数字电子技术数字电路课程课件之第四章常用组合逻辑功能器件

4.1编码器4.3数据选择器4.4数值比较器4.5算术运算电路4.2译码器/数据分配器1.掌握编码器、译码器的逻辑功能及其应用；2.掌握数据选择器、数值比较器的逻辑功能及其应用；3.掌握加法器的功能及其应用；4.了解多功能集成逻辑器件及ALU的逻辑功能；5.学会阅读MSI器件的功能表，并能根据设计 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 完成电路的正确连接。教学基本要求编码器4.1.1编码器的定义与功能4.1.2集成电路编码器4.1.1编码器(Encoder)的概念与分类编码：赋予二进制代码特定含义的过程称为编码。如：8421BCD码中用1000表示数字8如：ASCII码中用1000001表示字母A等编码器：具有编码功能的逻辑电路。编码器的逻辑功能：能将每一组输入信息变换为相应二进制的代码输出。如4线-2线编码器：将输入的4个状态分别编成4个2位二进制数码输出；如8-3编码器：将输入的8个状态分别编成8个3位二进制数码输出；如BCD编码器：将10个输入分别编成10个4位8421BCD码输出。编码器的分类：普通编码器：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。优先编码器：允许同时输入两个以上的有效编码信号。当同时输入几个有效编码信号时，优先编码器能按预先设定的优先级别，只对其中优先权最高的一个进行编码。4.1.1编码器(Encoder)的概念与分类普通编码器优先编码器1.普通4线─2线编码器4.1.1编码器(Encoder)的概念与分类（1）逻辑图4输入二进制码输出I0I1I2I3Y1Y01000010000100001（3）逻辑功能表编码器的输入为高电平有效。4.1.1编码器(Encoder)的概念与分类1.普通4线─2线编码器（2）逻辑框图Y1Y000011011该电路存在的问题：当所有的输入都为0时，电路的输出Y1Y0=？Y1Y0=00和真值表中第一行的输出编码相同，无法区分是哪个输入信号的编码。普通编码器不能同时输入两个已上的有效编码信号1.普通4线─2线编码器4.1.1编码器(Encoder)的概念与分类十个按键输出代码控制使能标志2.键盘输入8421BCD码编码器（1）逻辑图（2）功能表 输入输出S0S1S2S3S4S5S6S7S8S9ABCDGS 111111111100000 111111111010011 111111110110001 111111101101111 111111011101101 111110111101011 111101111101001 111011111100111 110111111100101 101111111100011 011111111100001 该编码器为输入低电平有效2.键盘输入8421BCD码编码器3.优先编码器优先编码器的提出：如果有两个或更多输入信号有效，将会出现输出混乱。必须根据轻重缓急，规定好这些外设允许操作的先后次序，即优先级别。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优先编码器。4线─2线优先编码器（设计）（1）列出功能表输入输出I0I1I2I3Y1Y0100000×10001××1010×××111高低（2）写出逻辑表达式（3）画出逻辑电路（略）3.优先编码器1.优先编码器74148逻辑图8个信号输入端0～71个使能输入端EI3个编码输出端A2～A01个编码器工作状态标志1个输出使能标志4.1.2集成电路编码器引脚图示意框图2.优先编码器74148的示意框图、引脚图4.1.2集成电路编码器3.优先编码器74148的逻辑功能表输入输出 EI01234567A2A1A0GSEOH××××××××HHHHHLHHHHHHHHHHHHLL×××××××LLLLLHL××××××LHLLHLHL×××××LHHLHLLHL××××LHHHLHHLHL×××LHHHHHLLLHL××LHHHHHHLHLHL×LHHHHHHHHLLHLLHHHHHHHHHHLHEI=1，电路不工作，GS=EO=1，A2A1A0=111EI=0，电路工作，无有效低电平输入，A2A1A0=111，GS=1，EO=0；EI=0，电路工作，输入0~7分别有低电平输入时，A2A1A0为0~7的编码输出，GS=0，EO=1。4.1.2集成电路编码器4.集成电路编码器74148的应用例4.1.1用二片74148构成16位输入、4位二进制码输出的优先编码器如图所示，试分析其工作原理。