数字电路 组合电路

1、第第4章章 组合逻辑电路组合逻辑电路数字电子技术基础数字电子技术基础教学课件教学课件组合逻辑电路的分析方法和设计方法组合逻辑电路的分析方法和设计方法4.2组合逻辑电路中的竞争组合逻辑电路中的竞争- -冒险现象冒险现象4.4若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路34.3概述概述34.1目录目录广东工业大学 自动化学院4.1 概述概述广东工业大学 自动化学院 根据逻辑功能的不同，可把数字电路分为根据逻辑功能的不同，可把数字电路分为组合逻辑电组合逻辑电路路（Combinational Logic Circuit）和）和 时序逻辑电路时序逻辑电路（Sequential Logic Circuit

2、）两大类。）两大类。一、组合逻辑电路的特点一、组合逻辑电路的特点 (P160) 任意时刻任意时刻的输出的输出仅仅取决取决于于该时刻的输入，而该时刻的输入，而与与电路电路原来原来的状态的状态无关无关，即即无存储和记忆功能无存储和记忆功能。4.1 概述概述广东工业大学 自动化学院一、组合逻辑电路的特点一、组合逻辑电路的特点（1 1）电路中不存在输出端到输入端的反馈通路。）电路中不存在输出端到输入端的反馈通路。 （2 2）电路中不包含存储单元，一般由门电路组成。）电路中不包含存储单元，一般由门电路组成。 二、逻辑功能的描述二、逻辑功能的描述组合逻辑组合逻辑电路电路1a2ana1y2ymy 组合逻辑电

3、路的框图组合逻辑电路的框图)(AFY 即即：）aa(afy)aa(afy)aa(afynmmnn2121222111广东工业大学 自动化学院4.1 概述概述输入输入输出输出 由框图可知，输入与输出由框图可知，输入与输出之间的逻辑关系可用一组逻之间的逻辑关系可用一组逻辑函数表示：辑函数表示： 第二章所述的各种方法都可用来描述组合电路的逻辑功能。第二章所述的各种方法都可用来描述组合电路的逻辑功能。4.2 组合逻辑电路的分析方法和设计方法组合逻辑电路的分析方法和设计方法一、组合逻辑电路的分析方法一、组合逻辑电路的分析方法广东工业大学 自动化学院分析思路：分析思路：基本步骤：基本步骤：根据给定逻辑电路

4、，找出输出输入间的逻辑关系，根据给定逻辑电路，找出输出输入间的逻辑关系，从而确定电路的逻辑功能。从而确定电路的逻辑功能。 根据给定逻辑图根据给定逻辑图写出输出逻辑式写出输出逻辑式（进行化简或等式变换）（进行化简或等式变换）列真值表列真值表分析逻辑功能分析逻辑功能分析举例：分析举例： 例例 ：广东工业大学 自动化学院 分析下图所示逻辑电路的功能。分析下图所示逻辑电路的功能。1. 根据逻辑图写输出函数式根据逻辑图写输出函数式2. 等式变换等式变换 )( BAAB)(BA)()( BABAY)()( BABAYBABA BA 3. 确定逻辑功能确定逻辑功能 4.2 组合逻辑电路的分析方法和设计方法组

5、合逻辑电路的分析方法和设计方法)(BABA Y 例例2 2： 分析如下图所示逻辑电路的功能分析如下图所示逻辑电路的功能1. 根据逻辑图写输出函数式根据逻辑图写输出函数式)(BACIBAS)(CIBA)(BACIBACO)(2. 列真值表列真值表 BAA B CI CO S0 0 00 0 00 0 10 0 10 1 00 1 00 1 10 1 11 0 01 0 01 0 11 0 11 1 01 1 01 1 11 1 13. 确定逻辑功能确定逻辑功能 广东工业大学 自动化学院4.2 组合逻辑电路的分析方法和设计方法组合逻辑电路的分析方法和设计方法 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1

6、 1 0 1 0 0 1通过分析真值表特通过分析真值表特点来说明功能。点来说明功能。 SCO4.2 组合逻辑电路的分析方法和设计方法组合逻辑电路的分析方法和设计方法广东工业大学 自动化学院二、二、 组合逻辑电路的设计方法组合逻辑电路的设计方法设计思路：设计思路：分析给定逻辑要求，设计出能实现该功能的组合逻辑电路。分析给定逻辑要求，设计出能实现该功能的组合逻辑电路。 基本步骤：基本步骤： 分析设计要求并分析设计要求并列出真值表列出真值表求最简输出逻辑式求最简输出逻辑式画逻辑图。画逻辑图。 首先分析给定问题，弄清楚输入变量和输出变量是哪些，首先分析给定问题，弄清楚输入变量和输出变量是哪些，并规定它

