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文档简介
CHAPTER6FunctionsofCombinationalLogic6-1BasicAdders6-2ParallelBinaryAdders并行二进制加法器
6-3Comparators比较器6-4Decoders译码器6-5Encoders编码器6-6CodeConverters代码转换器
6-7Multiplexers(DataSelectors)数据选择器/多路复用(MUX)6-8Demultiplexers多路分用器/解双工器(DEMUX)
6-9ParityGenerator/Checker奇偶校验器IntroductiontoSeveralMSICombinationalCircuits介绍几种常用的中规模组件 Inthischapteryoushouldknow:TheinternalfunctionalprincipleofeveryMSIchips(inbrief)ThoseMSIchipsarecombinationalcircuit(thatmeanstheyarecomposedoflogicgates);youshouldlearnhowtousethemFocusonthesetwoblocksnameddecoderanddataselectorwhichcanbeusedtoproducesomegivenlogicfunction6-1BasicAdders
(implementing1-bitaddition)
基本加法器6-1-1Half-Adder半加器6-1-2Full-Adder全加器
6-1-3Fulladderfromtwohalf-addercircuitsGeneralrulesofbinaryaddition:a.Produceacarrybitwheneverwehave2b.LSBaddition:withoutconsideringthecarrybit。c.Whenprocessingtheotherbits,weshouldacceptthreenumbers(twoinputbitsandacarrybit)d.Anytwobitswillproduceasumbitandaoutputcarrywhenbeadded.Half-adderFull-adder6-1-1Half-Adder(半加器)Howcouldweimplementthisfunctionusinglogiccircuit?Ahalf-adderisacombinationallogiccircuitthataddtogethertwoone-bitvaluesandproducesasumandacarryoutput.Thehalfpartofthenamecomesfromthelackofacarryinput.0+0=00+1=11+0=11+1=10ZeropluszeroequalszeroZeroplusoneequalsoneOnepluszeroequalsoneOneplusoneequalszerowithacarryofoneSimpleBinaryAdditionAfull-adderisacombinationallogiccircuitthataddstwoone-bitvaluesplusacarrybitandproducesasumandacarryoutput.Thefullpartofthenamecomesfromthecarryinputbit.6-1-2Full-Adder全加器
TruthtableSketchtheinternallogiccircuitoffull-adderaccordingtothebooleanexpression.6-1-3Fulladderfromtwohalf-addercircuits
6-2ParallelBinaryAdders
(implementingmore-bitaddition)
并行二进制加法器
6-2-1Two-bitparallelbinaryadder6-2-2Four-bitparallelbinaryadder
Howcouldan-bitparalleladderbeconstructed?An-bitadderrequiresn-1full-addersandonehalf-adder.Howcouldafull-adderbefunctionedasahalf-adder?6-2-1Two-bitparallelbinaryadderUsingtwofull-adderstoimplementA2A1+B2B1
thepinsofdouble-full-adderSN74LS183114SN74LS1831an1bn1cn-11cn1sn2cn-12cn2sn2an2bnUccGND6-2-2Four-bitparallelbinaryadder
四位并行二进制加法器ripplecarry(串行进位)addershowing“worst-case”carrypropagationdelays.
CascadingFull-Adders串行全加器Look-AheadCarryadder:超前进位加法器:Carrygeneration:CgCarrypropagation:CpP191fourfull-addersoutputequation.4位超前进位加法器74LS283内部结构Anotherapplicationofadder:Avotingsystem6-3Comparators
数值比较器Acomparatorsisacombinationallogiccircuitthatcomparestwobinaryinputvaluesandproducesresultsthatspecifytherelativevalueofoneinputwithrespecttotheother.OutputsofsomecomparatorsspecifywhetherA=B,othersmayspecifyA=B,A>BandA<B.Wewillfocusonthesecondcomparators.BinaryComparators二进制比较器Functiondescription1-BitComparator&&1ABA<BA>BA=BABA>BA<BA=BLogicdiagramLogicsymbolComparingprinciple:1.先从高位比起,高位大的数值一定大。2.若高位相等,则再比较低位数,最终结果由低位的比较结果决定。more-BitComparatorTruthtableforfour-bitcomparatora3>b3
100a3=b3a2=b2a1=
b1a0=b0
010a3=b3a2=b2a1=
b1a0<b0
001a3=b3a2=b2a1=
b1a0>b0
100a3=b3a2=b2a1<b1
001
a3=b3a2=b2a1>
b1
100a3=b3a2<b2
001a3=b3a2>b2
100a3<b3
001
input
output
a3b3a2b2a1b1a0b0
LES
(A>B)(A=B)(A<B)根据比较规则,可得到四位数值比较器逻辑式:A=B:A<B:AB:Pindiagramandlogicsymbolforthe74HC854-bitmagnitudecomparator.A=B:A<B:AB:例1:七位二进制数比较器。(采用两片85)“1”必接好(A>B)L(A<B)LA>BA=BA<BA1B1A0B0A3B3A2B2(A=B)L74LS85(A>B)L(A<B)LA>BA=BA<BA1B1A0B0A3B3A2B2(A=B)L74LS85(1)(2)a3a2a1a0a6a5a4Ab3b2b1b0b6b5b4B高位片低位片6-5Encoders
编码器EncodersAnencoderisacombinationallogiccircuitthataccepts2n
binaryinputsandproducesndataencodedoutputvalues.An8-to-3encoderhaseightinputlinesandthreeoutputlines.Whenoneofthedatainputsisactive,theoutputcodethatrepresentsthatvalueisgenerated.8-line-to-3-lineencoder(8线-3线编码器)
2priorityencoder(优先编码器)3Decimal-to-BCDencoder(二-十进制编码器)8-line-to-3-lineencoder设八个输入端为I1I8,八种状态,与之对应的输出设为F1、F2、F3,共三位二进制数。设计编码器的过程与设计一般的组合逻辑电路相同,首先要列出状态表(即真值表),然后写出逻辑表达式并进行化简,最后画出逻辑图。Truthtable(active-lowinput)I1I2I3I4I5I6I7I8&&&F3F2F1LogicdiagramPriorityencoder(优先编码器)Logicdiagramof74LS148选通输入端选通输出端扩展端Functiondescription1XXXXXXXX11111
01111111111101
0XXXXXXX0
00010
0XXXXXX01
00110
0XXXXX011
01010…………
001111111
11110Functiontableof74LS148Example:用两片74LS148接成16线-4线优先编码器二十进制编码器的作用:将十个状态(对应于十进制的十个代码)编制成BCD码。十个输入需要几位输出?四位输入:I0I9输出:F4
F1Decimal-to-BCDencoderLogicsymbolforadecimal-to-BCDencoder.
