常用组合逻揖功能器件

1、数字电子技术教案浙江万里学院电信学院钱裕禄2005年1月28日第四章常用组合逻揖功能器件教学要求1,掌握常用组合逻辑电路，即编码器、译码器、数据选择器、加法器及数值比较器的基本概念、工作原理及应用；2,掌握相关常用集成芯片的应用。教学内容1 .编码器74148（8线3线优先编码器）2 .译码器74138、74483 .数据选择器74LS153或74LS1514 .数值比较器一一功能讲解（两位数值比较）5 .算术运算电路一一全加器（或全减器）4.1编码器一、编码器的定义与功能1.4线2线编码器把二进制码按一定的规律编排，例如8421码、格雷码等，使每组代码具有一特定的含义（代表某个数或控制信号）

2、称为n画。具有编码功能的逻辑电路称为|编码器1编码器有若干个输入，在某一时刻只有一个输入信号被转换为二进制码。4线2线编码器的功能表如下：输入输出%A44耳给100000010001001010000111由上表可知，该编码器为高电平输入有效，因而可由功能表得到如下逻辑表达式:数字电子技术教案浙江万里学院电信学院钱裕禄2005年1月28日匕二%入1工+Mi%.，。疗工+/1卬3根据逻辑表达式画出的逻辑图，可实现功能表所列的功能：4线-2线编码器逻辑图一种情况需要注意：当I0为1,I1I3都为0时和I0I3均为0时丫1丫0都是00,而这两种情况在实际中是必须加以区分色这个问题留待后面加以解决。当

3、然，I编码器也可以设厂计为低电平有效I。2.优先编码器根据轻重缓急，规定好这些控制对象允许操作的先后次序,即优先级别。识别这类请求信号的优先级别并进行编码的逻辑部件称为|优先编码器|。4线-2线优先编码器的功能表如下：输入输出丁11hk刀如100000X10001XX1010XXX111可以导出该优先编码器的逻辑表达式为:数字电子技术教案浙江万里学院电信学院钱裕禄2005年1月28日二、集成电路编码器741481.8线3线优先编码器74148优先编码器74148的逻辑图和引脚图分别如下:21743其功能表为：E1i输入金lLj物LQ氏01234$37与羯A)邹£0HXXXXKXXXH

4、HHHHLHHHHHHHHHHHHLLXXKXKXXLLLLLHLXKXXXLHLLHLHLXXKXKLHHLHLLHLXXXXLHHHLHHLHLXXKLHHHHHLLLHLXXLHHHHHHLHLHLKLHHHHHHHHLLHLLHHHHHHHHHHLH7对应的变量为I。，I1,",根据功能表，写出各输出端的逻辑1,表达式。EQ=E即如山过在GS二EH而岳E0数字电子技术教案浙江万里学院电信学院钱裕禄2005年1月28日以A2为例推导输出代码的逻辑表达式。4=£工+ZJU4=应亍山%+而式3+而5+应力.-而m+质及44+前山+西，F面通过举例来了解74148的应用例1

5、用两片74148组成16位输入、4位二进制码输出的优先编码器，逻辑图如下图所示，试分析其工作原理。解：根据74148的功能表对逻辑图进行分析，可以得出:整个电路实现了16位输入的优先编码，其中I15。具有最高的优先级别，优先级别从I15至Io依次递减。数字电子技术教案浙江万里学院电信学院钱裕禄2005年1月28日4.2译码器/数据分配器一、译码器的定义及功能并转换成控制译码是编码的逆过程，它的功能是将具有特定含义的二进制码进行辨别,信号，具有译码功能的逻辑电路称为译码器。译码器可分为两种类型，唯一地址译码器和代码变换器。二进制I】洋色器Y2ri-1EI使能输入二进制译码器的一般原理图卜面首先分

6、析由门电路组成的译码电路，以便熟悉译码器的工作原理和电路结构。2输入变量的二进制译码器逻辑图：=EIABy2=e!ab瑞=EIAB可列出功能表如下:输入输出EIABZ心二3HXXHHHHLLLLHHHLLHHLHHLHLHHLHLHHHHHL译码器是通过输出端的逻辑电平以识别不同的代码。数字电子技术教案浙江万里学院电信学院钱裕禄2005年1月28日二、集成电路译码器1.74138集成译码器上图为常用的集成译码器74138,其功能表为:输A输出历G缺CBA为6及为坊石xH:XXXHHHHHXXHXXXHHHHHLxXXXHHHHHHLLLLLHHHHHLLLLHHHHHHLLLHHHHHHHLL

