课题十门电路和组合逻辑电路

1、课题十课题十 门电路和组合逻辑电路门电路和组合逻辑电路普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材学习情境学习情境1 掌握常用进位数制规律及掌握常用进位数制规律及其相互转换和基本逻辑关系其相互转换和基本逻辑关系普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 一、数字电路的概念一、数字电路的概念 电子电路所处理的电信号可以分为两大电子电路所处理的电信号可以分为两大类：一类是其数值随时间的变换而连续变换类：一类是其数值随时间的变换而连续变换的信号，称为模拟信号；另一类信号的数值的信号，称为模拟信号；另一类信号的数值随时间的变换是断续的、离散的，这一类信随时间的变换是断续的、离

2、散的，这一类信号称为数字信号。号称为数字信号。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 我们把处理模拟信号的电子电路称为模我们把处理模拟信号的电子电路称为模拟电路，如各类放大器、稳压电路等都属于拟电路，如各类放大器、稳压电路等都属于模拟电路。而把处理数字信号的电子电路称模拟电路。而把处理数字信号的电子电路称为数字电路，如各类门电路、触发器、译码为数字电路，如各类门电路、触发器、译码器等都属于数字电路。器等都属于数字电路。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材二、数制与码制二、数制与码制 在日常生活中，我们习惯采用十进制，在日常生活中，我们习惯采用十进制，而数字

3、电路中的基本工作信号是数字信号，而数字电路中的基本工作信号是数字信号，只能表示只能表示0和和1两个基本数字。因此，在数字两个基本数字。因此，在数字系统中进行数字的运算和处理时，常用二进系统中进行数字的运算和处理时，常用二进制、八进制和十六进制等。制、八进制和十六进制等。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 （一）数的表示方法（一）数的表示方法 1.十进制数十进制数 十进制是以十进制是以10为基数的计数体制，其进为基数的计数体制，其进位规则是位规则是“逢十进一逢十进一”。十进制采用十个基本。十进制采用十个基本数码：数码：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，任，任何数值都可

4、以用上述十个数码按一定规律排何数值都可以用上述十个数码按一定规律排列起来来表示。列起来来表示。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 09十个数可以用一位基本数码表示，十个数可以用一位基本数码表示，10以上的数则要用两位以上的数码来表示，这样以上的数则要用两位以上的数码来表示，这样每一位数码处于不同的位置时，它代表的数值每一位数码处于不同的位置时，它代表的数值是不同的，即不同的数位有不同的位权。是不同的，即不同的数位有不同的位权。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 2.二进制数二进制数 二进制数的基数是二进制数的基数是2，采用两个数码，采用两个数码0和和

5、1。计数规律是计数规律是“逢二进一逢二进一”。二进制的各位位权。二进制的各位位权分别为分别为2i，ki为第为第i位的系数，设某二进制数有位的系数，设某二进制数有N位的正整数，可表示为位的正整数，可表示为 式中，下标式中，下标2表示表示N是二进制数。是二进制数。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 3.十六进制数十六进制数 二进制数的位数通常很多，不便于书写二进制数的位数通常很多，不便于书写和记忆。和记忆。 十六进制数的基数是十六进制数的基数是16，采用，采用16个数码：个数码：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F，其中，其中1015分别用分别用A

6、F表示。十表示。十六进制数的计数规律是六进制数的计数规律是“逢十六进一逢十六进一”，各位，各位的位权是的位权是16的幂。的幂。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 （二）不同数制之间的相互转换（二）不同数制之间的相互转换1.各种数制转换成十进制各种数制转换成十进制2.十进制数转换为二进制数十进制数转换为二进制数3.二进制数转换成八进制数二进制数转换成八进制数4.八进制数转换成二进制数八进制数转换成二进制数5.二进制数转换成十六进制数二进制数转换成十六进制数6.十六进制数转换成二进制数十六进制数转换成二进制数普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 （三）二（

