《电工电子技术应用》-学习情境八

学习情境8三人表决器的制作【学习目标】1.认识门电路和进行简单逻辑运算。2.学会设计与分析简单组合逻辑电路。3.学会查手册了解数字集成电路结构与引脚含义。4.学会制定三人表决器不同的设计方案并加以比较。5.学会在面包板上制作三人表决器。下一页返回上一页学习情境8三人表决器的制作【看一看】三人表决器在举重比赛中，当运动员完成动作时如何裁定举重是否成功呢?原来.在举重比赛中，有一名主裁判和两名副裁判，当某个裁判同意运动员上举杠铃合格，按动电钮，则对应的信号灯就亮，否则信号灯不亮。由于主裁判有否决权，所以只有两个以上的信号灯(包括主裁判的信号灯)亮，就表示运动员举重成功。图8-1所示为三人表决器实物电路板。上一页返回1.知识准备1.1数字电路和逻辑代数基础【看一看】认识模拟信号与数字信号电子电路处理的信号分为模拟信号和数字信号两类。模拟信号是指在时间上和数值上连续变化的信号。数字信号是指在时间上和数值上都离散的信号。数字信号常用抽象出来的二值信息1和0表示，反映在电路上就是高电平和低电平两种状态，如图8-2所示为模拟信号和数字信号的波形。【学一学】数制与码制1.数制数制是用一组统一的符合和规则表示数的方法。十进制是人们在日常生活中常用的一种计数体制，而在数字电路中则采用二进制、八进制、十六进制。下面介绍常用的十进制、二进制和十六进制，如表8-1所列。下一页返回1.知识准备1)十进制十进制有0,1,2,3,4,5,6,7,8,9十个数码，基数为10，其进位规则是“逢十进一”，即每位计满10就向高位进1，如9+1=10。十进制的各个数位的位权是基数10的幂。一个十进制数可以用按权展开法表示为(3457.3)10=3x103+4x102+5x101+7x100+3x10-1对于任意一个十进制数N，可以用位权展开式表示为(N)10=an-1x10n-1+an-1x10n-1+…+a0x100+a-1x10-1+a-2x10-2+…+a-mx10-m式中:n为整数部分的位数;m为小数部分的位数。上一页下一页返回1.知识准备2)二进制二进制是数字电路中应用最)’一泛的一种数制。在二进制中，只有0和1两个数码，基数为2，每个数位的位权值是2的幂，其进位规则是“逢二进一”，即每位计满2就向高位进1，例如1+1=10。一个二进制数可以用按权展开法表示，并可以通过按权展开法把二进制数转换为十进制数，如(1101.1)2=1x23+1x22+0x21+1x20+1x2-1=(13.5)10对于任意一个二进制数N，可以用位权展开式表示为

(N)2=an-1x2n-1+an-1x2n-1+…+a0x20+a-1x2-1+a-2x2-2+…+a-mx2-m上一页下一页返回1.知识准备将十进制数转换为二进制数采用“除2取余”法，即整数部分连续除2取余数，先取出的余数为二进制数的低位数码，后取出的余数为二进制数的高位数码。例题8-1将十进制数19转换成二进制数。上一页下一页返回1.知识准备3)十六进制十六进制有0,1,2,3,4,5,6,7,9,9,A,B,C,D,E,F十六个数码，其中A~F分别代表十进制的10~15。十六进制的基数为16，各个数位的位权是基数16的幂。其进位规则是“逢十六进一”，即每位计满16就向高位进1，例如F+1=l00一个十六进制数可以用按权展开法表示，并可以通过按权展开法把十六进制数转换为十进制数，如(3AD)16=3x162+10x161+13x160=(941)10对于任意一个十六进制数N，可以用位权展开式表示为

(N)16=an-1x16n-1+an-1x16n-1+…+a0x160+a-1x16-1+a-2x16-2+…+a-mx16-m上一页下一页返回1.知识准备若要将十进制数转换为十六进制数，可先将十进制数转换为二进制数，再由二进制数转换为十六进制数。从二进制数的小数点开始，分别向右、左按4位分组，最后不满4位的则需补0，将每组用对应的十六进制数代替，就是等值的十六进制数。例题8-2将十进制数19.625转换成十六进制数。解:(19.625)10=(10011.101)2