7、LHHHHHHHLLHLELHHHHLLHLHHLHHHLLHHHHHLHHLLHHHHHHL由功能表可得%=5G工瓷G2JC-B-A耳二G一亘耳二U0cBX显然，一个3线-8线译码器能产生3变量函数的全部最小项，利用这一点能够方便地实现3变量逻辑函数。数字电子技术教案浙江万里学院电信学院钱裕禄2005年1月28日例1用一个3线8线译码器实现函数解：I.Gi接+5V,Ga和Gb接地，于是得到各输出端的逻辑表达式为9=无2十为%+XYZ+XYZXYZXYZ-XYZXYZ=发3.前也不西第二步，将输入变量X、Y、Z分别接到C、B、A端，并利用摩根定律进行变换，可得到F。可见，3线-8线译码器再加一

8、个与非门，即可实现题目所指定的组合逻辑，逻辑图如下：2.7442二十进制译码器在第1章已经讨论过8421BC加,对应于。9的十进制数由4位二进制数00001001表示。人们虽然不习惯于直接识别二进制数，但可采用二-十进制译码器来解决。这种译码器应有4个输入端，10个输出端。下图即是7442二一十进制译码器的逻辑图和引脚图：数字电子技术教案浙江万里学院电信学院钱裕禄2005年1月28日-任巴茎干7U口”七口且口0。它的功能表如下表所示。其输出为低电平有效。.出AAt小小/匕Y.Yiy(Vt匕0LLLLLHHHHHHHHH1LLLHHLHHHHHHHH2LLHLHHLHHHHHHH3LLHHHHH

9、LHHHHHH4LHLLHHHHLHHHHHSLHLHHHHHHLHHHH6LHHLHHHHHHLHHH?LHHHHHH-HHHHLHHBHLLLHHHHHHHHLHVHLLHHHHHHHHHHL对于Yo输出从逻辑图和功能表都可以得出】口=A444,当AA2AA=0000时，输出Y0=0,它对应于十进制数0,其余输出依此类推。3.七段显示译码器在数字测量仪表和各种数字系统中，都需要将数字量直观地显示出来，一方面供人们直接读取测量和运算的结果；另一方面用于监视数字系统的工作情况。因此，数字显示电路是许多数字设备不可缺少的部分。数字显示电路通常由译码器、驱动器和显示器等部分组成，如下图所示。数字电

10、子技术教案浙江万里学院电信学院钱裕禄2005年1月28日7448七段显示译码器输出高电平有效，用以驱动共阴极显示器。该集成显示译码器设有多个辅助控制端，以增强器件的功能。7448的功能表如下：H11口HH立功靠LT13H它有3个辅助控制端LT、RBI、BI/RBQ现分别简要说明如下：灭灯输入BI/RBQ试灯车入LT;动态灭零输入RBI动态灭零输出RBO具体注意实验中的应用数字电子技术教案浙江万里学院电信学院钱裕禄2005年1月28日、数据分配器Vo74Ha救揖输入0TUUTqnr数据增出aec地址幡入74138译码器作为数据分配器的功能表如下所示LLXXXXHHHHHHHHELDLLLDHHH

11、HHHHHLDLLHHDHHHHHHHLDLHLHHDHHHHHHLDLHHHHHDHHHHHLDHLLHHHHDHHHHLDHLHHHHHHDHHHLDHHLHHHHHHDHHLDHHHHHHHHHHD输入4X与%L片及“G】%G2AC8上输出74138译码器作为数据分配器的功能表数字电子技术教案浙江万里学院电信学院钱裕禄2005年1月28日4.3数据选择器一、数据选择器的定义及功能数据选择是指经过选择，把多个通道的数据传送到唯一的公共数据通道上去。实现数据选择功能的逻辑电路称为数据选择器。它的作用相当于多个输入的单刀多掷开关，其示意图如下所示。D*2"A网位通道选择信号卜面以4选

12、1数据选择器为例，说明工作原理及基本功能。其逻辑图为:功能表为：（简要介绍）输入输出便能地址GBAY1XX0000Q01鼻010A011A二、集成电路数据选择器1.74LS151集成电路数据选择器的功能74LS151是一种典型的集成电路数据选择器，它有3个地址输入端CBA可选择D0D8个数据源，具有两个互补输出端，同相输出端Y和反相输出端W。其逻辑图和引脚图分别如下所示：数字电子技术教案浙江万里学院电信学院钱裕禄2005年1月28日BB-Bam-QF=X哨输出Y的表达式为：i=Q,M为CBA的最小项。例如，当CBA=010时，根据最小项性质，只有M为1,其余各项为0,故得Y=C2,即只有D2传

13、送到输出端。prwT=u12?Ifi7DDDDDDDno13345oLIGCBADDDDllTJDD-4LS1SI=BUJUHL2H1413DDDDDDDD012346-ZGCBAnBTJDUDDD-ILSLfl工RLEj12位X选1数据选择器的连接方法用两片8选1数据选择器连接成16选1数据选择器的逻辑图2.数据选择器的应用(1)逻辑函数产生器例1试用8选1数据选择器74LS151产生逻辑函数:L-XYZ+XYZ+XYZ+XYZ解：把式z=和+超+股变换成最小项表达式：'''数字电子技术教案浙江万里学院电信学院钱裕禄2005年1月28日显然C3、C5、Db、D,都应该