7、三）二-十进制码（十进制码（BCD）码）码 数字系统中的信息可以分为两类，一类数字系统中的信息可以分为两类，一类是前面已介绍过的数值信息，另一类是文字是前面已介绍过的数值信息，另一类是文字符号信息。符号信息。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 为了表示文字符号信息往往也采用一定为了表示文字符号信息往往也采用一定位数的二进制数码来表示，这个特定的二进位数的二进制数码来表示，这个特定的二进制码称为代码。建立这种代码与文字符号或制码称为代码。建立这种代码与文字符号或特定对象之间的一一对应的关系称为编码。特定对象之间的一一对应的关系称为编码。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五

8、”规划教材规划教材 二二-十进制码，指的是用十个四位二进制十进制码，指的是用十个四位二进制数来分别表示十进制数中的数来分别表示十进制数中的09十个数码，十个数码，简称简称BCD码。由于四位二进制数有十六种不码。由于四位二进制数有十六种不同的组合状态，可以任选其中十种来表示十同的组合状态，可以任选其中十种来表示十进制的个数，其余六种组合则不用，因此，进制的个数，其余六种组合则不用，因此，BCD码的编码方式有很多种。较常用的是码的编码方式有很多种。较常用的是8421BCD码。码。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 BCD码除码除8421码外，常用的还有码外，常用的还有2421

9、码、码、余余3码、余码、余3循环码、循环码、BCD格雷码等，如表格雷码等，如表10-1所示。所示。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材表10-1 常用的BCD码 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 三、基本逻辑关系及运算三、基本逻辑关系及运算 逻辑关系是指一定的因果关系，即条件逻辑关系是指一定的因果关系，即条件和结果的关系。基本的逻辑关系只有和结果的关系。基本的逻辑关系只有“与与”“或或”“非非”三种，因此，在逻辑代数中有三种，因此，在逻辑代数中有三种基本的逻辑运算，即三种基本的逻辑运算，即“与与”运算、运算、“或或”运运算、算、“非非”运算，其他逻辑

10、运算就是通过这三运算，其他逻辑运算就是通过这三种基本运算来实现的。种基本运算来实现的。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 在数字电路中，利用输入信号来对应在数字电路中，利用输入信号来对应“条条件件”，用输出信号来对应，用输出信号来对应“结果结果”。数字电路输。数字电路输入、输出信号之间所存在的因果关系就可以入、输出信号之间所存在的因果关系就可以用这三种逻辑关系来描述。用这三种逻辑关系来描述。 （一）（一）“与与”逻辑和逻辑和“与与”运算运算 （二）（二）“或或”逻辑和逻辑和“或或”运算运算 （三）（三）“非非”逻辑和逻辑和“非非”运算运算普通高等教育普通高等教育“十二五十

11、二五”规划教材规划教材（四）逻辑代数中的基本公式和定律（四）逻辑代数中的基本公式和定律1.逻辑代数中的基本公式逻辑代数中的基本公式A+0=A，A1=AA+1=1，A0=0A+ =1，A =0普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 2.定律定律交换律交换律 A+B=B+A AB=BA结合律结合律 (A+B)+C=A+(B+C) (AB)C=A(BC)分配律分配律 A+BC=(A+B)(A+C) A(B+C)=AB+AC普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 （五）逻辑函数及其表示方法（五）逻辑函数及其表示

12、方法 1.逻辑函数的定义逻辑函数的定义 逻辑函数的定义和普通代数中函数的定逻辑函数的定义和普通代数中函数的定义类似，在逻辑电路中，如果输入变量义类似，在逻辑电路中，如果输入变量A，B，C，的取值确定后，输出变量的取值确定后，输出变量Y的值也被唯的值也被唯一确定了。那么，就称一确定了。那么，就称Y是是A，B，C，的逻的逻辑函数。辑函数。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 逻辑函数的一般表达式为逻辑函数的一般表达式为 Y=F（A，B，C，） 根据函数根据函数的的定义：定义：Y=AB，Y=A+B， Y= 三个表达式反映的是三个基本的逻三个表达式反映的是三个基本的逻辑函数，表示辑

