数电课件第二篇第3章(5-1)

集成电子技术基础教程2003~2004学年第1学期自动化(控制系)0101~0103班第二篇数字电路和系统第三章组合逻辑电路第三章组合逻辑电路组合逻辑电路在任何时刻的输出状态（结果），只决定于该时刻的输入取值。一旦输入取值确定后，输出结果就可以确定。电路可以是多个输入，多个输出；也可以是多输入单输出。可用逻辑函数关系式表示：常见的组合逻辑电路很多：二进制数的四则运算电路、编码电路、译码电路、奇偶校验电路、数据分配器和数据选择器等。…2.3.1

编码器2.3.2译码器2.3.3数值比较器2.3.4二进制加法器2.3.5数据分配器和数据选择器2.3.6奇偶校验器2.3.7用可编程逻辑器件设计组合逻辑电路第三章组合逻辑电路2.3.1

编码器编码器是将一个特定对象变换成一组二进制码的电路一、基本编码器例如，将八个开关量，分别编制成三位二进制码，称为8线—3线编码器。电路由多发射极管和若干开关组成。如当开关W5闭合时，T5管导电，其它管子截止，输出Y2Y1Y0=101;W3闭合时，T3导电，其它管子截止，输出Y2Y1Y0=011。8线-3线编码器的真值表：可见，编码器电路的基本结构是一个或门结构。基本编码器的输入只能有一个对象有效编码输入编码输出W0W1W2W3W4W5W6W7Y2Y1Y01000000000001000000001001000000100001000001100001000100000001001010000001011000000001111由真值表可得：Y1位的或门结构等效的二极管或门电路组合电路的分析方法：

（1）写出每一个输出的逻辑函数表达式；（2）在给定各个变量的取值后，列出真值表；（3）最后确定电路的逻辑功能。待编码的特定对象和输出的某一组代码之间为一一对应关系，但又不能同时输入二个或二个以上的特定对象，否则，会发生编码混乱。二、中规模集成编码器1.二进制编码器将2n个特定对象编制成n位二进制代码的一种组合逻辑电路。它在数字系统中应用的非常普遍，例如：4线-2线（4/2）编码器，8线-3线（8/3）编码器，16线-4线（16/4）编码器等。W1W0W2n-1二进制编码器Y0Y1Yn-1······2.二—十进制编码器将十进制的0～9十个数字，用一组4位的二-十进制代码（BCD码）表示3.优先编码器这种编码器允许同时输入二个或二个以上的输入信号，但编码器只对其中优先权最高的待编码对象实施编码。编码对象的优先权高低可以在设计时预先规定。BCD码优先编码器74LS147输入：W0、W1、‥W9代表十进制的十个数，“0”表示有输入，“1”表示无输入。输出：Y3、Y2、Y1、Y0表示输出四位代码，并用反码表示。优先权：采用大数优先的原则，即W9优先权最高，W0优先权最低。编码输入BCD码输出11111111101111111111110111011111110110111111101100111110101111110101011101001110100010011100110根据逻辑功能列出真值表：二-十进制优先编码器电路的设计从真值表可以得到逻辑函数表达式：由上述逻辑函数画出逻辑电路图：组合逻辑电路的设计方法：（1）根据题意或给定功能找出输入和输出的逻辑变量（2）列出真值表（3）求出各个输出的最简“与-或”表达式（通常用卡诺图法简化）（4）用规定的逻辑门画出整个逻辑电路图2.3.2译码器译码是编码的逆过程。即：将二进制代码所代表的特定对象还原出来的电路一、二进制基本译码器电路的输入是n位二进制代码，输出为2n

种特定对象。如2/4、3/8、4/16等译码器。根据还原（翻译）对象的不同，分为二进制译码器（变量译码器）和二-十进制译码器（码制变换译码器、显示译码器）以2线-4线译码电路为例：

是译码还是不译码的使能控制端。当=0时，各输出逻辑函数式为：给予使能控制端以及输入变量的各种取值后，可得到各输出的结果，以真值表方式表示由上可知：一组代码和输出对象具有一一对应的关系，每一个输出的逻辑函数是一个最小项（这一结论后面有用）。译码器电路符号真值表使能输入输出1××11110001110001110101010110110111二、中规模集成译码器1.集成二进制译码器种类很多，主要有2/4，3/8，4/16等译码器3线-8线译码器74LS1380111111111101101111110110111011111101011110111100101111101111100111111011010011111110110001111111100000111111111×××1×11111111××××0输出输入74LS138真值表双2线-4线译码器74LS139二进制译码器的扩展例如采用分时的工作方式可将两片3线-8线译码器扩展为4线-16线译码器。当A3A2A1A0为0000~0111时，片Ⅰ使能，片Ⅱ禁止，输出为Y0~Y7；当A3A2A1A0为1000~1111时，片Ⅰ禁止，片Ⅱ使能，输出为Y8~Y15。另一种方案是采用分级译码的方法，例如用3片双2线-4线译码器扩展为4线-16线译码器第一级第二级2.二-十进制译码器将输入BCD码翻译成十进制数码的组合逻辑电路，所以，又称显示译码器（译码后的结果能用显示器显示出来）、码制变换译码器多种。显示器简介显示器分为点阵式和分段式两种（也可按器件分为半导体和液晶两类）点阵式显示器要点亮某一个字形时，只要点亮这些字形的点就行。一般由发光二极管等矩阵组成，常用于广告、车站等场合。分段显示器它可以是液晶分段式和半导体分段式（LED数码管）两种。