I0I1I2I3I4I5I6I7I8I9I10I11I12I13I14I15EOEI74148(Ⅰ)74148(Ⅱ)A0A1A2A0A1A2GSGS2GS1GS&A&B&C&GSDEI2EO2EO1EI1111I0I1I2I3I4I5I6I7I8I9I10I11I12I13I14I15EOEI74148(Ⅰ)74148(Ⅱ)A0A1A2A0A1A2GSGS2GS1GS&A&B&C&GSDEI2EO2EO1EI110有编码请求1I8~I15I0I1I2I3I4I5I6I7I8I9I10I11I12I13I14I15EOEI74148(Ⅰ)74148(Ⅱ)A0A1A2A0A1A2GSGS2GS1GS&A&B&C&GSDEI2EO2EO1EI10无编码请求00I0~I74.2译码器/数据分配器译码器的定义与功能4.2.2集成电路译码器4.2.3数据分配器4.2译码器/数据分配器译码：译码器的分类：唯一地址译码器代码变换器将一系列代码转换成与之对应的有效信号。将一种代码转换成另一种代码。二进制译码器二—十进制译码器显示译码器常见的唯一地址译码器：译码是编码的逆过程，即将某个二进制码翻译成特定的信号，即电路的某种状态。4.2.1译码器的概念与分类译码器：具有译码功能的逻辑电路称为译码器。1.二进制译码器当使能输入端EI为有效电平时，对应每一组输入代码，只有其中一个输出端为有效电平，其余输出端则为相反电平。n个输入端1个使能输入端EI2n个输出端4.2.1译码器的概念与分类输入输出EIABY0Y1Y2Y3H××HHHHLLLLHHHLLHHLHHLHLHHLHLHHHHHL2.2线-4线译码器的逻辑电路功能表4.2.2集成电路译码器1.74138集成译码器3个输入端3个控制端8个输出端74138集成译码器功表能输入输出G1G2AG2BCBAY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7×H××××HHHHHHHH×XH×××HHHHHHHHL×××××HHHHHHHHHLLLLLLHHHHHHHHLLLLHHLHHHHHHHLLLHLHHLHHHHHHLLLHHHHHLHHHHHLLHLLHHHHLHHHHLLHLHHHHHHLHHHLLHHLHHHHHHLHHLLHHHHHHHHHHL一个3线–8线译码器能产生三变量函数的全部最小项。基于这一点用该器件能够方便地实现三变量逻辑函数。74138的应用举例例1用74138组成脉冲信号变换电路4.2.2集成电路译码器74138工作条件：G1=1，G2A=G2B=0例2用一个3线–8线译码器实现函数集成译码器74138的应用举例:2.集成二–十进制译码器——7442功能：将8421BCD码译成为10个状态输出。4个输入端10个输出端功能表十进制数BCD输入输出A3A2A1A0Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y8Y90LLLLLHHHHHHHHH1LLLHHLHHHHHHHH2LLHLHHLHHHHHHH3LLHHHHHLHHHHHH4LHLLHHHHLHHHHH5LHLHHHHHHLHHHH6LHHLHHHHHHLHHH7LHHHHHHHHHHLHH8HLLLHHHHHHHHLH9HLLHHHHHHHHHHL对于BCD代码以外的伪码（1010～1111这6个代码）Y0～Y9均无低电平信号产生。2.集成二–十进制译码器——7442bcdfe3.七段显示译码器（1）最常用的显示器有：半导体发光二极管和液晶显示器。共阳极显示器共阴极显示器显示器分段布局图agabcdfgabcdefg111111001100001101101e共阴极显示器4.2.2集成电路译码器（2）集成电路显示译码器7448逻辑图4个输入端3个控制端7个输出端（2）集成电路显示译码器74487448功能框图ABCagb...LTRBIBI/RBO7448（2）集成电路显示译码器7448十进制或功能输入BI/RBO输出字形LTRBIDCBAabcdefg0HHLLLLHHHHHHHL1H×LLLHHLHHLLLL2H×LLHLHHHLHHLH3H×LLHHHHHHHLLH14H×HHHLHLLLHHHH消隐脉冲消隐灯测试××××××LLLLLLLLHLLLLLLLLLLLLLL×××××HHHHHHHH逻辑功能（2）集成电路显示译码器7448功能输入BI/RBO输出字形LTRBIDCBAabcdefg消隐脉冲消隐灯测试××××××LLLLLLLLHLLLLLLLLLLLLLL×××××HHHHHHHH逻辑功能灭灯输入BI/RBO：该控制端有时作为输入，有时作为输出。当BI/RBO用作输入且BI=0时，无论其他输入端是什么电平，所有各段输出a～g为0，所以字形熄灭，故称“消隐”。