二进制00010011.1010

十六进制13.A因此，(19.625)10=(13.A)16。上一页下一页返回1.知识准备2.码制码制是指编码的规则，即用数字、字母或符号表示对象或信号的规则。常用的码制是BCD码和可靠性编码等。用4位二进制数表示1位十进制数的编码方法称二一十进制编码，简称BCD码。常用的BCD码有8421码、2421码和5421码等。在这里介绍最常用的8421BCD码，它每一位的权是固定不变的，按高位到低位排序，依次为8(即23),4(即22),2(即21),1(即20)，故称为8421BCD码。它和十进制数之间的关系，可直接变换。例题8-3将(359)10变换成8421BCD码。上一页下一页返回1.知识准备解:先将359中每位3,5,9分别由1位十进制数变成4位8421BCD码，再由高位到低位的次序，由左到右排序就可以得到相应的8421BCD码，即

(359)10=(001101011001)8421BCD【学一学】逻辑代数及其基本运算逻辑代数也称布尔代数，是分析和设计逻辑电路的一种数学工具。逻辑代数的取值只有“0”和“1"，它们不具有数量的概念，而是用来表示矛盾的双方、两种对立的状态、事件的真伪。在数字系统中，开关的接通与断开，晶体管的导通与截止，电压的高和低，信号的有和无都可用0和1这两种不同的逻辑值来表示。上一页下一页返回1.知识准备数字系统的逻辑关系都是由“或”、“与”、“非”运算组合而成。下面介绍这三种逻辑运算。1)“或”运算“或”运算也叫逻辑加，逻辑表达式为

F=A+B(读"F等于A加B”或“F等于A或B")其意义是:决定某一事件发生的多个条件中，只要有一个或一个以上条件成立，事件便可发生。该逻辑关系可用表8-11来描述。由表8-2可得出“或”运算的运算法则为

0+0=0;0+1=1;1+0=1;1+1=12)“与”运算上一页下一页返回1.知识准备“与”运算也叫逻辑乘，逻辑表达式为

F=A·R(读"F等于A乘B”或“F等于A与B”)其意义是:决定某一事件发生的多个条件必须同时具备，事件才能发生。该逻辑关系可用表8-12来描述。由表8-3可得出“与”运算的运算法则为

0·0=0;0·1=0;1·0=0;1·1=13)“非”运算“与”运算也叫“反”运算，逻辑表达式为

F=(读"F等于A非”或“F等于A反”)其意义是:某一事件的条件成立时，这个事件不发生;而该条件不成立时，这个事件就发生。该逻辑关系可用表8-13来描述。上一页下一页返回1.知识准备由表8-4可得出“与”运算的运算法则为

=1;=0【记一记】逻辑代数的公理和基本定理逻辑代数的公理和基本定理如表8-5所列。【学一学】逻辑代数的重要规则1.代人规则任何一个含有变量A的逻辑等式，如果将所有出现A的位置都代之以同一个逻辑函数，则等式仍然成立。这个规则称为代人规则。例如，已知,这是二变量的摩根定理，若将等式中的B用F=B+C代人，就得到上一页下一页返回1.知识准备这是三变量的摩根定理。2.反演规则如果将逻辑函数表达式F中的“·”变成“+”，“+”变成“·”，“0”变成“1”，“1”变成“0"，原变量变成反变量，反变量变成原变量，则所得到的新函数表达式为原函数F的反函数F。这个规则称为反演规则。例如，已知F=AB+，根据反演规则可得:上一页下一页返回1.知识准备3.对偶规则如果将逻辑函数表达式F中的“·”变成“+”,“+”变成“·”，“0”变成“1”，“1”变成“0”，而逻辑变量保持不变，得到一个新的逻辑表达式F‘，则称F’为F的对偶式。若两个逻辑函数表达式F和G相等，则其对偶式F‘和G’也相等。这一规则称为对偶规则。例如，已知，则有。【练一练】逻辑函数的代数化简法逻辑函数的化简，通常是将逻辑函数化成最简“与或”表达式。一也就是说，表达式中含有与项个数达到最少，且在满足与项个数最少的条件下，各与项所含的变量数达到最少。例如，F=A+BC就是最简“与或”表达式。上一页下一页返回1.知识准备代数化简法就是运用逻辑代数的公理、定理和规则对逻辑函数进行化简，这种方法没有固定的步骤可以遵循，主要取决于对逻辑代数的公理、定理和规则的熟练运用程度。下面举一个逻辑函数化简的实例。上一页下一页返回1.知识准备1.2门电路的认识1.2.1认识逻辑门电路【看一看】认识与门、或门和非门首先，认识一下与门、或门和非门的电路符号，如图8-3所示。【学一学】常见的几种逻辑门电路