LED显示器它由7段（不含小数点）、8段（含小数点）两种，每一段就是一只发光二极管。又分为共阳极和共阴极结构。共阳极共阴极公共电极abcdefgh公共电极要点亮某一段时，只需给该段加一个信号即可“0”R接VCC=5V共阳极“1”R接地共阴极显示字型时的基本笔划分段式液晶显示器（LCD）使用日益普遍功耗极微工作电压低（2~5V）显示清晰、体积小、寿命长缺点是响应速度慢（10~200ms）结构电路符号二-十进制译码器设计举例【例2.3.1】试用非门和或非门设计一个8421BCD码输入的驱动七段半导体数码管（共阴极）的二-十进制译码器。解：由于显示器为七段半导体数码管，所以译码器的输出为七个输出，四位BCD码输入，设计电路如下框图所示：二-十进制译码器agDCBA由于LED是共阴极，所以译码器输出应为高电平才能点亮某段发光二极管。可列出真值表：911011111001811111110001700001111110611111010110511011011010411001100010310011111100210110110100100001101000001111110000gfedcbaABCD字形输出对应段亮暗输入8421代码二—十进制译码器真值表公共电极abcdefgh公共电极用卡诺图化简，得出七段的逻辑函数式，由于用或非门且驱动共阴极，所以用包围“0”格，求或与式的最简原函数。以a段为例：同理可得其它各段的函数式××11××××11101101DCBAa0000010111101110从逻辑式可以计算出需要或非门的个数，画出该设计电路如图所示：74LS247集成译码器A3～A0是四位8421BCD码输入端Ya～Yg是集电极开路门结构,为低电平输出,适用于七段共阳极数码管。另外还有三个测试和控制端①LT灯测试控制端：

低电平有效，LT=0时，不管A3～A0状态如何，Ya～Yg输出都为低电平，共阳极七段数码都能点亮。不测试时，LT置“1”。②BI/RBO灭灯输入/灭零输出控制端：

BI=0为灭灯输入，不管A3～A0状态如何，Ya～Yg输出都为高电平，把共阳的七段数码管熄灭。作为灭零输出端用时，可以作为下一位的灭零输入。正常时应置高电平。③RBI灭零输入端：

用来将不必显示的零熄灭掉，它与RBO配合使用。如有一个8位数码显示，整数部分5位，小数部分3位，在显示16.8这个数字时将呈现00016.800字样，如将前后多余零灭掉，则更加明了醒目。灭零输入RBI和灭零输出RBO连接如图：RBIRBORBIRBORBIRBORBIRBORBIRBORBORBIRBORBIRBORBI数码管数码管数码管数码管数码管数码管数码管数码管“1”“1”“1”小数点液晶显示器的驱动液晶显示器LCD的驱动比LED显示器要复杂一些。因为液晶电极之间不允许长时间地加直流电压，否则电极会因电解而损坏。因此，液晶要求用交流电压驱动（直流分量应小于100mV）。异或门驱动一段液晶A为0时，液晶不显示；A为1时，液晶显示。

C306集成译码器BCD码输入驱动七段液晶显示3.译码器应用举例由于译码器的每一个输出就是一个最小项，而任何一个输出函数都可以表示为最小项之和表达式。所以，译码器配上适当的逻辑门电路就可实现各种组合电路。【例】试用3/8译码器设计一个能判别四位二进制码中1的位数是奇数还是偶数的奇偶识别电路。可用与非和与或非两种门电路。解：令四位二进制码为A3A2A1A0，输出YOD表示1的位数为奇数，YE表示为偶数。则卡诺图为：1010110100101010A3A2A1A00000010111101110图中1方格表示奇数，0格为偶数。所以结合1格得到YOD函数，结合0格得YE函数。其电路如图所示：2.3.3数值比较器数值比较器用来比较二个数据的大、小、是否相等，它经常用在逻辑判断，执行程序的跳转路经或执行何种操作等场合。分为串行比较器和并行比较器。一、1位并行数值比较器10011001010101010000比较结果输出比较输入CiBiAiLiEiGi一位比较器框图三个输出函数表达式为：由函数式画出电路图：10011001010101010000比较结果输出比较输入二、多位数值比较器多位数值比较器通常用“高位优先”的比较原则，如