动态灭零输入RBI：当LT=1，RBI=0且输入代码DCBA=0000时，各段输出a～g均为低电平，与BCD码相应的字形熄灭，故称“灭零”动态灭零输出RBO：BI/RBO作为输出使用时，受控于LT和RBI。当LT=1且RBI=0，输入代码DCBA=0000时，RBO=0；若LT=0或者LT=1且RBI=1，则RBO=1。试灯输入LT：当LT=0时，BI/RBO是输出端，且RBO=1，此时无论其他输入端是什么状态，所有各段输出a～g均为1，显示字形8。数据分配器：相当于有多个输出的单刀多掷开关，将从一个数据源来的数据分时送到多个不同的通道上去的逻辑电路。数据分配器示意图4.2.3数据分配器4.2.3数据分配器例：用译码器实现数据分配器0１0１输入输出G1G2BG2ACBAY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7LLXXXXHHHHHHHHHLDLLLDHHHHHHHHLDLLHHDHHHHHHHLDLHLHHDHHHHHHLDLHHHHHDHHHHHLDHLLHHHHDHHHHLDHLHHHHHHDHHHLDHHLHHHHHHDHHLDHHHHHHHHHHD74138译码器作为数据分配器时的功能表4.2.3数据分配器4.3数据选择器4.3.1数据选择器的定义与功能4.3.2集成电路数据选择器数据选择：在通道选择信号的作用下，将多个通道的数据分时传送到公共的数据通道上去的。数据选择器：是指能实现数据选择功能的逻辑电路。它的作用相当于多个输入的单刀多掷开关，又称“多路开关”。通道选择数据输出I0I11n2I-4.3.1数据选择器的定义及功能1、4选1数据选择器4选1数据选择器4路数据输入端2位地址码输入端使能信号输入端，低电平有效1路数据输出端（1）逻辑电路00D0D1D2D3011011=10输入输出使能地址ENBAY1××0000D0001D1010D2011D3=0功能表（2）数据选择器工作原理及逻辑功能4.3.2集成电路数据选择器74LS1518路数据输入端3个地址输入端1个使能输入端2个互补输出端74LS151的逻辑图1、集成电路数据选择器74LS151的逻辑图D7WYEN74LS151D6D5D4D3D2D1D0CBA74LS151功能框图74LS151引脚图2、74LS151示意框图和引脚图3、74LS151的功能表输入输出使能选择YWENCBAHXXXLHLLLLD0LLLHD1LLHLD2LLHHD3LHLLD4LHLHD5LHHLD6LHHHD7当EN=0时，Y的表达式为:当EN=1时，Y=1。无效输出。4、8选1数据选择器的扩展:（1）位的扩展:二位八选一的连接方法4、8选1数据选择器的扩展:（2）字的扩展:16选1数据选择器：数据输入端：16路通道地址码：4位。16选1数据选择器16选1数据选择器的连接5、数据选择器74LS151的应用（1）数据选择器组成逻辑函数产生器当EN=0时：输出Y的表达式为:控制Di，就可得到不同的逻辑函数。D7WYEN74LS151D6D5D4D3D2D1D0CBA0a、将函数变换成最小项表达式b、将使能端EN接低电平c、地址信号C、B、A作为函数的输入变量d、数据输入D0~D7作为控制信号组成函数产生器的一般步骤例4.3.1试用8选1数据选择器74LS151产生逻辑函数L=m3D3+m5D5+m6D6+m7D7D3=D5=D6=D7=1，D0=D1=D2=D4=0，解：5、数据选择器74LS151的应用将逻辑函数化为最小项表达式：74151的输出即为逻辑函数L。当，001010011100101110111=D1=1=D2=0=D3=0=D4=1=D5=1=D6=0=D7=1（2）用8选1数据选择器实现并行数据到串行数据的转换并入串出八选一数据选择器三位二进制计数器5、数据选择器74LS151的应用4.4数值比较器4.4.1数值比较器的定义及功能1位数值比较器2位数值比较器4.4.2集成数值比较器74LS85集成数值比较器74LS85的功能数值比较器的位数扩展4.4.1数值比较器的定义及功能输入输出ABFA>BFAB0A0B1FA=BFABA0B0A1B1输出输入表4.4.2当高位（A1、B1）不相等时，无需比较低位（A0、B0），两个数的比较结果由高位比较的结果决定。当高位相等时，两数的比较结果由低位比较的结果决定。FA>B=(A1>B1)+(A1=B1)(A0>B0)FA=B=(A1=B1)(A0=B0)FABIABFAB3××××××HLLA3B2×××××HLLA3=B3A2B1××××HLLA3=B3A2=B2A1B0×××HLLA3=B3A2=B2A1=B1A0