7、们的符号与逻辑取值并规定它们的符号与逻辑取值( (即规定它们何时取值即规定它们何时取值 0 ，何时，何时取值取值1) ) 。然后分析输出变量和输入变量间的逻辑关系，列出。然后分析输出变量和输入变量间的逻辑关系，列出真值表。真值表。-这个过程也称为逻辑抽象这个过程也称为逻辑抽象根据真值表用代数法或卡诺图法求根据真值表用代数法或卡诺图法求最简与或式最简与或式，然后根据，然后根据题中对门电路类型的要求，将最简与或式变换为与门类型对应题中对门电路类型的要求，将最简与或式变换为与门类型对应的最简式。的最简式。 “最简最简”是指电路所用的器件数最少，器件的种类最少，而是指电路所用的器件数最少，器件的种类最

8、少，而且器件之间的连线也最少。且器件之间的连线也最少。 列出真值表列出真值表求最简输出逻辑式求最简输出逻辑式广东工业大学 自动化学院4.2 组合逻辑电路的分析方法和设计方法组合逻辑电路的分析方法和设计方法 例例1 1 用用设计一个设计一个A、B、C三人表决电路。当表决某三人表决电路。当表决某个提案时，多数人同意，则提案通过，但个提案时，多数人同意，则提案通过，但A具有否决权具有否决权。解：解：( (1) )分析设计要求，列出真值表分析设计要求，列出真值表设设 A、B、C 同意提案时取值同意提案时取值为为 1，不同意时取值为，不同意时取值为 0；Y 表示表示表决结果，提案通过则取值为表决结果，提

9、案通过则取值为 1，否则取值为否则取值为 0。可得真值表：。可得真值表：111011101001110010100000YCBA输出输出输输 入入000000001111111111 ( (2) )写出逻辑函数式写出逻辑函数式Y=ABC+ABC+ABC =m5+m6+m7 设计举例：设计举例：10004.2 组合逻辑电路的分析方法和设计方法组合逻辑电路的分析方法和设计方法广东工业大学 自动化学院( (4) )把输出逻辑式变换为与非把输出逻辑式变换为与非-与非式与非式( (5) )画出逻辑电路图画出逻辑电路图Y=AC+AB=（AC+AB）=（AC）（AB）( (3) )化简输出函数化简输出函数=

10、AC+ABABC0100 0111 10 1 1 1 0 0 0 0 0Y =m5+m6+m7广东工业大学 自动化学院4.2 组合逻辑电路的分析方法和设计方法组合逻辑电路的分析方法和设计方法 例例2 2 设计一个监测信号灯工作状态的逻辑电路。每一组设计一个监测信号灯工作状态的逻辑电路。每一组信号灯由红、黄、绿三盏灯组成，正常工作时必须且只允信号灯由红、黄、绿三盏灯组成，正常工作时必须且只允许一盏灯亮；其它情况为发生故障，要求电路发出故障信许一盏灯亮；其它情况为发生故障，要求电路发出故障信号。号。R A GR A GR A G正常工作状态正常工作状态R A GR A GR A GR A G故障状

11、态故障状态R A G广东工业大学 自动化学院4.2 组合逻辑电路的分析方法和设计方法组合逻辑电路的分析方法和设计方法解：解：( (1) )分析设计要求，列出真值表分析设计要求，列出真值表取红、黄、绿三盏灯的状态为输入取红、黄、绿三盏灯的状态为输入变量，分别用变量，分别用R、A、G表示，表示，亮时为亮时为1，不亮时为，不亮时为0。取故障信号为输出变。取故障信号为输出变量，以量，以Y表示，正常表示，正常工作时工作时Y为为0，发，发生生故障时为故障时为1；可得真值表可得真值表：111011101001110010100000YGAR输出输出输输 入入100 0 1 ( (2) )写出写出输出函数表达

12、式输出函数表达式Y=RAG+RAG+RAG+RAG+RAG0 1 0 01 0 0 01111=m0+m3+m5+m6+m7广东工业大学 自动化学院4.2 组合逻辑电路的分析方法和设计方法组合逻辑电路的分析方法和设计方法( (3) )选用小规模集成门电路实现选用小规模集成门电路实现RAG0100 0111 10 1 1 1 1 1 0 0 0( (4) )化简输出函数化简输出函数Y=RAG+RA+RG+AG( (5) )画出逻辑电路图画出逻辑电路图方案一：方案一：方案二：方案二：方案三：方案三：(P167)4.2 组合逻辑电路的分析方法和设计方法组合逻辑电路的分析方法和设计方法广东工业大学 自

13、动化学院例例3 有一大水箱由有一大水箱由Y YS S、Y YL L两台水泵两台水泵供水，水箱中设置了三个水位检测元供水，水箱中设置了三个水位检测元件件A A、B B、C C，如图所示。水面低于检，如图所示。水面低于检测元件时，检测元件输出高电平，水测元件时，检测元件输出高电平，水面高于检测元件时，检测元件输出低面高于检测元件时，检测元件输出低电平。现要求水位超过电平。现要求水位超过C C点时，点时，Y YS S、Y YL L停止工作；水位低于停止工作；水位低于C C点但高于点但高于B B点点时，时，Y YS S单独工作；水位低于单独工作；水位低于B B点但高点但高于于A A点时，点时，Y YL

