项目11 组合逻辑电路认知及数显电容计显示电路的制作

项目十二：组合逻辑电路认知及数显电容计显示电路的制作12.1三人表决电路的制作12.2常见集成组合逻辑电路认知及测试

12.3数显电容计显示电路的制作项目任务：项目目标：制作数显电容计显示电路

项目要求：采用译码器实现所测电容大小的现实

项目提示：数显电容计显示译码电路如图12.1所示。

图12.1显示译码部分实物图12.1三人表决电路的制作先看一下测试电路，如图12.2所示。图12.2三人表决电路接线图

该任务是利用集成与非门电路74LS00设计三输入表决电路，当输入端有两个或者两个以上高电平时，输出端二极管亮，表明表决通过。项目测试步骤：（1）按照图12.2在面包板上进行连线；（2）当输入端A、B、C输入如下表12.2所示信号，观察二极管是否亮，并记录在表中。ABCY(填亮或灭)000001010011100101110111测试结果分析：当三个输入端有两个或者两个以上高电平时，二极管亮（由接线图可知，当Y输出为高电平时LED亮），表明表决通过。

数字电路根据逻辑功能的不同可分为组合逻辑电路(简称组合电路)和时序逻辑电路(简称时序电路)两大类。任一时刻电路的输出仅仅取决于该时刻的输入信号，而与电路原来的状态无关，这种电路称为组合逻辑电路。组合逻辑电路是由门电路组合而成的，可以有一个或多个输入端，也可以有一个或多个输出端。组合电路的示意图如图12.3所示。图12.3组合逻辑电路框图一、组合逻辑电路的分析方法

(1)根据给定逻辑电路图，写出逻辑函数表达式。

(2)化简逻辑函数表达式。

(3)根据最简逻辑表达式列真值表。

(4)观察真值表中输出与输入的关系，描述电路逻辑功能。

二、组合逻辑电路的设计方法

(1)设置输入变量和输出变量并逻辑赋值。

(2)列真值表。

(3)写出逻辑表达式并化简。

(4)画逻辑电路图。12.2常见集成组合逻辑电路认知及测试

先认识一下常见集成组合逻辑电路实物，如图12.6所示：（a）集成译码器74LS138(b)集成编码器74LS148(c)集成多路电子开关D4067图12.6常见集成组合逻辑电路实物译码器是组合逻辑电路的一种典型电路，下面通过对3-8译码器74LS138的测试，来了解一下集成组合逻辑电路的逻辑功能及特性，测试电路如图12.7所示。图12.774LS138测试电路接线图项目测试步骤：

1.按图12.3测试电路将器件装在面包板上，并正确连线。

2.将晶体管稳压电源电压调至+5V，将74LS138的八个输出通过限流电阻R0~R7和发光二极管LED0~LED7的负极相连，正极接电源电压+5V；74LS138的输入A0、A1、A2接双联开关S1、S2、S3,可分别接地和通过限流电阻接电源，即每个输入端可分别接高低电平，通过拨动开关改变输入状态，同时观察74LS138的输出状态。

~测试结果分析：

1.将三个开关S1、S2、S3同时拨至下方接地，即三个输入端输入状态为000；

2.将开关接S1高电平，S2和S3均接低电平即三个输入端输入状态为001；

3.将输入状态依次从010调至111，重复测试过程，由此测试我们可以总结其逻辑功能，逻辑功能如下：

②译码器处于工作状态时，每输入一个二进制代码，在对应的一个输出端为低电平（即输出为低电平有效），也就是有一个对应的输出端被“译中”。

=0）时，译码器处于工作状态进行译码。否则，译码器禁止工作，所有输出封锁为高电平。

①当S1＝1、＝0（即S1＝1，＋

=一、编码器

按照编码方式不同，编码器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，可分为二进制编码器和非二进制编码器。1.普通编码器2.优先编码器3.集成编码器4．编码器举例（1）键控8421BCD码编码器。图12.8键控8421BCD码编码器（2）二进制编码器用n位二进制代码对2n个信号进行编码的电路称为二进制编码器。输