1.与门在数字电路中，实现与逻辑关系的电路称之为与门电路。与逻辑关系，也称为逻辑乘，或称为与运算、逻辑乘运算。图8-3(a)是两个输入端的与门电路逻辑符号。与门逻辑关系的表达式为

Y=A·B=AB(8.1)上一页下一页返回1.知识准备读成“Y等于A与B”，或“A乘B”。“与”逻辑的输入变量不一定只有两个，可以有多个。与逻辑运算的规则为:有0出0，全1为1。与运算的逻辑关系还可以用真值表来表示。所谓真值表，就是将逻辑变量各种可能取值的组合及其相应的逻辑函数值列成的表格，如表8-6所列。图8-4是有两个输入端的二极管与门电路，A,B为两个输入变量，Y为输出变量。设A,B输入端的高、低电平分别为3V,0V，二极管的正向导通压降0.7V。A,B中只要有一个是低电平0V，则必有一个二极管导通，使F为0.7V。只有A,B中全是高电平3V,Y才为3.7V。输入与输出的逻辑电平关系如表8-7所列。如果规定3V以上为高电平，用逻辑1表示;0.7V以下为低电平，用逻辑0表示，则可以将表8-7转换为表8-8。显然，Y和A,B是逻辑与关系:Y=A·B。上一页下一页返回1.知识准备2.或门实现或逻辑关系的电路称之为或门电路。或逻辑关系，也称为逻辑加，或称为或运算、逻辑加运算。图8-3(b)是两个输入端的与门电路逻辑符号。与门逻辑关系的表达式为

Y=A+B(8.2)读成“Y等于A或B”，或“Y等于A加B”。“或”逻辑的输入变量不一定只有两个，可以有多个。或逻辑运算的规则为有1出1，全0为0。或逻辑真值表如表8-9所列。

图8-5是有两个输入端的二极管或门电路，A、B为两个输入变量，Y为输出变量。设A,B输入端的高、低电平分别为3V,0V，二极管的正向导通压降0.7V。上一页下一页返回1.知识准备A,B中只要有一个是高电平3V，则必有一个二极管导通，使F为2.3V。只有A,B中全是低电平0V,Y才为0V。输入与输出的逻辑电平关系如表8-10所列。如果规定2.3V以上为高电平，用逻辑1表示;0.7V以下为低电平，用逻辑0表示，则可以将表8-10转换为表8-11。显然，Y和A,B是逻辑或关系:Y=A+B。3.非门实现非逻辑关系的电路称之为非门电路。图8-3(c)是非门电路逻辑符号。非门逻辑关系的表达式为

(8.3)读成“Y等于A非”。非逻辑只有一个输入变量。其真值表如表8-12所列。上一页下一页返回1.知识准备

图8-6为三极管构成的非门电路。当输入端A为高电平1(3v)时，三极管饱和导通，Y端输出0.3V的饱和电压，属于低电平;而输入端A为低电平0(0V)时，三极管截止，Y端的电压近似等于电源电压，输出高电平。因此，该电路的输入与输出信号状态满足非逻辑关系，则。4.复合逻辑门电路与门、或门、非门是三种基本逻辑门，二极管与门和或门电路简单，缺点是存在电平偏移、带负载能力差、工作速度低、可靠性差。非门的优点恰好是没有电平偏移、带负载能力强、工作速度高。因此，常将二极管与门、或门和三极管非门连接起来，构成二极管、三极管复合逻辑门电路。上一页下一页返回1.知识准备1)与非门图8-7为与非门的电路和逻辑符号。电路由两部分组成，虚线左边是二极管与门，右边是三极管非门。因此，输入和输出之间是与非关系，其真值表如表8-13所列。逻辑表达式为