14、 L单独工作；水位低于单独工作；水位低于A A点点时，时，Y YS S、Y YL L同时工作。试用门电路设同时工作。试用门电路设计此控制电路，要求电路尽量简单。计此控制电路，要求电路尽量简单。 Y YS SY YL LB BA AC C示意图示意图4.2 组合逻辑电路的分析方法和设计方法组合逻辑电路的分析方法和设计方法广东工业大学 自动化学院解：解：( (1) )逻辑抽象，列出真值表逻辑抽象，列出真值表输入变量输入变量：水位检测元件以水位检测元件以A A、B B、C C表示，水表示，水位位低于低于检测元件为检测元件为1 1，高于高于为为0 0。输出变量输出变量：水泵以水泵以Y YS S、Y Y

15、L L表示，水泵表示，水泵工作工作为为1 1，不工作不工作为为0 0。Y YS SY YL LB BA AC C示意图示意图逻辑真值表逻辑真值表111011101001110010100000YLCBA输出输出输输 入入YS0001XX10110 1 0 1 0 0 XXXXXX1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 广东工业大学 自动化学院( (2) )写出写出输出函数表达式输出函数表达式YS=ABC+ABCYL=ABC+ABC( (3) )化简输出函数化简输出函数 ABC0100011110Y YL L ABC0100011110Y YS SBYL CBAY

16、S 1 1 1 1 ( (4) )画出逻辑电路图画出逻辑电路图 1 A B C & 1 YL YS 4.2 组合逻辑电路的分析方法和设计方法组合逻辑电路的分析方法和设计方法广东工业大学 自动化学院4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路人们为解决实践上遇到的各种逻辑问题，设计了许多人们为解决实践上遇到的各种逻辑问题，设计了许多逻辑电路。然而，我们发现，其中有些逻辑电路经常、大逻辑电路。然而，我们发现，其中有些逻辑电路经常、大量出现在各种数字系统当中，为了方便使用，各厂家已经量出现在各种数字系统当中，为了方便使用，各厂家已经把这些逻辑电路制造成把这些逻辑电路制造成中规模中规模集成集成

17、(MSI)(MSI)的组合逻辑电路产的组合逻辑电路产品。品。 MSIMSI组合部件具有功能强、兼容性好、体积小、功耗组合部件具有功能强、兼容性好、体积小、功耗低、使用灵活等优点，因此得到广泛应用。本节主要介绍低、使用灵活等优点，因此得到广泛应用。本节主要介绍几种典型几种典型MSIMSI组合逻辑部件的功能及应用。组合逻辑部件的功能及应用。比较常用比较常用MSIMSI组合部件组合部件的有的有编码器、译码器、数据选编码器、译码器、数据选择器、加法器择器、加法器和和数值比较器数值比较器等等。等等。4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路广东工业大学 自动化学院一、一、 编码器编码器编码编码

18、 将具有特定含义的信息编成相应二进制将具有特定含义的信息编成相应二进制代码的过程。代码的过程。 实现编码功能的电路实现编码功能的电路 编码器编码器( (即即Encoder) ) 被编被编信号信号 二进制二进制代码代码 编码编码器器 编码器编码器的分类的分类 优先编码器优先编码器 普通编码器普通编码器 任何时候只允许一个编码输入信任何时候只允许一个编码输入信号有效，否则输出就会发生混乱。号有效，否则输出就会发生混乱。 允许同时输入两个以上编码信号，允许同时输入两个以上编码信号，但当多个输入信号同时出现时，只但当多个输入信号同时出现时，只对其中优先权最高的信号进行编码。对其中优先权最高的信号进行编

19、码。4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路广东工业大学 自动化学院 普通二进制编码器普通二进制编码器二进制编码二进制编码器的结构框图器的结构框图I0 I1 Yn-1 Y0 Y1 1n2 - -I二进制二进制 编码器编码器 2n个个 输入输入 n位二进位二进制码输出制码输出 编码原则：编码原则：N位二进制代码可以表示位二进制代码可以表示2N个信号，则对个信号，则对M个信号个信号编码时，应由编码时，应由2N M来确定位数来确定位数N。例：对例：对101键盘编码时，要采用多少位二进制代码？键盘编码时，要采用多少位二进制代码？采用采用7位二进制代码。因为位二进制代码。因为27128101

20、广东工业大学 自动化学院4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路编码器的工作原理（编码器的工作原理（以以3位二进制位二进制编码器为例编码器为例） 逻辑框图逻辑框图8 8个个输输入入三位二进制码输出三位二进制码输出输入输入-8个信号个信号，输出输出-3位二进制代码，故又称为位二进制代码，故又称为8线线-3线线编码器编码器。广东工业大学 自动化学院4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路 逻辑功能表（编码表）逻辑功能表（编码表）设编码器的输入为高电平有效。设编码器的输入为高电平有效。 输输 入入 输输 出出I I0I I1I I2I I3I I4I I5I I6I I7Y2