TruthtableActive-lowinputPindiagramandlogicsymbolforthe74HC147decimal-to-BCDpriorityencoder(HPRImeanshighestvalueinputhaspriority).
Application:Asimplifiedkeyboardencoder.
Assignments:(duetonextMonday)P2326、8、12补充作业题:用4片74LS148组成32线-5线优先编码器,允许附加必要的门电路。6-4Decoders
译码器6-4-1Binarydecoder(二进制译码器)6-4-2BCD-to-decimaldecoder(BCD码-十进制译码器)6-4-3BCD-to-7-segementdecoder(BCD码-七段显示驱动译码器)6-4-1Binarydecoder二进制译码器的作用:将n种输入的组合译成2n种电路状态。也叫n2n线译码器。译码器的输入——一组二进制代码译码器的输出——一组高低电平信号Binaryinputs
Active-lowoutputs4-line-to-16-linedecoderWhatdoyoufigureoutfromtheabovetruthtable?n-2n
线译码器,包含了n变量所有的最小项。加上或门或与非门,可以组成任何形式的输入变量小于n的组合逻辑函数。若要产生多输出逻辑函数时,使用译码器+门电路较有利。tip例:用2-4线译码器产生一组多输出函数。接线图11Z2Z1练习题:用74LS138译码器和门电路产生如下多输出逻辑函数。3-line-to-8-line74LS138decoder译码器的多片扩展利用译码器的使能控制端可以将多片n-2n线译码器组成(n+1)-2(n+1)线译码器或更大的译码器。例:用两片74LS138接成4线-16线译码器6-4-2BCD-to-decimaldecoder二十进制编码显示译码器显示器件在数字系统中,常常需要将运算结果用人们习惯的十进制显示出来,这就要用到专门的显示译码器。显示器件:常用的是七段显示器件。6-4-3BCD-to-7-segementdecoderLED:light-emittingdiode发光二极管LCD:liquidcrystaldisplay液晶显示器Arrangementsof7-segmentLEDdisplays.
abcdfgabcdefg111111001100001101101e七段显示器件的工作原理:Step1.The1saremappeddirectlyfromtheabovetable.Step2.Allofthe“don’tcare”areplacedonthemap.Step3.The1saregroupedasshownP144figure4-46MinimumSOPlogicexpressionforthesegment-a.显示译码器:11474LS49BCBIDAeabcdfgUccGND74LS49的管脚图消隐控制端74LS49的功能表(简表)输入输出显示DABIag10XXXX0000000消隐8421码译码显示字型74LS49与七段显示器件的连接:74LS49是集电极开路,必须接上拉电阻bfacdegbfacdegBIDCBA+5V+5V关于OC门的介绍:/shudian/netpages/dig2_2.htm6-8Multiplexers(DataSelectors)
多路复用器/数据选择器(MUX)AMUXisadevicethatallowsdigitalinformationfromseveralsourcestoberoutedontoasinglelinefortransmissionoverthatlinetoacommondestination.Thebasicmultiplexerhasseveraldata-inputlinesandasingleoutputline.从一组数据中选择一路信号进行传输的电路,称为数据选择器。6-7-14-inputmultiplexer6-7-2Expandedmultiplexers6-7-3Multiplexerasalogicfunctiongenerator控制信号输入信号输出信号数据选择器类似一个多路开关。选择哪一路信号由相应的一组控制信号控制。A0A1D3D2D1D0W6-7-14-inputmultiplexer4-inputmultiplexerWaveform
双4选1数据选择器74LS153功能表控制端:为或,低电平有效。选择端A1A0
:为两个4选1数据选择器共用。其中例:用一片74LS153组成8选1:A2=0:(1)工作;A2=1:(2)工作。D1D7D0D2D3D4D5D6Y1D01D11D21D32D02D12D22D374LS153(1)(2)BAA2(低位)(高位)A0A1选择信号(三位)16-7-2Expandedmultiple
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