(8.4)2)或非门图8-8为或非门的电路和逻辑符号。电路由两部分组成，虚线左边是二极管或门，右边是三极管非门。因此，输入和输出之间是或非关系，其真值表如表8-14所列锣辑表达式为

(8.5)【想一想】与非门和或非门的运算规则是怎样的？上一页下一页返回1.知识准备1.2.2认识集成门电路【看一看】认识集成门电路由于用分立元件组成的门电路，使用元件多、焊接点多、可靠性差、体积大、功耗大、使用不便，因此在数字设备中一般极少采用。而日前使用的门电路大多为集成门电路，以半导体器件为基本单元，集成在一块硅片上，并具有一定的逻辑功能的电路称为集成门电路。最常用的集成门电路是TTL系列和CMOS系列。这两种不同系列的门电路中，可以找到具有相同逻辑功能的门电路。图8-9为各种不同的集成门电路。【】学一学集成门电路上一页下一页返回1.知识准备1.TTL集成门电路TTL电路，即晶体管一晶体管逻辑电路，该电路内部各级均由晶体管构成。1)TTL集成门电路型号根据工作温度的不同和电源电压允许工作范围的不同，我国TTL数字集成电路分为CT54系列和CT74系列两大类。它们的工作条件如表8-15所列。CT54系列和CT74系列具有完全相同的电路结构和电气性能参数。CT54系列常用于军品;而CT74系列TTL集成电路则适合在常规条件下工作，常用于民品。上一页下一页返回1.知识准备74系列集成电路通常为双列直插式塑料封装，如图8-10所示的74LS00实物图及外引脚排列图，在一块集成电路芯片上集成了四个与非门，各个与非门互相独立，可以单独使用，但它们共用一根电源引线和一根地线。不管使用哪个门，都必须将VCC接+5V电源，地线引脚接公共地线。双列直插集成块的引脚识别方法是:将集成电路水平放置，引脚向下，印有型号的一面向上，并将识别标志对着自己，左下端的第一个引脚为1脚，按逆时针方向依次为其它各引脚。若是单列直插式，则将印有型号的一面朝自己，从识别标志开始从左至右依次为各引脚。2)常用的TTL集成门上一页下一页返回1.知识准备74LS00是2输入四与非门集成电路芯片，内含四个2输入与非门，如图8-10所示.其逻辑表达式为:74LS20是4输入二与非集成电路芯片，内含两个4输入与非门，如图8-11所示.其逻辑表达式为:74LS04是带有六个非门的芯片，引脚功能如图8-12所示，其逻辑表达式为74LS08内含四个2输入与门.引脚功能如图8-13所示.其逻辑衷访式为