21、Y1Y01000000000001000000001001000000100001000001100001000100000001001010000001011000000001111任何时刻只允许输入一个编码请求任何时刻只允许输入一个编码请求原码输出其它输入取值组合不允许出现，为无关项。其它输入取值组合不允许出现，为无关项。表达式、电路图？广东工业大学 自动化学院4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路 逻辑表达式逻辑表达式利用无关项来化简利用无关项来化简 输输 入入 输输 出出I I0I I1I I2I I3I I4I I5I I6I I7Y2Y1Y01000000000001

22、00000000100100000010000100000110000100010000000100101000000101100000000111176542IIIIY76321IIIIY75310IIIIY广东工业大学 自动化学院4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路 逻辑电路图逻辑电路图 用三个或门组成用三个或门组成 76542IIIIY76321IIIIY75310IIIIY4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路广东工业大学 自动化学院 普通二普通二- -十进制编码器十进制编码器二二- -十进制编码十进制编码器的结构框图器的结构框图I0 I1 Y 3 Y0

23、Y1 9I二进制二进制 编码器编码器 10 个个 输入输入 4位二进位二进制码输出制码输出 输出用输出用四位二进制数对十个输入四位二进制数对十个输入信息进行编码。即：四位信息进行编码。即：四位二进制数表示一位十进制数，叫二十进制编码器。也叫做二进制数表示一位十进制数，叫二十进制编码器。也叫做1010线线4 4线线编码器。编码器。与二进制编码器的区别？与二进制编码器的区别？广东工业大学 自动化学院4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路 逻辑功能表（编码表）逻辑功能表（编码表）设编码器的输入为高电平有效。设编码器的输入为高电平有效。 I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I

24、8 I90 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 Y3 Y2 Y1 Y01 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 0 0 00 0 1 0 0 0 0 0 0 00 0 0 1 0 0 0 0 0 00 0 0 0 1 0 0 0 0 00 0 0 0 0 1 0 0 0 00 0 0 0 0 0 1 0 0 00 0 0 0 0 0 0 1 0 00 0 0 0 0 0 0 0 1 00 0 0 0 0 0 0 0 0 1输入输入输出输出输出输出000

25、00000表示对表示对I I0 0进行编码。进行编码。输出输出10011001表示对表示对I I9 9进行编码。进行编码。Y3=I I8+I I9Y2=I I4+I I5+I I6+I I7Y1=I I2+I I3+I I6+I I7Y0=I I1+I I3+I I5+I I7+I I9 由编码表可得：由编码表可得： 逻辑图（略）逻辑图（略） 1 1 1111 110011 101010101 4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路广东工业大学 自动化学院 普通编码器在任何时刻只允许一个输入端请求编码，否普通编码器在任何时刻只允许一个输入端请求编码，否则输出发生混乱。则输出发生混

26、乱。实际应用中，经常有两个或更多输入编码实际应用中，经常有两个或更多输入编码信号同时有效。信号同时有效。 能能识别多个编码请求信号的优先级别，并进行相应编码识别多个编码请求信号的优先级别，并进行相应编码的逻辑部件称为的逻辑部件称为优先编码器优先编码器。 在优先编码器中，允许在优先编码器中，允许同时输入同时输入两个以上的有效编码请两个以上的有效编码请求信号。当几个输入信号同时出现时，只对其中优先权最求信号。当几个输入信号同时出现时，只对其中优先权最高的一个进行编码。优先级别的高低由设计者根据输入信高的一个进行编码。优先级别的高低由设计者根据输入信号的轻重缓急情况而定。号的轻重缓急情况而定。广东工

27、业大学 自动化学院4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路 8 8线线-3-3线线优先优先编码器编码器设：设：I7优先权最高优先权最高 I0优先权最低优先权最低1111000000001101000000101001000000010001000011000001000010000001001000000001000000000001Y0Y1Y2I7I6I5I4I3I2I1I0输输 出出输输 入入普通编码器在任何时刻只允普通编码器在任何时刻只允许一个输入端请求编码，否则许一个输入端请求编码，否则输出发生混乱。输出发生混乱。1111xxxxxxx01101xxxxxx101001xx

28、xxx0010001xxxx11000001xxx010000001xx1000000001x00000000001Y0Y1Y2I7I6I5I4I3I2I1I0输输 出出输输 入入1111xxxxxxx01101xxxxxx101001xxxxx0010001xxxx11000001xxx010000001xx1000000001x00000000001Y0Y1Y2I7I6I5I4I3I2I1I0输输 出出输输 入入广东工业大学 自动化学院4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路 8 8线线-3-3线线优先优先编码器编码器45675676772IIIIIIIIIIY4567IIII