13、函数，表示Y是是A，B的与函数、或函数、的与函数、或函数、非函数。非函数。 在逻辑代数中，逻辑函数和逻辑变量在逻辑代数中，逻辑函数和逻辑变量一样都只有逻辑一样都只有逻辑0和逻辑和逻辑1两种取值。两种取值。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 2.逻辑函数的表示方法逻辑函数的表示方法 逻辑函数表示方法有很多种，可以结合逻辑函数表示方法有很多种，可以结合实际电路介绍几种常用方法。实际电路介绍几种常用方法。 真值表。真值表。 逻辑函数表达式。逻辑函数表达式。 逻辑图。逻辑图。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材学习情境学习情境2 掌握门电路的基本掌握门电路的基

14、本逻辑关系逻辑关系 一、基本逻辑门电路一、基本逻辑门电路 在数字电路中，门电路是最基本的逻辑在数字电路中，门电路是最基本的逻辑元件，其应用极为广泛。所谓元件，其应用极为广泛。所谓“门门”就是一种就是一种开关，在一定条件下它能允许信号通过，条开关，在一定条件下它能允许信号通过，条件不满足，信号就通不过。件不满足，信号就通不过。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 门电路的输入信号和输出信号之间存在门电路的输入信号和输出信号之间存在一定的逻辑关系，所以，门电路又称为一定的逻辑关系，所以，门电路又称为“逻辑逻辑门电路门电路”。基本逻辑门电路有。基本逻辑门电路有“与与”门、门、“或

15、或”门门和和“非非”门。门。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 （一）二极管（一）二极管“与与”门电路门电路 二极管与门电路如图二极管与门电路如图10-1（a）所示，输）所示，输入端为入端为A与与B，输出端为，输出端为Y，图，图10-1（b）为与）为与门逻辑符号。门逻辑符号。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材图10-1 二极管“与”门电路及逻辑符号(a)二极管“与”门电路; (b)“与”门逻辑符号普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 （二）二极管（二）二极管“或或”门电路门电路 如图如图10-2（a）所示为二极管）所示为二极管“或

16、或”门电路，门电路，图图10-2（b）是其逻辑符号。）是其逻辑符号。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材图10-2二极管“或”门电路及逻辑符号(a)二极管“或”门电路; (b)“或”门逻辑符号普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 （三）晶体管（三）晶体管“非非”门电路门电路 “非非”门电路利用三极管的开关特性，也门电路利用三极管的开关特性，也称称“反相器反相器”。图。图10-3（a）是三极管）是三极管“非非”门电门电路，图路，图10-3（b）是其逻辑符号。）是其逻辑符号。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材图10-3 三极管“非”门路

17、及逻辑符号(a)三极管“非”门电路; (b)“非”门逻辑符号普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 （四）复合门电路（四）复合门电路 上述三种是基本逻辑门电路，有时还可上述三种是基本逻辑门电路，有时还可以把它们组合成复合门电路，以丰富逻辑功以把它们组合成复合门电路，以丰富逻辑功能。常用的一种是能。常用的一种是“与非与非”门电路，即将二极门电路，即将二极管管“与与”门和晶体管门和晶体管“非非”门连接而成，其逻辑门连接而成，其逻辑符号如图符号如图10-4所示。所示。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材图10-4“与非”门逻辑符号普通高等教育普通高等教育“十二五