Y=AB上一页下一页返回1.知识准备2.CMOS集成门电路CMOS集成门电路是一种互补对称场效应管集成门电路，是近年来国内外迅速发展、广泛应用的一种电路。1)常见CMOS集成门电路型号CMOS数字电路有三个系列产品:(1)4000B系列。4000B系列数字集成电路为国际通用标准系列，是20世纪80年代CMOS代表产品之一。其特点是功耗很小、价格低，但工作速度较低。4000系列数字集成电路品种繁多、功能齐全，现在仍被广泛应用，门电路仅是其中一部分。(2)40Hxx系列。40Hxx系列数字集成电路为国标CC40H系列xx。其特点是工作速度较高，但品种较少，使用不多，其引脚功能与74系列TTL电路同序号品种相同。上一页下一页返回1.知识准备(3)74HCxx系列。74HCxx系列数字电路是CMOS产品中应用最广泛的品种之一。其特点是性能比较优越、功耗低、速度高，其引脚功能与74系列TTL电路同序号品种相同。2)常用CMOS集成门CD4011是一种常用的四2输入CMOS与非门，采用14引脚双列直插塑料封装，其引脚排列如图8-14所示。CD40106是一种常用的六输入CMOS反相器，采用14引脚双列直插塑料封装，其引脚排列如图8-15所示。上一页下一页返回1.知识准备1.3组合逻辑电路的认识【看一看】认识组合逻辑电路图数字电路根据逻辑功能的不同特点，可以分成两大类:一类叫组合逻辑电路(简称组合电路);另一类叫做时序逻辑电路(简称时序电路)。任意时刻的输出仅仅取决于该时刻的输入，与电路原来的状态无关的逻辑电路，称为组合逻辑电路。任意时刻的输出不仅取决于当时的输入信号，而且还取决于电路原来的状态的逻辑电路，称为时序逻辑电路，或者说，还与以前的输入有关。图8-16所示为组合逻辑电路。【学一学】组合逻辑电路的分析与设计上一页下一页返回1.知识准备1.组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的分析主要是根据给定的组合逻辑电路图，找出输出信号与输入信号间的关系，从而确定它的逻辑功能。组合逻辑电路的分析步骤如下:(1)根据给定的逻辑电路写出输出逻辑函数式。一般从输入端向输出端逐级写出各个门输出对其输入的逻辑表达式，从而写出整个逻辑电路的输出对输入变量的逻辑函数式。(2)化简逻辑函数式。(3)列出逻辑函数的真值表。将输入变量的状态以二进制数顺序的各种取值组合代人输出逻辑函数式，求出相应的输出状态，并填入表中，即得真值表。上一页下一页返回1.知识准备(4)分析逻辑功能。通常通过分析真值表的特点来说明电路的逻辑功能。例题8-5分析如图8-17电路中的逻辑功能。解:(1)列出表达式，为化简后可得(2)列真值表，如表8-16所列。(3)从真值表中分析逻辑功能。逻辑功能为:当A,B取值相同时，输出为1，否则为0。上一页下一页返回1.知识准备2.组合逻辑电路的设计组合逻辑电路的设计，是根据给出的要求设计出能实现这一逻辑要求的最简逻辑电路。组合逻辑电路的设计步骤如下:(1)分析设计要求，列真值表。根据题意确定输入变量和输出函数及它们相互间的关系，然后将输入变量以二进制顺序的各种取值组合排列，列出真值表。(2)根据真值表写出输出逻辑函数表达式，将真值表中输出为1所对应的各个最小项进行逻辑加后，便得到输出逻辑函数表达式。(3)对输出逻辑函数进行化简。上一页下一页返回1.知识准备(4)根据最简输出逻辑函数式画逻辑图。可根据最简与或输出逻辑函数表达式画逻辑图，一也可根据要求将输出逻辑函数变换为与非表达式、或非表达式、与或非表达式或其他表达式来画逻辑电路图。例题8-6某车间有三台电动机A,B,C,要维持正常生产必须至少两台电动机工作。试用与非门设计一个能满足此要求的逻辑电路。解:设电动机A,B,C工作时其值为1，不工作时其值为0;并设正常生产信号用F表示，能正常生产时其值为1，不能正常生产时其值为0。根据逻辑要求，该逻辑电路的真值表如表8-17所列。上一页下一页返回1.知识准备由表8-17写出函数F的与或表达式，化简后转换为与非表达式，为根据上式画出逻辑电路如图8-18所示。【想一想】设计一个三人表决器电路，多数人同意通过，并且A具有否决权，用与非门设计?上一页下一页返回1.知识准备1.4编码器的认识【看一看】认识编码器图8-19所示为10线-4线优先编码器【学一学】编码器将特定含义的输入信号(文字、数字、符号等)转换成二进制代码的过程称为编码。实现编码功能的数字电路称为编码器。按照编码方式的不同，编码器可分普通编码器和优先编码器。1.二进制编码器用二进制代码表示有关对象或某种信号的过程叫做二进制编码。n位二进制代码则有2n种状态，可以表示2n个信号。用n位二进制代码对N=2n个信号进行编码的电路叫做二进制编码器。下面以8-3线编码器为例说明二进制编码器的原理，如图8-20