29、234567345676771IIIIIIIIIIIIIIY 12345673456756770IIIIIIIIIIIIIIIIY 24534567IIIIIIII1246346567IIIIIIIIII 由编码表可得由编码表可得： 逻辑图（略）逻辑图（略）广东工业大学 自动化学院4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路实例：实例：74HC148（8 8线线-3-3线线优先优先编码器）编码器） 内部逻辑电路图内部逻辑电路图 （P170图图4.3.3） 3个编码输出端个编码输出端反码反码输出输出8个信号输入端个信号输入端低电平低电平有效有效广东工业大学 自动化学院4.3 若干常用的组

30、合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路 附加控制电路附加控制电路 选通输选通输入信号入信号)(542345671SIIIIIIIIY同同理理，有有：)(45672SISISISIY)(64216435670SIIIIIIIIIIY)(4567SIIII只有在只有在S=0(S=1)S=0(S=1)的条件下，的条件下，编码器才能编码器才能正常工作正常工作；而在；而在S S=1(S=0)=1(S=0)时，编码器处于时，编码器处于禁止状态，所有输出端均被禁止状态，所有输出端均被封锁为封锁为高电平高电平。广东工业大学 自动化学院4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路01234567)(SIIII

31、IIIIYSYS为为0时，表示电路时，表示电路工作，但工作，但无无编码编码输输入入广东工业大学 自动化学院4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路01234567)()(SSIIIIIIIISYYSEX )(01234567SIIIIIIIIYEX为为0时，表示电路时，表示电路工作，而且工作，而且有有编码编码输输入入广东工业大学 自动化学院4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路74HC148功能表功能表输输 入入输输 出出SI0I1I2I3I4I5I6I7Y2Y1Y0YSYEX1XXXXXXXX11111011111111111010XXXXXXX0000100XXX

32、XXX01001100XXXXX011010100XXXX0111011100XXX01111100100XX011111101100X01111111101000111111111110S=1，编码器编码器不不工作，所有输出端均工作，所有输出端均被封锁在高电平被封锁在高电平-禁止状态禁止状态S=0，编码器工作编码器工作-工作状态工作状态广东工业大学 自动化学院4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路74HC148功能表功能表输输 入入输输 出出SI0I1I2I3I4I5I6I7Y2Y1Y0YSYEX1XXXXXXXX11111011111111111010XXXXXXX00001

33、00XXXXXX01001100XXXXX011010100XXXX0111011100XXX01111100100XX011111101100X01111111101000111111111110YS为为低低电平电平,表示表示电路工作电路工作，但但无编码输入无编码输入（全为高电平）（全为高电平）YEX为为低低电平，表示电平，表示有输入有输入正在编码正在编码广东工业大学 自动化学院4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路74HC148功能表功能表输输 入入输输 出出SI0I1I2I3I4I5I6I7Y2Y1Y0YSYEX1XXXXXXXX11111011111111111010XX

34、XXXXX0000100XXXXXX01001100XXXXX011010100XXXX0111011100XXX01111100100XX011111101100X01111111101000111111111110输入低电平有效输入低电平有效优先权优先权最高最高反码输出反码输出广东工业大学 自动化学院4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路 逻辑（图形）符号逻辑（图形）符号 0Y1Y2YEXY0I1I2I3I4I5I6I7IsSY74HC148输入端有输入端有圆圈圆圈表表明明低电平低电平有效有效输出端有输出端有圆圈圆圈表明表明反码反码输出输出YSYEX状态状态11不工作不工作0

35、1工作，但工作，但无无输入输入10工作，且工作，且有有输入输入00不可能出现不可能出现选通输入端有选通输入端有圆圈圆圈（低电平低电平有效）有效）广东工业大学 自动化学院4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路 二二-十进制（十进制（BCD）优先编码器）优先编码器 -74LS147（自学）（自学） (见见P173) 对组合电路器件的要求对组合电路器件的要求1. 看懂功能表看懂功能表2. 会正确使用控制端会正确使用控制端广东工业大学 自动化学院4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路 应用举例应用举例 用两片用两片74HC148接成的接成的16线线4线线优先编码器优先编码器

36、 ，将，将A0A1516个低电平输入信号编为（个低电平输入信号编为（00001111）16个个4位二进制代码，其中位二进制代码，其中A15的优先权最高的优先权最高。4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路 第（第（1）片为高优先权）片为高优先权只有片只有片(1)无编码输入时，片无编码输入时，片(2)才允许工作才允许工作优先权最高广东工业大学 自动化学院输入端：输入端： 使能端：使能端： 4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路第第(1)片片YEX=0时，表示对时，表示对A15A8编码，编码，Z3=1 低低3位输出（位输出（Z2Z0）应是两片的输出的）应是两片的输出的“与