18、十二五”规划教材规划教材二、二、TTL电路电路 二极管、三极管等分立元件组成的门电二极管、三极管等分立元件组成的门电路，制造成本相当低，而且在数字电路中，路，制造成本相当低，而且在数字电路中，门电路用得非常多，如果用分立元件门电路，门电路用得非常多，如果用分立元件门电路，体积大、焊点多、可靠性差。因此大多使用体积大、焊点多、可靠性差。因此大多使用集成电路。集成电路。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 集成逻辑门电路通过特殊的半导体工艺集成逻辑门电路通过特殊的半导体工艺将二极管、三极管、电阻等电子元器件和连将二极管、三极管、电阻等电子元器件和连线制作在一个很小的硅片上，并封

19、装在壳体线制作在一个很小的硅片上，并封装在壳体中，管壳外面只提供电源、地线、输入线、中，管壳外面只提供电源、地线、输入线、输出线等。输出线等。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 集成逻辑门电路具有体积小、功耗小、集成逻辑门电路具有体积小、功耗小、成本低、可靠性高等一系列优点。成本低、可靠性高等一系列优点。 集成门电路主要有两大类，一类是由双集成门电路主要有两大类，一类是由双极型晶体管为主体构成的极型晶体管为主体构成的TTL集成电路，另集成电路，另一类是由单极型一类是由单极型MOS管为主体构成的集成电管为主体构成的集成电路。路。TTL集成电路的输入端和输出端都采用集成电路的

20、输入端和输出端都采用晶体管（三极管），称为晶体管晶体管（三极管），称为晶体管晶体管逻晶体管逻辑电路，简称辑电路，简称“TTL电路电路”。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 （一）（一）TTL与非门电路与非门电路 1.电路组成电路组成 在在TTL电路中，应用最广泛的是电路中，应用最广泛的是TTL与与非门电路，如图非门电路，如图10-5（a）为典型的）为典型的TTL与非与非门电路。电路由输入级、中间倒相级和输出门电路。电路由输入级、中间倒相级和输出级三部分组成。级三部分组成。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 输入级的输入级的Tl为多发射级三极管，如果把

21、为多发射级三极管，如果把它的集电结看成一个二极管，而发射结可看它的集电结看成一个二极管，而发射结可看成与前者背对背的几个二极管，如图成与前者背对背的几个二极管，如图10-5（b）所示。所示。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 可见可见T1的作用和二极管的作用和二极管“与与”门电路的作门电路的作用完全相似。输出级为推拉式电路，其作用用完全相似。输出级为推拉式电路，其作用是降低静态功耗和提高电路带负载能力。该是降低静态功耗和提高电路带负载能力。该TTL电路实现逻辑功能对应的逻辑表达式为电路实现逻辑功能对应的逻辑表达式为普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材图

22、10-5 TTL电路(a)典型的TTL与非门电路； (b)T1的等效电路普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 2.工作原理工作原理 （1）输入信号不全为）输入信号不全为1。 （2）输入信号全为）输入信号全为1。 （3）常用中小规模）常用中小规模TTL门电路介绍。门电路介绍。74LS00为最常用四二输入与非门。图为最常用四二输入与非门。图10-6给给出了出了74LS00的管脚。的管脚。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材图10-6 74LS00管脚普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 （二）（二）TTL三态输出与非门三态输出与非门 三态

23、输出与非门，是在与非门的基础上三态输出与非门，是在与非门的基础上增加了控制端和控制电路而构成，它的输出增加了控制端和控制电路而构成，它的输出有三种状态：输出高电平、输出低电平和输有三种状态：输出高电平、输出低电平和输出高阻抗。其电路图及逻辑符号如图出高阻抗。其电路图及逻辑符号如图10-7所所示。示。E端称为控制端或称使能端。当端称为控制端或称使能端。当E=1时，时，与非门正常工作，即与非门正常工作，即 Y=普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材图10-7 TTL三态输出与非门电路及其逻辑符号（a)TTL三态输出与非门电路；（b)逻辑符号普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”