(a)所示。上一页下一页返回1.知识准备8-3线是指有8条输入信号线I0、

I1…

I7有3条输出线Y1,Y2,Y0。由于某一时刻编码器只能对一个输入信号进行编码，在输入端不允许出现两个或两个以上信号同时为1的情况，所以I0、

I1…

I7是相互排斥的，其真值表如表8-18所列。根据I0~I7是相互排斥的这一特殊的约束条件，只要将输出函数值为1的变量直接加起来，即可得到相应的最简“与或”表达式，然后再把“与或”表达式转换为“与非-与非”表达式，即上一页下一页返回1.知识准备根据逻辑表达式可画出用“与非”门组成的3位二进制编码器，如图8-20(b)所示。需要指出的是，I0的编码可以隐含起来，当I1~I7均为0时，电路的输出就是I0的编码。2.二一十进制编码器将十进制数0~9的10个数字编成10个BCD代码的电路，称为二一十进制编码器。图8-21是二一十进制编码器的逻辑图和示意图。由于某一时刻编码器只能对一个输入信号进行编码，在输入端不允许出现两个或两个以上信号同时为1的情况，所以I0、I1…

I9是相互排斥的，其真值表如表8-19所列。上一页下一页返回1.知识准备由真值表可得根据逻辑表达式可画出8421BCD编码器逻辑电路图，如图8-21(b)所示。注意:I0的编码是隐含的，当I1~I9均为0时，电路的输出就是I0的编码。上一页下一页返回1.知识准备

3.优先编码器前面介绍的编码器并不实用，其原因是两个或两个以上的输入信号同时有效时，编码器将产生错误的输出。所谓优先编码器，是指同时存在两个或两个以上输入有效信号时，电路只对优先级高的输入信号进行编码，而对优先级低的信号不起作用，从而避免编码错误。74LS147是一个优先编码的8421BCD编码器，图8-22为74LS147的逻辑电路图和逻辑符号。74LS147的实物图和引脚排列图参见图8-19。74LS147有9条输入信号线，输入低电平有效，即取值为。时表示有信号，为时表示无信号;有4条输出线，输出8421BCD码的反码。上一页下一页返回1.知识准备

表8-20是74LS147优先编码器的真值表，的优先权最高，为最低。当输入端同时出现多个为0的信号时，编码器只对优先级别最高位出现0的输入端进行编码，其他级别低的输入端可以是任意值(0或1)，用“x”表示。例如，当=0时，不管其他输入端是0还是1，输出的是与相对应的8421BCD码的反码，即=0110。如果≈均为1时，输出的是8421BCD码“0000”的反码，隐含着对的编码。【测一测】测试74LS147的功能通过对74LS147进行简单的测试来了解其逻辑功能。测试线路如图8-23所示。上一页下一页返回1.知识准备测试过程中，把低电平用0表示，高电平用1表示;灯亮用1表示，灯灭用0表示，则测试结果如表8-21所列:根据测试结果，可得出74LS147优先编码器具有如下特点:(1)输入为低电平有效，“0”表示有编码信号，“1”表示无编码信号。(2)无I0输入，它是隐含的，当无编码信号即I9~I1输入全为高电平时，输出为1111，此时相当于对I0进行了编码。(3)输出信号为将相应输入信号的8421码分别取反后输出。如I7有效时，才目应的8421码为0111，对其取反后输出为10000(4)输入信号的优先级别为I9最高，I1最低。如当I7有效，而I8和I9无效时，不管I1~I6是否有效，编码器只对I7进行编码。上一页下一页返回1.知识准备1.5译码器的认识【看一看】认识译码器如图8-24所示，74LS148译码器为二进制译码器，74LS42译码器为二一十进制译码器。【学一学】译码器1.二进制译码器将二进制代码按其原意翻译成相应的输出信号的电路，称为二进制译码器。下面以三位二进制译码器逻辑电路(3线-8线译码器)为例说明二进制译码器的工作特点。三位二进制译码器有三个输入变量A,B,C，有八个输出变量，输出信号都是低电平有效。其真值表如表8-22所列。上一页下一页返回1.知识准备由真值表可以得到下列逻辑表达式:由逻辑表达式可以得到逻辑电路图，如图8-25所示。图8-26为74LS138集成译码器的管脚排列图和逻辑符号图。图中A0~A2为三个输入端，Y0~Y7为八个输出端，因此又叫3线-8线译码器。STA、和为三个使能端。三个使能端的作用为:STA为高电平且和为低电平有效，即当STA为1且和均为0时，译码器处于工作状态，否则译码器不工作。其输入输出逻辑关系如表8-23所列。上一页下一页返回1.知识准备表8-23中表示输出为低电平有效。例如，当A2A1A0=010时，Y2=0，其它输出均为1。2.二一十进制显示译码器在数字系统中，经常需要将二进制代码用十进制数显示出来。这就需要用二一十进制显示译码器，把8421BCD码译成特定的代码，再用数码显示器把十进制数显示出来。1)数码显示器常用的数码显示器有半导体数码管、荧光数码管、辉光数码管、液晶数码管等。下面介绍WD404A半导体数码管。上一页下一页返回1.知识准备半导体数码管是用LED组成的字形显示器件。将七个LED组成七个字段，通过控制LED发光的数目来显示0~9的十进制数。图8-27所示是WD404A外形引脚图和等效电路。DP是一个增设的小数点发光二极管。WD404A数码管采用共阳极接法，当某个阴极接低电平时，该字段就发光。选择不同的字段发光，可显示出不同的数码。