37、非与非”编码输出的最高位编码输出为原码广东工业大学 自动化学院输出端：输出端： 4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路二、二、 译码器译码器译码译码是是编码编码的逆过程。的逆过程。 将表示特定意义信息的二进将表示特定意义信息的二进制代码翻译出来。制代码翻译出来。 译码器译码器的分类的分类 数字显示译码器数字显示译码器 二进制译码器二进制译码器 实现译码功能的电路实现译码功能的电路 译码器译码器( (即即 Decoder) ) 二进制二进制代码代码 与输入代与输入代码对应的码对应的特定信息特定信息 译译码码器器 二二-十进制译码器十进制译码器 广东工业大学 自动化学院4.3 若干常

38、用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路 将输入二进制代码译成相应输出信将输入二进制代码译成相应输出信号的电路。号的电路。 n 位位二进制二进制代码代码 2n 位位译码译码输出输出二进制二进制译码器译码器 例如：例如：2线线-4 线译码器线译码器译码输出译码输出100011010001001010000100Y3Y2Y1Y0A0A1译码输入译码输入译码输出译码输出高高电平有效电平有效译码输出译码输出011111101101110110111000Y3Y2Y1Y0A0A1译码输入译码输入0000译码输出译码输出低低电平有效电平有效广东工业大学 自动化学院n 个输个输入端入端2n个输个输出端出端广东

39、工业大学 自动化学院4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路 3线线-8线译码器线译码器用二极管与门阵列组成的用二极管与门阵列组成的3 3线线8 8线译码器线译码器00120mAAAY 逻辑表达式：逻辑表达式：输入端输入端输出端输出端701272012210121.mAAAYmAAAYmAAAY二进制译码器可以译出输入变二进制译码器可以译出输入变量的全部状态，故又称为变量量的全部状态，故又称为变量译码器或译码器或最小项译码器最小项译码器。iimY 广东工业大学 自动化学院4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路输输 入入输输 出出A2A1A0Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1

40、Y000000000001001000000100100000010001100001000100000100001010010000011001000000111100000003线线-8线译码器的真值表（译码表）线译码器的真值表（译码表）译码输出译码输出高高电平有效电平有效00120mAAAY701272012210121.mAAAYmAAAYmAAAY广东工业大学 自动化学院4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路 内部逻辑电路图内部逻辑电路图 （P175图图4.3.8） 实例：实例：74HC138输输出出端端 S-S-为控制端（又称使能端）为控制端（又称使能端）输输入入端端

41、附加附加控制控制端端 S=1S=1时，译码器工作时，译码器工作 S=0 S=0时，禁止译码，输出全时，禁止译码，输出全1 1 广东工业大学 自动化学院4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路 使能端使能端S的逻辑表达式的逻辑表达式 )(321SSS)(321SSS)(321SSS321SSSS负逻辑与负逻辑与非门非门S1负与非负与非=正或非正或非S1S2S3 当当S1=0或或(S2+S3)=1时，时，S=0 当当S1=1且且(S2+S3)=0时，时，S=1 广东工业大学 自动化学院4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路 输出逻辑表达式输出逻辑表达式 00120)(mA

42、AAY 当当S=1时，有：时，有： 10121)(mAAAY )(iimY。 广东工业大学 自动化学院4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路74HC138的功能表的功能表输输 入入输输 出出S1A2A1A00XXXX11111111X1XXX111111111000011111110100011111110110010111110111001111110111101001110111110101110111111011010111111101110111111132SS 01234567YYYYYYYY当当S1=0或或(S2+S3)=1时，时，S=0S=0时，时，译码器译码器不不

43、工作，所有输出端工作，所有输出端均被封锁在高电平均被封锁在高电平广东工业大学 自动化学院4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路74HC138的功能表的功能表输输 入入输输 出出S1A2A1A00XXXX11111111X1XXX111111111000011111110100011111110110010111110111001111110111101001110111110101110111111011010111111101110111111132SS 01234567YYYYYYYY当当S1=1而且而且(S2+S3)=0时，时，S=1译码器工作译码器工作 译码输出译码输出低

44、低电平有效电平有效广东工业大学 自动化学院4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路 逻辑（图形）符号逻辑（图形）符号 74HC138A2A1A0Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7S3S2S1 3 位位二二进制码进制码输入端输入端 使能使能输输入端入端圆圈表明输入圆圈表明输入低低电平有效电平有效8 8个个译码输出端译码输出端圆圈表明圆圈表明低电平低电平有效有效无圆圈表明输入无圆圈表明输入高高电平有效电平有效 实物图片实物图片广东工业大学 自动化学院4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路 应用举例应用举例 例例1：试用两片试用两片3线线8线译码器线译码器74HC138组成组

