分为四档 SN 54 / 74 标准系列 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 组合逻辑器件及其应用74系列典型电路与非门的平均传输时间与平均功耗3 .5常用MSI组合逻辑器件及其应用 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 具有最佳的综合性能，

4、是TTL集成电路的主流，应用最广的系列3.5 常用 MSI 组合逻辑器件及其应用 MSI组合器件3 .5常用MSI组合逻辑器件及其应用 从逻辑功能上来区分，电路的种类是无穷尽的，但有些组合逻辑电路模块经常地、大量地出现在各种应用场合中，于是便把这些电路模块做成了标准化的中规模集成电路，可以在大规模集成电路芯片设计中使用，用来组成更复杂的数字系统 本节讨论常用 MSI 组合器件的工作原理及其应用，常用 74LS 系列产品为实例 译码器13.5 常用 MSI 组合逻辑器件及其应用3 .5常用MSI组合逻辑器件及其应用 把代码状态的特定含义翻译出来的过程称为译码，实现译码操作的电路称为译码器。 译码

5、器是计算机中常用的一种多输出逻辑电路，它把输入代码转换成不同的输出代码，且输入代码字与输出代码字是一对一的映射。译码器 输入编码字 输出编码字 使能 输入映射 译码器就是把一种代码转换为另一种代码的电路 译码器13 .5常用MSI组合逻辑器件及其应用 译码器可分为变量译码器和显示译码器 变量译码器有二进制译码器和非二进制译码器 显示译码器按显示材料分为荧光、发光二极管译码器、液晶显示译码器；按显示内容分为文字、数字、符号译码器 常用的译码器电路有二进制译码器和显示译码器等分类常用 译码器13 .5常用MSI组合逻辑器件及其应用 二进制译码器 最常用的译码器是二进制译码器，又称为 n-2n 译码

6、器，其输入编码为 n 位二进制数，输出为 2n 个最小项，即输出编码为2n 取 1 码。 设二进制译码器的输入端为n个，则输出端为2n个，且对应于输入代码的每一种状态，2n个输出中只有一个为1（或为0），其余全为0（或为1）。 二进制译码器可以译出输入变量的全部状态，故又称为变量译码器。 24译码器A0A1EN2 4 译码器Y0Y1Y2Y3（a）框图（b）逻辑图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位二进制译码器（a）真值表

7、输入：3位二进制代码3 .5常用MSI组合逻辑器件及其应用输出：8个输出信号 3位二进制译码器（b）逻辑表达式 3 .5常用MSI组合逻辑器件及其应用 （c）逻辑图3线-8线译码器3-8线译码器，3变量译码器 74LS138集成译码器3 .5常用MSI组合逻辑器件及其应用 74LS138是一种常用的MSI器件，该芯片共有16条引线，其中6条输入线，8条输出线（Y0Y7），1条电源线和1条地线。输入线A、B、C接收输入代码，G1、G2A和G2B三个使能输入端，输出线Y0Y7与输入代码构成的最大项（即最小项之非）对应，输出低电平有效。 74LS138集成译码器3 .5常用MSI组合逻辑器件及其应用

8、真值表输入：自然二进制码输出：低电平有效 译码器13 .5常用MSI组合逻辑器件及其应用 BCD译码器74LS79 74LS 49是常用的一种BCD码MSI器件，它的输入编码为 4 位的BCD码、输出为 7 位编码字。它的输出编码字是按照输入的BCD码编码字使对应的某些输出端为 1 ，以驱动发光二极管（LED）或液晶显示器（LCD）显示一位十进制数。 下面是 74LS 49 逻辑符号和1 位七段十进制数显示器结构图 BCD译码器74LS793 .5常用MSI组合逻辑器件及其应用如，显示 1则 b 段、 c 段点亮（接高电平）。74LS 49 逻辑符号和1 位七段十进制数显示器结构图 BCD译码

9、器74LS793 .5常用MSI组合逻辑器件及其应用a的卡诺图 BCD译码器74LS793 .5常用MSI组合逻辑器件及其应用b的卡诺图c的卡诺图 BCD译码器74LS793 .5常用MSI组合逻辑器件及其应用d的卡诺图e的卡诺图 BCD译码器74LS793 .5常用MSI组合逻辑器件及其应用f的卡诺图g的卡诺图 BCD译码器74LS793 .5常用MSI组合逻辑器件及其应用 BCD译码器74LS793 .5常用MSI组合逻辑器件及其应用逻辑图 BCD译码器74LS793 .5常用MSI组合逻辑器件及其应用 七段数码管显示字型 译码器13 .5常用MSI组合逻辑器件及其应用 含有译码器的组合电

10、路的分析与设计 含有译码器的组合电路的分析例1试分析如图所示逻辑电路的功能 含有译码器组合电路的分析3 .5常用MSI组合逻辑器件及其应用例1分别对应，则可得：写成最小项表达式 1 2 含有译码器组合电路的分析3 .5常用MSI组合逻辑器件及其应用真值表 2 3 4 电路的逻辑功能当A、B、C三变量中为1的个数为奇数时，输出1，否则为0，故图示电路为三变量判奇电路。 含有译码器的组合电路的分析与设计3 .5常用MSI组合逻辑器件及其应用 含有译码器的组合电路的设计 例2 用译码器实现函数：设输入为：x , y , z ,采用 74LS 138 实现。 含有译码器的组合电路的设计xyz+5VF1

11、F141197 含译码器的设计例3设计一个一位全加器全加器真值表如下：Aİ Bİ Cİ Sİ Cİ+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可用正逻辑与非门来实现 编码器 P11523.5 常用 MSI 组合逻辑器件及其应用如果译码器的输出编码位数少于输入编码位数，称为编码器。 三位二进制编码器真值表输入：8个互斥信号输出：3位二进制代码定义 编码器23 .5常用MSI组合逻辑器件及其应用 逻辑表达式 因为I0I7中任何时候只可能有一个为1，所以含两个以上

12、1的乘积项为约束项，利用这些，比如在Y2上可以加上 使第一项变为I7，接着可化为 编码器23 .5常用MSI组合逻辑器件及其应用 逻辑图 编码器2三位二进制优先编码器真值表在优先编码器中优先级别高的信号排斥级别低的，即具有单方面排斥的特性。设I7的优先级别最高，I6次之，依此类推，I0最低 三位二进制优先编码器逻辑表达式3 .5常用MSI组合逻辑器件及其应用 三位二进制优先编码器逻辑图8线-3线优先编码器3 .5常用MSI组合逻辑器件及其应用 数据选择器 P11833.5 常用 MSI 组合逻辑器件及其应用 数据选择器又称多路选择器,是一个数字开关，从n路源数据中选择一路送至输出端示意图In-

13、1多路选择器结构数据选择功能：是指经过选择，把多个通道的数据传送到唯一的公共数据通道上去3数据选择器 4选1数据选择器真值表逻辑表达式地址变量输入数据由地址码决定从路输入中选择哪路输出。3数据选择器 逻辑图3 .5常用MSI组合逻辑器件及其应用 加法器 P1204半加器能对两个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。加数本位的和向高位的进位 加法器 P1204全加器能对两个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3 .5常用MSI组合逻辑器件及其应用 全加器 Ai、Bi：加数， Ci：低位来的进位，Si：本位的和， Ci+1：向高位的进位。3 .5常用MSI组合逻辑器件及其应用全加器的逻辑图和逻辑符号 用与门和或门实现加法器 实现多位二进制数相加的电路称为加法器。串行进位加法器定义构成：把n位全加器串联起来，低位全加器的进位输出连接到相邻的高位全加器的进位输入。特点：进位信号是由低位