2)74LS47显示译码器

74LS47显示译码器的主要功能是把8421BCD码译成对应于数码管七个字段的信号，用于驱动数码管显示十进制数码。74LS47的引脚如图8-28所示。上一页下一页返回1.知识准备在图8-28中，A3、A2、A1、A0是四位二进制数输入信号，是7段译码器输出信号，是使能端，起到辅助控制作用。74LS47的真值表如表8-24所列。74LS47除具备正常译码显示功能之外，还具有以下几个辅助功能:(1)灯测试()功能:当=0时，a~g均为0，数码管各段显示s字形可用来测试数码管的好坏;当=1时，译码器按输入BCD码正常显示。(2)灭灯()功能:当=0时，a~g均为1，数码管七段字形全部熄灭，在不需要的时候可以降低功耗;当=1时，正常译码显示。

上一页下一页返回1.知识准备(3)灭零()功能:当=0时，若输入端A3A2A1Ao=0000,a~g均为1，实现灭零若输入端为其他BCD码，则照常显示。可以用来灭译码器输出中多余的零。

(4)灭零()功能:

通常与并在一起，其输出表达式为。由此可知，当=1,=1;ABCD=0000时，=0。该信号既可以使本位灭灯，又同时输出低电平信号，为相邻位提供灭零条件。上一页返回2.任务实施【想一想】设计三人表决器1.逻辑电路设计设计任务要求:设计一个供A,B,C三人表决的电路，多数人同意通过并且A具有否决权，要求用与非门设计。输入端为高电平时表示同意，输出端为高电平时表示通过。(1)由设计的逻辑要求列出真值表，如表8-25所列。(2)根据真值表写出组合逻辑电路的逻辑函数表达式，并进行化简。根据表8-25得到表达式为(3)根据化简后的逻辑表达式画出逻辑电路图，如图8-29所示。下一页返回2.任务实施(4)选择集成芯片。由逻辑函数表达式分析可得，逻辑电路图需要三个与非门来实现，故可以选用一块四2输入的与非门芯片来实现。以CC4011为例，可得如图8-30所示的电路。2.引导思考(1)集成电路工作应加什么?要怎么加?(2)输入变量高低电平的转换可用什么器件来控制?怎么控制?(3)输出变量的高或低可通过接什么器件来表示?怎么接?(4)集成门电路的多余端应怎么处理?上一页下一页返回2.任务实施【做一做】三人表决器的安装与调试1.元件选择参照电路原理图核对元器件数目、型号，如表8-26所列。