14、等于1,而式中没有出现的最小项no,m,m,m的控制变量D）、D、D2>D4都应该等于0,由此可画出该逻辑函数产生器的逻辑图：例2试用与上例相同的8选1数据选择器产生L=X&Y®Z解：根据表达式L=X&Y®Z列出真值表如下:人,出入J一出X¥ZLXYZL0fl0010。I00111010011I1,00110_11I1从表中可以看出，凡使L值为1的那些最小项，其控制变量应该等于1,即D、D2、D4、D等于1（对应XYZ:001、010、100、111）,其他控制变量均等于0。由此可得逻辑函数产生器：（2）实现并行数据到串行数据的转换174LS

15、151AWttttt上图是实现并/串行转换的电路框图和输出信号时序图。数字电子技术教案浙江万里学院电信学院钱裕禄2005年1月28日4.4数值比较器一、数值比较器的定义及功能在数字系统中，特别是在计算机中都具有运算功能，一种简单的运算就是比较两个数A和B的大小。数值比较器就是对两数A、B进行比较，以判断其大小的逻辑电路。比较结果有A>B、AVB以及A=B三种情况。1 .1位数值比较器1位数值比较器是多位比较器的基础。当A和B都是1位数时，它们只能取。或1两种值，由此可写出1位数值比较器的真值表：输入输出AB斤jicsF融a00001010101010011001由真值表得到如下逻辑表达式

16、：治二9限E二屈盘广A8+AB实际应用中，可根据具体情况选用逻由以上逻辑表达式可画出如下图所示的逻辑电路。辑门。2 .两位数值比较器数字电子技术教案浙江万里学院电信学院钱裕禄2005年1月28日现在分析比较两位数字AiAo和的情况。利用1位比较器的结果，可以列出简化的真值表如下:输入输出Alb2跳boLbA=EAl>B2X100X010A=Bz100Ai=Bz4cBo010人产2001为了减少符号的种类，不再使用字母L,而以（A>B）、（AvBi）、（A=B）直接表示逻辑函数。可以由真值表对两位比较器作如下简要概述。当高位（Ai、Bi）不相等时，无需比较低位（A、B）,两个数的比较

17、结果就是高位比较的结果。当高位相等时，两数的比较结果由低位比较的结果决定。由真值表可以写出如下逻辑表达式：a>s=>4）+（A=4），（4>综）产检=（&<bj+（a=<琢）盘书=（4=4）,（4=稣）二、集成数值比较器1 .集成数值比较器74LS85得功能集成数值比较器74LS85是4位数值比较器，其功能如下:输入frfe-111箱1出生尽月a4Bi4Bq4皂工纪后Iq皂Fjm皂FmbXXXXXXL.a六%XXXXXXL耳XXXXXL生二区F耳XXKXXL4=耳4R户为XXXXL力产巴R产号XKXXL月/生二耳R产品4），稣XXXL&二月产汽A=

18、By耳工XXL心二必月口二皖|HLLL廿马Af4=3年为LHLL禹用4fXXHH小书A丛Al=F14=稣HHLL力“=国月堂三Bn月产囱4=品LLLL数字电子技术教案浙江万里学院电信学院钱裕禄2005年1月28日从功能表可以看出，该比较器的比较原理和两位比较器的比较原理相同。两个4位数的比较是从A的最高位A和B的最高位B3进行比较，如果它们不相等，则该位的比较结果可以作为两数的比较结果。若最高位A=B,则再比较次高位A2和B2,余类推。显然，如果两数相等，那么，比较步骤必须进行到最低位才能得到结果。工一二3r7r?rTr7一一且fr*»#1口9用>:，斗。2 .数值比较器的位数

19、扩展3 .5算术运算电路算术运算是数字系统的基本功能，更是计算机中不可缺少的组成单元。本节介绍加法运算和减法运算的逻辑电路。一、半加器和全加器1 .半加器数字电子技术教案浙江万里学院电信学院钱裕禄2005年1月28日被加数A加数B和数S进位数C0000011010101101S=AB¥AS=腑8由真值表可得逻辑表达式一二二S=ABAABS运用逻辑代数，可将上式变换成与非形式TT根据这两个表达式可得由与非门组成的半加器：因为半加和$=办+曲是异或关系,所以半加器也可利用一个集成异或门和与门来实现:图中右边是半加器的代表符号。2 .全加器全加器能进行加数、被加数和低位来的进位信号相加，并根据求和结果给出该位的进位信号。根据全加器的功能，可列出它的真值表：（I如何更好地记住呢？I）数字电子技术教案浙江万里学院电信学院钱裕禄2005年1月28日三变量判奇A2%00。110、Cl10100110110010101011100111111三变量多数&=+4q+A旦Cji+04X=凝%+至&+4酩一1+4B鬲G=熊+耳%+4-iG=-；+然+国及据此可以画出