第5章.组合逻辑电路应用.ppt

第五章 组合逻辑电路应用 主要介绍:编码器、译码器、数据分配器、数据选择器、数值比较器和加法器的功能、分析、设计和应用5.1编码器,编码器分类 ： 普通二进制编码器、二 - 十进制编码器、优先编码器,编码：用二进制代码表示特定信息的过程编码器：实现编码操作的电路N/n线编码器：,任何时刻只能对一个对象进行编码的编码器叫普通编码器普通编码器的输入是一组相互排斥（一组出现，其余的都不得出现）的变量5.1.1 普通编码器,用逻辑1表示对象要求编码，逻辑0不要求编码，这种逻辑表示称为高电平输入有效输入信号的相互排斥性质可用下式表示,用逻辑0表示对象要求编码，逻辑1不要求编码，这种逻辑表示称为低电平输入有效输入信号的相互排斥性质可用下式表示,,,表示在任何时刻，只能有1个输入为逻辑1，其他都为逻辑0表示在任何时刻，只允许1个输入为逻辑0，其他都为逻辑1设计将十进制数码编码为8421BCD码的二-十进制普通编码器设输入I9、I8、…、I0分别表示十进制数码9、8、…、0 ； 输出Y3、Y2、Y1、Y0分别是8421BCD码的4个二进制位 输入低电平有效的编码器真值表为：,（1）列出真值表,表5.1.1 10线-4线普通编码器的真值表,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,,,1,,（2）求最简逻辑函数,,考虑输入低电平有效的约束条件，得,,,同理可得,,,,,图5.1.2 10线-4线普通编码器的逻辑图,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,I0,I1,I2,I3,I4,I5,I6,I7,I8,I9,10kΩ╳10 VCC=5V,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,I9,I8,（3）画逻辑图,I7,I6,I5,I4,按下低电平，否则高电平,普通编码器的缺点：输入变量必须满足互斥条件。

用同样方法可设计二进制编码器如果不满足互斥条件，则需要增加约束条件限制电路，才使编码可靠1、优先编码器 能够根据事先安排好的优先次序,对优先输入信号进行编码的编码器称为优先编码器2、优先编码器的分类：二进制和二 - 十进制两类1） 二-十进制优先编码器(中规模74148） 以 (10/4)线)二-十进制优先编码器为例说明其设计方法 1）分析设计要求，列真值表： ①设计一个 10/4线优先编码器，用 I0 ~I9 表示10个输入，用 Y3 Y2 Y1 Y0 表示4位二进制码输出，规定 I9 的优先权最高，依次下降， I0 最低，输入低电平有效，编码采用8421 BCD码的反码 ②编码器同时有几个输入出现时，优先权高的排斥优先权低的，即编码器仅对优先权高的输入进行编码5.1.2 优先编码器,使能信号,优先编码器本身,编码标志信号,输出扩展信号,输出表达式,,,（2）列出真值表,表5.1.2 8线-3线优先编码（中规模集成器件74148）,说明：×--任意值（0或1）,输入低电平有效，编码采用8421 BCD码的反码,,,（1）说明电路的功能,a)当EN=1时，编码器不能编码，输出全为1； 当EN=0时，正常编码。

（EN低电平有效）此时，若输入无低电平， YF=0 ，YEX=1（表明无编码输入） 若输入有低电平，YF=1，YEX=0（表明有编码输入）b)要求编码（输入有低电平），优先级由高到低的顺序为：I7、I6、…、I0，对应的输出二进制代码依次为000、001、…、111注意：优先编码器允许几个输入信号同时要求编码，但是，只对优先级别最高的输入信号进行编码例如，当I7=I6=…=I0=0时，输出只是I7的代码000,c)代码重复：当EN=0时，对应于代码111有2种输入组合，即输入仅I0要求编码和输入全部都不要求编码因此，引入编码标志输出信号YF加以区别d)信号EN、YF和YEX共同实现编码器的扩展YF用于编码标志输出信号的扩展，YEX用于代码的扩展A0 ~ A1 5编为：1111 ~0000,图3.2.5 16线-4线优先编码器,优先权由高到低,解：,工作原理：,例 5.1 试用74148组成16线-4线优先编码器EI=1时，U2的输出全为1U2的YF=1又使U1的输出全为1因此，Z3=Z2=Z1=Z0=ZF=1, 编码器不能编码b)当EI=0时，编码器进行16线-4线优先编码。

Z3=YEX2=0输出在0111 (A8) ~0000(A15)之间变化可见高位片优先于低位片①如果A15…A8中有0，则U2优先编码且U2的YF2=1，导致U1的输出全为1即禁止低位编码当EI=0时，编码器进行16线-4线优先编码②如果A15~A8全为1，则U2的Y2=Y1=Y0=1，Z3= YEX2=1，YF2=0，使U1能够对A7~A0进行编码当EI=0时，编码器进行16线-4线优先编码输出在1111(A0)~1000(A7)之间变化 ZF=15.2 译码器 译码 把二进制码的含义“翻译”出来的过程译码器 完成译码操作的电路分三类 二进制译码器 、二-十进制译码器、显示译码器5.2.1 二进制译码器 1、二进制译码器 (2n=N) n -- 输入二进制码的位数(输入变量组合数); N--输出变量个数;有 2/4 线 、3/8 线 、4 /16 线等n/N线译码器：,2n ≥N,74LS138 ---3/8 线译码器二进制译码器 （低电平有效）,选通输入,74LS138 逻辑符号,即当S1=1、S2=S3=0时，译码。

