电子技术第8章常用组合逻辑器件及其应用.ppt

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1、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

2、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

3、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

4、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

5、-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

6、、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

7、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

8、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

9、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

10、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

11、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-A2Bi-A1Ci-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

12、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函数。,例8-2 用8选1数据选择器实现函数,1、理解加法器、编码器、译码器、数据选择器的工作原理。2、熟悉常用多功能集成逻辑器件的逻辑功能及应用；3、学会阅读MSI器件的功能表，并能根据设计要求完成电路的正确连接。,教学基本要求,本章考点：1、加法器、编码器、译码器数据选择器等组合逻辑电路的分析与设计。2、用译码器实现组合逻辑函数3、用数据选择器实现逻辑函数函数,