数字逻辑与数字系统4-3

数字逻辑与数字系统 湖南科技大学计算机科学与工程学院主讲 余庆春Email fishhead 516 数字逻辑与数字系统 湖南科技大学计算机科学与工程学院 本章内容 第四章组合逻辑电路 1 组合逻辑电路的特点与表示方法 2 组合逻辑电路的分析方法与设计方法 3 各种数值比较器 译码器 编码器 全加器 数据选择器 数据分配器的逻辑功能与应用 4 组合逻辑电路中的竞争冒险问题 数字逻辑与数字系统 湖南科技大学计算机科学与工程学院 第四章组合逻辑电路 4 4常用组合逻辑电路 数值比较器 译码器 多位加法器 编码器 数据选择器 通用性强 兼容性好 功耗小 工作稳定可靠 数字逻辑与数字系统 湖南科技大学计算机科学与工程学院 第四章组合逻辑电路 4 4常用组合逻辑电路 4 1 4编码器 Encoder 编码的概念用数码信号表示特定对象的过程称为编码 如运动员号码 身份证号码 汉字编码等 计算机系统中的编码 将输入的每个高 低电平信号变成一个对应的二进制代码特点 n位二进制符号可以表示2n种信息 称为2n线 n线编码器 数字逻辑与数字系统 湖南科技大学计算机科学与工程学院 5 输出0100 4 典型编码器示例 键盘或按键的编码工作 4 1 4编码器 Encoder 数字逻辑与数字系统 湖南科技大学计算机科学与工程学院 6 编码器 具有编码功能的逻辑电路 编码器的逻辑功能 能将每一组输入信息变换为相应二进制的代码输出 如4线 2线编码器 将输入的4个状态分别编成4个2位二进制数码输出 如8 3编码器 将输入的8个状态分别编成8个3位二进制数码输出 如BCD编码器 将10个输入分别编成10个4位8421BCD码输出 特点 n位二进制符号可以表示2n种信息 称为2n线 n线编码器 4 1 4编码器 Encoder 数字逻辑与数字系统 湖南科技大学计算机科学与工程学院 有一键盘输入电路 一共有8个按键 键按下时 对应的输入信号为高电平 编码器的作用就是把每一个键信号转化成相应的编码 键码 第四章组合逻辑电路 二进制编码器 4 1 4编码器 Encoder 数字逻辑与数字系统 湖南科技大学计算机科学与工程学院 真值表 假设任何时刻有且只有一个输入信号有效 逻辑表达式 第四章组合逻辑电路 二进制编码器 数字逻辑与数字系统 湖南科技大学计算机科学与工程学院 以此类推 令 代入Y2的表达式就得到 同理 则满足 第四章组合逻辑电路 二进制编码器 数字逻辑与数字系统 湖南科技大学计算机科学与工程学院 思考 当有两个输入信号同时有效时 如I2和I4同时有效时 将出现什么情况 第四章组合逻辑电路 二进制编码器 4 1 4编码器 二进制编码器 4 1 4编码器 Encoder 数字逻辑与数字系统 湖南科技大学计算机科学与工程学院 二 十进制编码器 将0 9十个十进制数转换为二进制代码的电路 又称十进制编码器 10个输入端 8421编码器 4个输出端 B 7 6 5 4 A 9 8 C 7 6 3 2 D 9 7 5 3 1 教材采用非与非表达式 用与非门实现 二进制编码器和二 十进制 BCD码 编码器均为普通编码器 特点 任何时刻只允许输入一个编码信号 即输入信号互斥 数字逻辑与数字系统 湖南科技大学计算机科学与工程学院 优先编码器 对输入信号规定不同的优先级 当有多个信号同时有效时 只对优先级高的信号进行编码 第四章组合逻辑电路 优先编码器 74LS148 例如 优先排队电路 火车有特快 直快和慢车 它们进出站的优先次序是 特快 直快 慢车 同一时刻只能有一列车进出 4 1 4编码器 Encoder 试用与非门和反相器设计一个优先排队电路 火车有特快 直快和慢车 它们进出站的优先次序是 特快 直快 慢车 同一时刻只能有一列车进出 解 例4 当特快A 1时 无论直快B 慢车C为何值 LA 1 LB 0LC 0 当直快B 1 且A 0时 无论C为何值 LB 1 LA 0 LC 0 当慢车C 1 且A B 0时 LC 1 LA 0 LB 0 3 根据题意 变换成与非形式 经过逻辑抽象 可列真值表 2 写出逻辑表达式 1 由题意进行逻辑抽象 设快车用A表示 直快用B表示 慢车用C表示 1表示该列车要进出站 否则为0 数字逻辑与数字系统 湖南科技大学计算机科学与工程学院 4 画出逻辑电路图 4 1 4编码器 Encoder 数字逻辑与数字系统 湖南科技大学计算机科学与工程学院 集成优先编码器 8 3线优先编码器74LS148 第四章组合逻辑电路 优先编码器 真值表 4 1 4编码器 Encoder 数字逻辑与数字系统 湖南科技大学计算机科学与工程学院 逻辑函数表达式 优先编码器 数字逻辑与数字系统 湖南科技大学计算机科学与工程学院 使能输入 逻辑图 优先编码器 74LS148 数字逻辑与数字系统 湖南科技大学计算机科学与工程学院 