入输

出

I0

I1

I2

I3I4

I5I6I7A2

A1

A01000000001000000001000000001000000001000000001000000001000000001000001010011100101110111

由真值表写出各输出的逻辑表达式为：用门电路实现逻辑电路，如图12.9所示。图12.93位二进制编码器（3）集成编码器74LS148

74LS148是一种常用的8线-3线优先编码器。其外形和引脚如图12.10所示。

图12.10集成编码器74LS148～（1）EI为使能输入端，低电平有效。（2）优先顺序为，即的优先级最高，然后是、、…、。→（3）GS为编码器的工作标志，低电平有效。（4）EO为使能输出端，高电平有效。二、译码器

1.二进制译码器

集成二进制译码器由于其输入、输出端的数目满足2N=M，属完全译码器，故分为双2-4线译码器、3-8线译码器、4-16线译码器等

2.非二进制译码器

非二进制译码器种类很多,其中二—十进制译码器应用较广泛。二—十进制译码器又称4-10线译码器，属不完全译码器。二—十进制译码器常用型号有:TTL系列的54/7442、54/74LS42和CMOS系列中的54/74HC42、54/74HCT42等。三、数据选择器和数据分配器

1.数据选择器数据选择器又称多路选择器或多路开关。常见的数据选择器有四选一、八选一、十六选一等。图12.11是8选1数据选择器74LS151的引脚图和逻辑符号。

(a)引脚图(b)逻辑符号图12.118选1数据选择器74LS1512.数据分配器在数据传输过程中，有时需要将某一路数据分配到多路装置中去，能够完成这种功能的电路称为数据分配器。四、加法器

1.半加器不考虑来自低位的进位数，只将两个1位二进制数A和B相加，称为半加。实现半加运算的电路叫做半加器。

2.全加器考虑低位来的进位位的加法称为全加。完成全加功能的电路称为全加器。其逻辑功能如下表12.10所示。表12.10全加器真值表输入输出Ai

Bi

Ci-1Si

Ci

00000101001110010111011100101001100101113.多位加法器多位数相加时，要考虑进位,进位的方式有串行进位和超前进位两种。中规模集成加法器常做成四位，由四个全加器构成。常用集成多位加法器有74LS283等，其外形和引脚如图12.12所示。

(a)引脚图(b)逻辑符号图12.12四位二进制加法器74LS283五、数值比较器在一些数字系统中，经常要求比较两个数的大小。能对两个位数相同的二进制数进行比较，并判断其大小关系的逻辑电路称为数值比较器。数值比较器对两个位数相同的二进制数A、B进行比较，其结果有A＞B、A＜B和A＝B三种可能性。典型的数值比较器有74LS85。其外形和引脚如图12.14所示。图12.14集成数值比较器74LS8512.3数显电容计显示电路的制作项目电路如图12.15所示。

图12.15译码显示电路原理图一、显示译码器1.七段数字显示器七段数字显示器就是将七个发光二极管（加小数点为八个）按一定的方式排列起来，七段a、b、c、d、e、f、g（小数点DP）各对应一个发光二极管，利用不同发光段的组合，显示不同的阿拉伯数字，如图12.16（a）所示。（a）数码管外形 （b）段组合图图12.16七段数字显示器及发光段组合图按内部连接方式不同，七段数字显示器分为共阴极和共阳极两种，如图12.17所示。

（a）共阳极接法

（b）共阴极接法图12.17半导体数字显示器的内部接法半导体显示器的优点是工作电压较低（1.5～3V）、体积小、寿命长、亮度高、响应速度快、工作可靠性高。缺点是工作电流大，每个字段的工作电流约为10mA左右。2.集成七段显示译码器CD4511集成七段显示译码器CD4511为双列直插16脚封装，它将BCD标准代码变换成驱动七段数码管所需的信号。CD4511外形如图12.18所示。图12.18集成七段显示译码器CD4511二、数显电容计显示电路工作原理

数显电容计显示部分的显示器件采用了3位共阴极数码管，可以显示从000到999的数值。

数显电容计显示部分的七段显示译码器选用CD4511，其具有内部抑制非BCD码输入的电路，当输入为非BCD码时，译码器的七个输出均为低电平，使数码管显示器变暗。CD4511每段输出驱动电流可达25mA，因此在驱动LED数码管时要加限流电阻R12~R18。