2.元器件检测用万用表检测所需元器件。

3.安装按图8-30连接好电路。对照电路图，仔细检查电路是否安装正确以及导线是否符合要求。特别要检查发光二极管的极性是否正确，并且要检查电源的正、负极是否接反。检查电路无误后，按集成电路标记目的方向插好集成电路。上一页下一页返回2.任务实施4.电路测试闭合开关S接通电源，按表8-27的要求分别设置开关A,B,C的不同组合状态，“0”表示开关接通低电平;"1”表示开关接通高电平。用万用表分别测量A,B,C,Y的电位，将测量结果填入表8-27中，观察并记录发光二极管的状态。测试完成后要分析测试结果。上一页返回3.能力与知识拓展—其他组合逻辑部件的认识3.1加法器能实现二进制加法运算的逻辑电路称为加法器。1.半加器能对两个1位二进制数相加而求得和及进位的逻辑电路称为半加器。半加器的真值表如表8-28所列，逻辑表达式为半加器的逻辑图和逻辑符号如图8-31所示。下一页返回3.能力与知识拓展—其他组合逻辑部件的认识2.全加器能对两个1位二进制数相加并考虑低位来的进位，即相当于三个1位二进制数相加，求得和及进位的逻辑电路称为全加器。全加器的真值表如表8-29所列，逻辑表达式为全加器的逻辑图和逻辑符号如图8-32所示。把n个全加器串联起来，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，便构成了n位的串行进位加法器。上一页下一页返回3.能力与知识拓展—其他组合逻辑部件的认识3.2数值比较器用来完成两个二进制数大小比较的逻辑电路称为数值比较器。一位数值比较器的真值表如表8-30所列，逻辑表达式为一位数值比较器的逻辑图如图8-33所示。上一页下一页返回3.能力与知识拓展—其他组合逻辑部件的认识3.3数据选择器能根据选择控制信号，从多路数据中任意选出所需要的一路数据作为输出的逻辑电路，称为数据选择器。4选1数据选择器有四个输入数据D0、D1、D2、D3，两个选择控制信号A1和A0，一个输出信号Y。真值表如表8-31所列，逻辑表达式为4选1数据选择器的逻辑图如图8-34所示。用数据选择器实现组合逻辑函数的方法:列出逻辑函数的真值表后与数据选择器的真值表对照，即可得出数据输入端的逻辑表达式，再根据表达式画出接线图。上一页下一页返回3.能力与知识拓展—其他组合逻辑部件的认识3.4数据分配器能根据选择控制信号，将一个输入数据传送到多个输出端中的一个输出端的逻辑电路称为数据分配器。1路一4路数据分配器有一路输入数据，两个输入选择控制信号A1,A0，四个数据输出端Y0,Y1,Y2,Y3。真值表如表8-32所列，逻辑表达式为1路-4路数据分配器的逻辑图如图8-35所示。上一页返回思考与练习81.填空题(1)电子电路处理的信号分为——和——两类。(2)最常用的集成门电路是——系列和——系列。(3)数字电路根据逻辑功能的不同特点，可以分成两大类，一类叫——，另一类叫做——。(4)按照编码方式的不同，编码器可分——编码器和——编码器。(5)要把Y0~Y1112个信号编成二进制代码，至少需要——位二进制数码。2.选择题(1)三位二进制编码器的输入信号为——个，输出信号为——个。

A.RB.4C.3D.10下一页返回思考与练习8(2)LED数码显示器有个字段。

A.6B.9C.10D.7(3)8421BCD编码器输入信号为I8时，输出Y3Y2Y1Y0=——。

A.1111B.1001C.0111D.1000(4)将十进制数的10个数字0~9编成二进制代码的电路称为——。A.8421BCD编码器B.优先编码器C.二进制编码器D.二一十进制编码器(5)下列所给选项中不属于组合逻辑电路的是——。A.加法器B.半加器C.译码器D.触发器3.将下列二进制数转为十进制数和十六进制数。

11011010，11001，10.101，101.01上一页下一页返回思考与练习84.将下列十进制数转为二进制数和十六进制数。