24、规划教材规划教材 （三）集电极开路与非门（三）集电极开路与非门(OC门门) 集电极开路与非门和普通集电极开路与非门和普通TTL与非门比与非门比较，少了较，少了VT3和和VT4两个晶体管，并且输出管两个晶体管，并且输出管VT5集电极断开。逻辑符号如图集电极断开。逻辑符号如图10-8所示，所示，OC门正常工作时，需串联一个适当阻值的上门正常工作时，需串联一个适当阻值的上拉电阻拉电阻RL后接到电源后接到电源U上。上。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 在实际使用中，有时需要将几个在实际使用中，有时需要将几个OC与非与非门的输出端直接并联使用，这样克服了一般门的输出端直接并联使用

25、，这样克服了一般TTL与非门不能直接相连的缺点。用这种接与非门不能直接相连的缺点。用这种接法实现了两输出信号之间的关系，称法实现了两输出信号之间的关系，称“线与线与”。OC门的输出端也可以直接接负载，如图门的输出端也可以直接接负载，如图10-9所示，发光二极管可作为信号灯或灯光作用。所示，发光二极管可作为信号灯或灯光作用。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材图10-8 集电极开路与非门逻辑符号 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材图10-9 OC门直接发光二极管普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材三、三、CMOS集成电路集成电路 由单

26、极型场效应管构成的集成逻辑门电由单极型场效应管构成的集成逻辑门电路叫做路叫做MOS门电路，它具有制造工艺简单、门电路，它具有制造工艺简单、集成度高、功耗低、抗干扰能力强等优点。集成度高、功耗低、抗干扰能力强等优点。MOS门电路可分为门电路可分为3种类型：种类型：PMOS门电路、门电路、NMOS门电路及门电路及CMOS门电路。门电路。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 CMOS门电路是一种互补对称场效应管门电路是一种互补对称场效应管集成电路，静态功耗低、抗干扰能力强、工集成电路，静态功耗低、抗干扰能力强、工作稳定性好、开关速度高，应用更为广泛。作稳定性好、开关速度高，应用更

27、为广泛。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 （一）（一）CMOS门电路门电路 CMOS逻辑门与其他逻辑门与其他MOS门相比，有功门相比，有功耗低，速度快，抗干扰能力强，扇出系数大耗低，速度快，抗干扰能力强，扇出系数大等特点。等特点。CMOS反相器由反相器由NMOS管和管和PMOS管的互补电路构成。管的互补电路构成。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 电路如图电路如图10-10所示，其中工作管所示，其中工作管T1是增是增强型强型NMOS管，负载管管，负载管T2是增强型是增强型PMOS管。管。 两管的栅极相连作为反相器的输入端，两管的栅极相连作为反相器的

28、输入端，漏极相连作为反相器的输出端。漏极相连作为反相器的输出端。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材图10-10 CMOS反相器电路普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 （二）（二）CMOS与非门与非门 如图如图10-11所示由两个串联的增强型所示由两个串联的增强型NMOS管管T1和和T2作为工作管，两个并联的增作为工作管，两个并联的增强型强型PMOS管管T3和和T4作为负载管。作为负载管。T1，T3是是一对互补管，它们的栅极相连作为输入端；一对互补管，它们的栅极相连作为输入端；T2和和T4是另一对互补管，它们的栅极相连作是另一对互补管，它们的栅极相连

29、作为输入端为输入端。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材图10-11 CMOS与非门电路 图10-12 CMOS或非门电路普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 （三）（三）CMOS或非门或非门 如图如图10-12所示两个并联的增强型所示两个并联的增强型NMOS管管T1和和T2作为工作管，两个串联的增强型作为工作管，两个串联的增强型PMOS管管T3和和T4作为负载管。作为负载管。T1，T3是一对是一对互补管，它们的栅极相连作为输入端；互补管，它们的栅极相连作为输入端；T2和和T4是一对互补管，它们的栅极相连作为输是一对互补管，它们的栅极相连作为输入端入端。