简化逻辑符号 逻辑符号 国标符号 优先编码器 数字逻辑与数字系统 湖南科技大学计算机科学与工程学院 输入 低电平有效 编码输出端 使能输入端 使能输出端 扩展输出端 引脚功能说明 优先编码器 数字逻辑与数字系统 湖南科技大学计算机科学与工程学院 悬空 输入信号 编码输出 优先编码器 74LS148的应用 第四章组合逻辑电路 优先编码器 数字逻辑与数字系统 湖南科技大学计算机科学与工程学院 将两块54LS148芯片级联起来就可将输入端扩展为16个 组成16线 4线优先编码器 总输出的最高位输出 高电平有效 IN8 IN15有输入 54LS148 1 以此类推 总的输出标志 时编码器工作 111 0 优先编码器 数字逻辑与数字系统 湖南科技大学计算机科学与工程学院 第四章组合逻辑电路 4 1 5译码器 Decoder 译码 译码器的分类 唯一地址译码器 将一系列代码转换成与之对应的有效信号 二进制译码器二 十进制译码器显示译码器 常见的唯一地址译码器 译码是编码的逆过程 即将某个二进制码翻译成特定的信号 即电路的某种状态 译码器 具有译码功能的逻辑电路称为译码器 数字逻辑与数字系统 湖南科技大学计算机科学与工程学院 第四章组合逻辑电路 4 1 5译码器 Decoder 二进制译码器 译码输入 n位二进制代码 译码输出 m位输出信号m 2n 译码规则 对应输入的一组二进制代码有且仅有一个输出端为有效电平 其余输出端为相反电平 数字逻辑与数字系统 湖南科技大学计算机科学与工程学院 1 二进制译码器结构框图 当使能输入端EI为有效电平时 对应每一组输入代码 只有其中一个输出端为有效电平 其余输出端则为相反电平 n个输入端 1个使能输入端EI 2n个输出端 二进制译码器 数字逻辑与数字系统 湖南科技大学计算机科学与工程学院 2 2线 4线译码器的逻辑电路 Y0 Y1 Y2 Y3 真值表 二进制译码器 数字逻辑与数字系统 湖南科技大学计算机科学与工程学院 74LS138集成译码器 3个输入端 3个控制端 8个输出端 3 3线 8线译码器的逻辑电路 74138集成译码器功表能 一个3线 8线译码器能产生三变量函数的全部最小项 数字逻辑与数字系统 湖南科技大学计算机科学与工程学院 如果将一逻辑函数的输入变量加到译码器的译码输入端 则译码输出的每一个输出端都对应一个逻辑函数的最小项 基于这一点用该器件能够方便地实现三变量逻辑函数 74LS138集成译码器 数字逻辑与数字系统 湖南科技大学计算机科学与工程学院 74138工作条件 G1 1 G2A G2B 0 例1用一个3线 8线译码器实现函数 集成译码器74138的应用 实现逻辑函数 数字逻辑与数字系统 湖南科技大学计算机科学与工程学院 由总线来的数字信号输送到不同的下级电路中去 集成译码器74138的应用 构成的数据分配器 数字逻辑与数字系统 湖南科技大学计算机科学与工程学院 数据分配器真值表如下表 数据分配器通常用译码器实现 数据分配器 集成译码器74138的应用 构成的数据分配器 当ABC 010时 数字逻辑与数字系统 湖南科技大学计算机科学与工程学院 74HC138译码器作为数据分配器时的功能表 集成译码器74138的应用 构成的数据分配器 数字逻辑与数字系统 湖南科技大学计算机科学与工程学院 4线 10线译码器74LS42 74LS42是一种二 十进制译码器 其输入是4位BCD码 输出是10个高 低电平信号 其真值表如右表 数字逻辑与数字系统 湖南科技大学计算机科学与工程学院 74LS42是一种二 十进制译码器 其输入是4位BCD码 输出是10个高 低电平信号 其逻辑图如右图 4线 10线译码器74LS42 数字逻辑与数字系统 湖南科技大学计算机科学与工程学院 b c d f e 显示译码器 1 最常用的显示器有 半导体发光二极管 荧光管显示 液晶显示和气体放电显示 等离子体显示板 器 共阳极显示器 共阴极显示器 显示器分段布局图 a g 数字逻辑与数字系统 湖南科技大学计算机科学与工程学院 a b c d f g abcdefg 1111110 0110000 1101101 e 共阴极显示器 显示译码器 数字逻辑与数字系统 湖南科技大学计算机科学与工程学院 集成电路显示译码器74LS48 逻辑图 4个输入端 3个控制端 7个输出端 数字逻辑与数字系统 湖南科技大学计算机科学与工程学院 7448功能框图 集成电路显示译码器74LS48 显示译码器 真值表 数字逻辑与数字系统 湖南科技大学计算机科学与工程学院 逻辑功能 灭灯输入BI RBO 该控制端有时作为输入 有时作为输出 当BI RBO用作输入且BI 0时 无论其他输入端是什么电平 所有各段输出a g为0 所以字形熄灭 故称 消隐 动态灭零输入RBI 当LT 1 RBI 0且输入代码DC