45、成4线线16线线译码器，将输入的译码器，将输入的4位二进制代码位二进制代码D3D2D1D0译译成成16个独立的低电平信号个独立的低电平信号Z0Z15。因为因为74HC138只有三个输入端，所以将控制端作为只有三个输入端，所以将控制端作为最高位最高位D3的输入端，的输入端，D3=0时，片时，片（1）工作，工作，D3=1时，时，片片（2）工作。工作。 分析分析 广东工业大学 自动化学院4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路例例2： 用用74138组成脉组成脉冲信号变换电路冲信号变换电路 A0A1A2CBA74138+5VES1S3S2Y1Y0Y2Y3Y5Y6Y7Y4 应用举例应用举例

46、 A B C E 分析分析 当当 E=“0”（低电平）时，（低电平）时，74138工作；工作；当当 E=“1”（高电平）时（高电平）时，74138不工作。不工作。 当当 CBA=“000”时，时，Y0=0，其他输，其他输出端为出端为“1”。 当当 CBA=“001”时，时，Y1=0，其他输，其他输出端为出端为“1”。.以此类推以此类推A0A1A2CBA74138+5VES1S3S2Y1Y0Y2Y3Y5Y6Y7Y4广东工业大学 自动化学院4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路例例2： 用用74138组成组成脉冲信号变换电路脉冲信号变换电路 应用举例应用举例 A B C E Y0 Y

47、1 Y7 Y5 Y2 Y6 Y4 Y3 输出端产生输出端产生脉冲信号脉冲信号广东工业大学 自动化学院4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路 将将 BCD 码的十组代码译成码的十组代码译成 0 9 十个对应输十个对应输出信号的电路，又称出信号的电路，又称 4 线线 10 线线译码器。译码器。实例：实例：74HC42 内部逻辑电路图内部逻辑电路图 （P178图图4.3.11） 与与74138区别？区别？4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路 逻辑（图形）符号逻辑（图形）符号 Y1Y0Y3Y4Y2Y5Y6Y7Y8Y9A0A1A274LS42A3 8421BCD 码输入端，

48、码输入端，从高位到低位依次为从高位到低位依次为 A3、A2、A1 和和 A0 。广东工业大学 自动化学院 10 个译码输出端，个译码输出端，低电平低电平有效有效广东工业大学 自动化学院4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路4 线线- -10 线译码器线译码器 74HC42 真值表真值表111111111111111111111111011111111111111011111111111100111111111111110111111111110101伪伪码码01111111111001910111111110001811011111111110711101111110110611

49、1101111110105111110111100104111111011111003111111101101002111111110110001111111111000000Y9Y8Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0A0A1A2A3输输 出出输输 入入十进十进制数制数00000010001001000111100110101000101100010000000000111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111101111011001111010101伪伪码码01 对于对于BCD代码以外的伪码（代码以外的伪码（10

50、101111这这6个代码）个代码）Y0 Y9 均无低电平信号产生，译码器拒绝均无低电平信号产生，译码器拒绝“翻译翻译”。 广东工业大学 自动化学院4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路 在数字系统中，常常需要将译码输出显示成十进制数字或在数字系统中，常常需要将译码输出显示成十进制数字或其它符号。因此，希望译码器能直接驱动数字显示器，或者能其它符号。因此，希望译码器能直接驱动数字显示器，或者能同显示器配合使用，这种类型的译码器称为同显示器配合使用，这种类型的译码器称为显示译码器显示译码器。 脉脉冲冲信信号号 计计数数器器 译译码码器器 驱驱动动器器 显显示示器器 KHz 广东工业大

51、学 自动化学院4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路 数码显示器简介数码显示器简介数字设备中用得较多的为七段数码显示器，又称数数字设备中用得较多的为七段数码显示器，又称数码管。常用的有半导体数码显示器码管。常用的有半导体数码显示器( (LED) )和液晶显示器和液晶显示器( (LCD) )等。它们由七段可发光的字段组合而成。等。它们由七段可发光的字段组合而成。 （1）七段半导体数码七段半导体数码显示器显示器( (LED) ) abcdefgDPag fCOMbce dCOMDPabcdefgDP发光字段，由管脚发光字段，由管脚 a g 电平控制是否发光。电平控制是否发光。小数点，

52、需要时才点亮。小数点，需要时才点亮。显示的数字形式显示的数字形式广东工业大学 自动化学院4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路共阳接法共阳接法 共阴接法共阴接法 半导体数码显示器内部接法半导体数码显示器内部接法COMCOMDPgfedcbaDPgfedcbaCOMCOMVCC+5 V a g 和和 DP 为低电平为低电平时才能点亮相应发光段。时才能点亮相应发光段。 a g 和和 DP 为高电平为高电平时才能点亮相应发光段。时才能点亮相应发光段。共阳接法数码显示器需要配共阳接法数码显示器需要配用输出用输出低电平低电平有效的译码器。有效的译码器。 共阴接法数码显示器需要配共阴接法数码