30、普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 （四）（四）CMOS传输门传输门(TG门门) CMOS传输门的电路和符号如图传输门的电路和符号如图10-13所所示。它是一种可控的双向信号传输开关。当示。它是一种可控的双向信号传输开关。当控制端控制端CP=1， =0，Vi可向可向Vo传输，反过来传输，反过来Vo也可向也可向Vi传输。当传输。当 =1时，信号无法传输。时，信号无法传输。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材图10-13 CMOS传输门电路和符号（a）电路；（b）符号普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材学习情境学习情境3 熟悉组合逻辑电

31、路的熟悉组合逻辑电路的基本类型基本类型 按电路逻辑功能的特点来分，数字电路按电路逻辑功能的特点来分，数字电路可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。 若电路的任意时刻的输出都只取决于该若电路的任意时刻的输出都只取决于该时刻的输入状态，而与输入信号作用之前，时刻的输入状态，而与输入信号作用之前，电路原来的状态无关，则该数字电路称为组电路原来的状态无关，则该数字电路称为组合逻辑电路。合逻辑电路。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 组合逻辑电路分析的一般步骤如下：组合逻辑电路分析的一般步骤如下： （1）根据逻辑图，从输入到输出，逐级）根据逻辑图，从输

32、入到输出，逐级写出逻辑表达式，直至写出输出信号的逻辑写出逻辑表达式，直至写出输出信号的逻辑函数表达式。函数表达式。 （2）根据输出信号的逻辑函数表达式列）根据输出信号的逻辑函数表达式列真值表。真值表。 （3）根据真值表，分析电路的逻辑功能。）根据真值表，分析电路的逻辑功能。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 例例10-6 试分析图试分析图10-14所示组合逻辑电路。所示组合逻辑电路。 解：解：(1)逐级写逻辑表达式。逐级写逻辑表达式。 (2)列出真值表。根据输出函数表达式，列列出真值表。根据输出函数表达式，列出如表出如表10-2所示的真值表。所示的真值表。 (3)分析逻辑

33、功能。分析逻辑功能。 由真值表可归纳出：在输入由真值表可归纳出：在输入A，B，C中，中，1的个数少于两个时，输出的个数少于两个时，输出Y为为1，否则为，否则为0。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材图10-14 组合逻辑电路普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材一、编码器一、编码器 所谓编码，就是将特定含义的输入信号所谓编码，就是将特定含义的输入信号(文字、数字、符号等文字、数字、符号等)转换成二进制编码的过转换成二进制编码的过程。实现编码功能的电路就称为编码器。按程。实现编码功能的电路就称为编码器。按照编码方式不同，可分为普通编码器和优先照编码方式不同，

34、可分为普通编码器和优先编码器；按照输出代码种类的不同，可分为编码器；按照输出代码种类的不同，可分为二进制编码器和非二进制编码器。二进制编码器和非二进制编码器。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 （一）二进制编码器（一）二进制编码器 二进制编码器假设输入信号的个数为二进制编码器假设输入信号的个数为N，输出变量二位数为输出变量二位数为n，若满足，若满足N=2n，称此电路，称此电路为二进制编码器。任意时刻只能对其中一个为二进制编码器。任意时刻只能对其中一个输入信号进行编码。输入信号进行编码。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 若输入信号有四个，输出为两位代

35、码，若输入信号有四个，输出为两位代码，则称此编码器为则称此编码器为4线线-2线编码器线编码器(或或4/2线编码线编码器器)。常用的编码器有。常用的编码器有8线线-3线、线、16线线-4线等。线等。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 如图如图10-15所示为一个集成所示为一个集成8线线-3线优先编线优先编码器的码器的74LS148的外部引线，表的外部引线，表10-3为为74LS148的功能表。的功能表。74LS148对对8条数据条数据 线，线， 进行二进制优先编码，由进行二进制优先编码，由 输输出，它允许在几个输入端上同时有信号，电出，它允许在几个输入端上同时有信号，电路只