例 输入为A2、A1、A0为001时，Y1应0（低电平有效），其余均为10,1,1,,,,0,选通 输入,译码,关闭,每一个输出对应一个输入变量的最小项取反,代表一个二进制码 3线-8线译码器可产生3变量函数的全部最小项C,B,A,74138 ---3/8 线译码器二进制译码器,当 S=1 时，第 i 个 输出的表达式可写成：,表 3.3.1 74LS138 译码器真值表,C,B,A,例 5.2.1 试用74138构成4/16线译码器,1、A3=0时，S2=S3=0，S1=1，U1译码，U2关断2、A3=1时，S2=S3=1，U2译码，U1关断图3.3.2 2片74LS138构成的4/16线译码器,,,,,5V,,,,S1,S3,S2,A2,A1,A0,,,,U2,,,S1,S3,S2,A2,A1,A0,,,,,,,,,A0,A1,A2,A3,,,,U1,Y10,,,,Y15,74138,74138,0,0,1,1,U1译码,U2关断,U1关断,U2译码,当控制输入有效时，74138译码器产生3变量的全部最小项例 2,,补充例： 试分析图示电路，写出逻辑函数表达式，列出真值表，说明逻辑功能。

解： 1）写逻辑表达式,2）说明逻辑功能（可借助真值表）,例 5.2.2 试用74138译码器实现函数：,解:令函数变量C、B、A作为74138的输入变量，并将函数变换为最小项表达式,画逻辑图：,,,,,,,,,,,,&,,Z2,本例推广到一般情况：,由n线-2n线译码器可以实现变量数不超过n的任意逻辑函数1.根据函数自变量数n选择n线-2n线的译码器；,方法是：,2.确定函数的自变量与译码器输入变量的一一对应关系；,3.将函数变换为关于译码器输入变量的最小项表达式，进一步将函数转换为译码器输出变量的逻辑表达式；,4.画逻辑图（令译码器的控制变量有效）隐含了译码器的控制变量有效,补充例 ：设计一图示组合电路，其功能如下：,解：1）列真值表,2）化简逻辑函数,,,,,,,,,,,,,3）用门电路实现 (略) 也可用一4/16线译码器实现： 2） 由真值表得,二-十进制译码器的功能是将输入的BCD码还原为十进制数码5.2.2 . 二 - 十进制译码器 (7442) n = 4， N =10,,i= 0 ~ 9,图5.2.5 二-十进制译码器7442的电路原理,输入为 8421 BCD 码，输出低电平有效。

电路有拒伪码的功能，输入为 1010~1111时，无译码输出，所有输出为 1 表5.2.2 二-十进制译码器7442的真值表,能将二进制代码翻译并显示出来的电路叫显示译码器显示译码器包括译码驱动电路和数码显示器两部分数码显示器是用来显示数字、文字和符号的器件 按结构分 ： 1）字型重叠式； 2）分段式； 3）点阵式 按发光物质分： 1）半导体显示器（LED显示器）； 2）荧光数字显示器； 3）液晶数字显示器； 4）气体放电显示器1、 数码显示器,*5.2.3 显示译码器,下面仅介绍半导体数码显示器，简称半导体数码管1）半导体显示器（Light Emitting Diode LED）,——又叫发光二极管显示器结构：用磷砷化镓作成的PN结特点：工作电压低（1.5~3V）、体积小、寿命长（＞1000h）、响应速度快（1~100ns）、颜色丰富、清晰悦目，工作可靠可由TTL与非门直接驱动，如图示TTL与非门驱动电路,三极管驱动电路,构成 将七个发光二极管按一定方式连接在一起，每段为一个发光管，七段分别为 a、b、c、d、e、f、g，显示那个字型，则相应段的发光管发光。

分类 按连接方式不同分为共阴极和共阳极两种2)七段数码显示器,图5.2.6 半导体数码管BS201A的外形图和等效电路,特点：工作电压低（1.5～2.5V）、体积小、寿命长、可靠性高、响应时间快（小于0.1μS），但每一段的工作电流大(10~40mA)表5.2.3 7段显示译码器7448的真值表,RBI、RBO分别称为动态灭零输入、动态灭零输出，且低电平有效 当LT=1时，显示十进制数码 当DCBA =0000时，如果RBI=0,则不能显示0，这种情况称为动态灭零，用输出RBO=0标识 不能拒绝伪码输入:因对于非8421BCD码输入，a～g一些段为高电平，被点亮功能说明如下：,a.消影（灭灯）,控制端BI/RBO既可做输入（记为BI，消影输入），也可做输出（记为RBO，动态灭零输出） 做输入时，如果BI=0，则不论其他输入信号为何值，输出a～g全为0，数码管不亮，即实现消影功能b.灯测试,当LT=0时，输出 a～g全为1，驱动数码管的笔划段全亮，用于测试数码管，所以，LT称为试灯输入，低电平有效c.显示功能,,即为了使显示的多位数字符合人的习惯，整数部分高位的0和小数部分低位的0不显示，这称为动态灭零。

3）显示译码器应用电路,图5.2.7单数码管显示译码电路,a.单数码管显示译码电路,b.多数码管显示译码电路,,图5.2.8 7448动态灭零,连接方法是：整数部分把高位RBO与次低位的RBI相连，最高位的RBI接低电平；小数部分则与整数部分的连接顺序相反利用7448的RBI和RBO引脚可实现动态灭零,动态灭零原理：在整数部分的最高位是0 时，其RBI使本位动态灭零同时，其RBO输出低电平，使次高位的动态灭零使能，如此递推，实现整数部分动态灭零5.3 数据分配器和数据选择器,采用总线分时传送信号，需要数据分配器和数据选择器数据分配器和数据选择器等效为多路开关，控制变量A0、A1、…、An和B0、B1、… 、Bn选择开关连接位置，所以，它们亦称为地址变量。