53、显示器需要配用输出用输出高电平高电平有效的译码器。有效的译码器。共阳极共阳极共阴极共阴极主要优点：字形清晰、工作电压低、体积小、可靠主要优点：字形清晰、工作电压低、体积小、可靠 性高、响应速度快、寿命长和亮度高等。性高、响应速度快、寿命长和亮度高等。 主要缺点：工作电流大，每字段工作电流约主要缺点：工作电流大，每字段工作电流约 10 mA 。 广东工业大学 自动化学院4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路即液态晶体即液态晶体 （2） 液晶液晶显示器显示器( (LCD) ) ( (见见P180) )点亮七段液晶数码管的方法与半导体数码管类似。点亮七段液晶数码管的方法与半导体数码管类

54、似。 主要优点：工作电压低，功耗极小。主要优点：工作电压低，功耗极小。 主要缺点：显示欠清晰，响应速度慢。主要缺点：显示欠清晰，响应速度慢。 液晶显示原理：无外加电场作用时，液晶分子排液晶显示原理：无外加电场作用时，液晶分子排列整齐，入射的光线绝大部分被反射回来，液晶呈透列整齐，入射的光线绝大部分被反射回来，液晶呈透明状态，不显示数字；当在明状态，不显示数字；当在相应字段的电极上加电压相应字段的电极上加电压时，液晶中的导电正离子作定向运动，在运动过程中时，液晶中的导电正离子作定向运动，在运动过程中不断撞击液晶分子，不断撞击液晶分子，破坏了液晶分子的整齐排列，液破坏了液晶分子的整齐排列，液晶对入

55、射光产生散射而变成了暗灰色，于是显示出相晶对入射光产生散射而变成了暗灰色，于是显示出相应的数字。应的数字。当外加电压断开后，液晶分子又将恢复到当外加电压断开后，液晶分子又将恢复到整齐排列状态，字形随之消失。整齐排列状态，字形随之消失。 广东工业大学 自动化学院4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路广东工业大学 自动化学院4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路 BCD-七段显示译码器七段显示译码器 七段显示译码器是用来驱动七段数码管的专用译码器，它七段显示译码器是用来驱动七段数码管的专用译码器，它有有四个输入端四个输入端，输入的是，输入的是BCD代码，代码，输出端有七

56、个输出端有七个，分别为，分别为驱动驱动LED数码管的数码管的a、b、c、d、e、f、g信号。信号。显显示示译译码码器器广东工业大学 自动化学院4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路例：例：8421BCD8421BCD七段显示译码器七段显示译码器 输出输出“0”表示表示LED段段亮亮，输出输出“1”表示表示LED段段灭。灭。D DC CB BA Aa ab bc cd de ef fg g显示显示0 00 00 00 00 00 00 00 00 00 01 10 00 00 00 01 11 10 00 01 11 11 11 11 10 00 01 10 00 00 01 10

57、 00 01 10 02 20 00 01 11 10 00 00 00 01 11 10 03 30 01 10 00 01 10 00 01 11 10 00 04 40 01 10 01 10 01 10 00 01 10 00 05 50 01 11 10 00 01 10 00 00 00 00 06 60 01 11 11 10 00 00 01 11 11 11 17 71 10 00 00 00 00 00 00 00 00 00 08 81 10 00 01 10 00 00 00 01 10 00 09 9 DCBA表示译码器输表示译码器输入的入的BCD代码代码。 a g

58、表示输出的二表示输出的二进制代码。进制代码。adbcefdcefgbcadbegadbcgbcfgadcfgabcfgabcadbcefg广东工业大学 自动化学院4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路实例：实例：7448 内部逻辑电路图内部逻辑电路图 （P184图图4.3.16） 广东工业大学 自动化学院十十A3A2A1A0a ab bc cd de ef fg g显示显示01100001111111011X00011011000021X00101110110131X00111111100141X01001011001151X01011101101161X011010011111

59、71X01111111000081X10001111111191X100111110011101X101010001101111X101110011001121X110010100011131X110111001011141X111010001111151X111110000000XXXXXX00000000100000000000000XXXXX11111111LTRBIRBOBI /agbcefd8421BCD码禁止码广东工业大学 自动化学院4.3 若干常用的组合逻辑电路若干常用的组合逻辑电路 逻辑（图形）符号逻辑（图形）符号 LTRBIRBOBI /3A2A1A0A7448abcdefg

60、aYbYcYeYfYgYdY BCD码输码输入端入端译码驱动输译码驱动输出端，出端，高高电电平有效。适平有效。适用于驱动用于驱动共共阴型阴型LED管管 附加控制端附加控制端 灯测试输入（灯测试输入（LTLT）端）端，低电平低电平有效有效 灭灭“0”“0”输入（输入（RBIRBI) )端端，低电平低电平有效有效 灭灯输入灭灯输入/ /灭灭“0”“0”输出（输出（BIBI/RBO/RBO）端）端，低电平低电平有效有效 附加附加控制控制端端 将灭将灭“0”“0”输入与灭输入与灭“0”“0”输出配合使用，可实现多输出配合使用，可实现多位数码显示系统的灭位数码显示系统的灭“0”“0”控制，见控制，见P1