36、对其中优先级最高的信号进行编码。路只对其中优先级最高的信号进行编码。II70YYY012,普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 它不必对输入信号提出严格要求，而且它不必对输入信号提出严格要求，而且使用可靠方便，所以应用十分广泛。使用可靠方便，所以应用十分广泛。 和和 是用于扩展编码功能的输出端。是用于扩展编码功能的输出端。该电路输入信号低电平有效，输出为三位二该电路输入信号低电平有效，输出为三位二进制反码。进制反码。YEXYS普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材图10-15 74LS148外部引线普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材

37、（二）二（二）二-十进制编码器十进制编码器 二二-十进制编码器能将十进制编码器能将10个输入信号分别个输入信号分别编成对应的编成对应的BCD代码，它实际上就是一种代码，它实际上就是一种10线线-4线带线带BCD输出的编码器。输出的编码器。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 74LS147就是一种二就是一种二-十进制优先编码器，十进制优先编码器，其输入低电平有效，输出为其输入低电平有效，输出为8421代码的反码。代码的反码。 二二-十进制编码器中，每一个十位数字都十进制编码器中，每一个十位数字都独立编码，因此无需扩展编码位数，没有扩独立编码，因此无需扩展编码位数，没有扩展功

38、能端。展功能端。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 二、译码器二、译码器 译码是编码的逆过程。在编码时，所使译码是编码的逆过程。在编码时，所使用的每一个码字都表示了一个确定的信号或用的每一个码字都表示了一个确定的信号或者对象，把这些码字翻译成原有信息的过程，者对象，把这些码字翻译成原有信息的过程，就是译码。实现译码功能的电路就是译码器。就是译码。实现译码功能的电路就是译码器。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 译码器的模型是把译码器的模型是把n位并行输入的二进制位并行输入的二进制代码，根据译码要求选择代码，根据译码要求选择m个输出中的一个个输出中的一

39、个或几个输出译码信息，常用的有二进制译码或几个输出译码信息，常用的有二进制译码器、二器、二-十进制译码器和显示译码器等。十进制译码器和显示译码器等。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 （一）二进制译码器（一）二进制译码器 二进制译码器是将二进制代码翻译成对二进制译码器是将二进制代码翻译成对应输出信号的电路。常见的芯片有应输出信号的电路。常见的芯片有2线线-4线译线译码器码器74LS139，3线线-8线译码器线译码器74LS138，4线线-16线译码器线译码器74LS154等。等。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 （二）二（二）二-十进制译码器十进制

40、译码器 在数字系统中，处理的是二进制代码，在数字系统中，处理的是二进制代码，而人们习惯用十进制，故常常需要将二进制而人们习惯用十进制，故常常需要将二进制代码翻译成十进制代码。代码翻译成十进制代码。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 将将BCD代码翻译成代码翻译成10个对应的输出信号个对应的输出信号的电路就称为二的电路就称为二-十进制译码器。十进制译码器。 BCD代码时由代码时由4个变量组成，故电路有个变量组成，故电路有4个输入端和个输入端和10个输出端，所以它又称为个输出端，所以它又称为“4线线-10线译码器线译码器”。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划

41、教材 （三）显示译码器（三）显示译码器 在数字系统中，常常需要将译码输出显在数字系统中，常常需要将译码输出显示成十进制数字或其他符号，因此希望译码示成十进制数字或其他符号，因此希望译码器能同显示器配合使用或直接驱动显示器，器能同显示器配合使用或直接驱动显示器，这种类型的译码器就叫做显示译码器。市面这种类型的译码器就叫做显示译码器。市面上常见的数码管显示器有七段字形数码显示上常见的数码管显示器有七段字形数码显示器和米字形数码显示器。器和米字形数码显示器。普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材三、加法器三、加法器 算术运算电路是数字系统和计算机中不算术运算电路是数字系统和计算机中不可缺少的单元电路，最常用的是加法器，加可缺少的单元电路，最常用的是