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1、电子技术基础 与技能,人民邮电出版社,第9单元 组合逻辑电路,知识目标： 了解组合逻辑电路的种类，掌握组合逻辑电路的分析方法和步骤。 了解编码器的基本功能。 了解译码器的基本功能。 了解常用数码显示器件的基本结构和工作原理。 技能目标： 能识别典型集成编码电路的引脚功能，会正确使用集成编码器。 能识别典型集成译码电路的引脚功能，会正确使用集成译码器。 能搭接数码管显示电路，会应用译码显示器。 能根据功能要求设计逻辑电路，会安装电路，实现所要求的逻辑功能。,第1节 组合逻辑电路的基本知识,一、组合逻辑电路的分析 二、组合逻辑电路的设计,一、组合逻辑电路的分析,发光二极管发光情况,实验现象 通过观
2、察，可以发现：只有1 个开关接通时，发光二极管不亮；有2 个或3 个开关接通时，发光二极管变亮。,知识探究,组合逻辑电路的分析，是指已知逻辑电路，对其逻辑功能的判断过程。通常组合逻辑电路的分析，按下述4 个步骤进行。 （1）根据给定的逻辑电路，写出逻辑函数表达式。 （2）对得到的逻辑函数表达式进行化简。 （3）列真值表。 （4）判断逻辑电路的逻辑功能。,组合逻辑电路的分析步骤，可用图9.3 所示的框图来形象表示。,二、组合逻辑电路的设计,组合逻辑电路的设计，就是根据给定的逻辑功能要求，找出用最少的逻辑门来实现该逻辑功能的电路。通常组合逻辑电路的设计按下述4 个步骤进行。 （1）列真值表。 （2
3、）写逻辑函数表达式。根据真值表写出逻辑函数表达式。 （3）化简逻辑函数。 （4）画出逻辑图。 组合逻辑电路的分析步骤，可用图9.5 所示的框图来形象表示。,实际应用中，逻辑门是以集成块形式出现的，两种不同类型的逻辑门，至少需要两个集成块。由于一个集成块内通常有多个相同的逻辑门，因此借助摩根定律，将化简后的逻辑函数表达式转换为与非表达式，用同一种类型的逻辑门来实现相应的逻辑功能，制作电路时反而更容易实现。 例如，对Y = AB + AC 两次取非，可得 根据上式，只要用1 块集成与非逻辑门74LS00 就能实现举重裁判表决器的逻辑功能，其逻辑图和制作电路连接分别如图9.7、图9.8 所示。,第2
4、节 编码器,一、二进制编码器 二、二十进制编码器,一、二进制编码器,发光二极管VD1、VD0 发光情况,实验现象,每次操作观察到的结果如表9.3 所示。,知识探究,1编码器的基本功能 如果将演示过程中开关SR 闭合，红色发光二极管VDR 亮，看做有红色信号灯控制信号IR 输入；发光二极管VD1 不亮，看作是输出Y1=0；发光二极管VD0 亮，看作是输出Y0=1。则：闭合开关SR 操作，可实现对红色信号灯控制信号的编码，其二进制代码为“01”。同理，闭合开关SY 操作，可实现对黄色信号灯控制信号的编码，其二进制代码为“10”；闭合开关SG操作，可实现对绿色信号灯控制信号的编码，其二进制代码为“1
5、1”。于是，表9.3 可转换为表9.4 所示的二进制编码真值表。表中，无输入指没有开关闭合，此时输出的代码为“00”。,一般而言，n 位编码器可以对2n 个输入信号进行编码，即编码器有2n 个输入、n 个输出。图9.10 所示是3 位二进制编码器示意图，可以对8 个输入信号进行编码。由于有8 个输入、3个输出，通常称其为8 线-3 线编码器，其编码真值表如表9.5所示。,2优先编码器,为了方便使用，通常给输入信号排定一个优先顺序，当同时有几个信号输入时，编码器只对优先级高的信号进行编码。例如，若排定I7 I0 的优先顺序是I7 最高I6 次之，依此类推，I0 最低，则表9.5 所示的8 线-3
6、 线编码真值表可转换为表9.6所示的8 线-3 线优先编码真值表。表中的“”号表示：当有优先级高的输入信号输入时，优先级低的输入信号有输入或无输入，都不会影响编码器的输出。,能够实现优先编码的编码器称为优先编码器。在实际应用中，为方便使用，优先编码器已制成了集成电路，以一个逻辑部件形式存在，如8 线-3 线优先编码器74LS148、74LS348 等。,3集成8 线-3 线优先编码器 集成8 线-3 线优先编码器74LS148、74LS348 的引脚排列完全相同。如图9.11 所示是752S148 的引脚排列和逻辑符号图。,74LS148、74LS348 的逻辑功能如表9.7 所示。两者的区别
7、在于：74LS348 在禁止状态、使能状态且输入全为高电平时输出为高阻状态。,注：星号“*”位置对74LS348 而言是：高阻态。,二、二十进制编码器,二十进制编码器的基本功能是将10 个十进制数码转换为8421BCD 码。因有10 个输入、4位输出，通常称为10 线-4 线8421BCD 编码器，其示意图如图9.13 所示。,常用的二十进制编码器是集成10 线-4 线8421BCD 优先编码器，如74LS147、CC40107 等。74LS147 的引脚排列如图9.14 所示，其功能如表9.8 所示。,第3节 译码器,一、二进制译码器 二、二十进制译码器 三、显示译码器,一、二进制译码器,发
8、光二极管发光情况,实验现象 每次操作观察到的结果如表9.9 所示。,知识探究,1译码器的基本功能 在演示过程中，开关闭合时输入的是低电平“0”，开关断开时输入的是高电平“1”。如果将发光二极管“亮”，看作有高电平“1”输出，则表9.9 可转换为表9.10 所示的二进制译码真值表。,这4 个表达式是图9.15 所示的二进制译码演示电路搭建的依据。,一般而言，译码器可以将n 位输入代码翻译成2n 个输出信号，即译码器有n 位输入、2n 个输出。图9.16所示是3 位二进制译码器示意图，可以将输入的3 位二进制代码，翻译成8 个输出信号。由于有3 位输入、8 个输出，通常称其为3 线-8 线译码器，
9、其译码真值表如表9.11 所示。,2集成译码器,（1）74LS139 集成2 线-4 线译码器74LS139 内含有2 个相同的译码器，实物图、引脚排列、逻辑符号如图9.17 所示。74LS139 中一个译码器的功能表如表9.12 所示。,（2）74LS138 集成3 线-8 线译码器74LS138 的实物图、引脚排列、逻辑符号如图9.18 所示，其功能表如表9.13 所示。,（3）74LS154 集成4 线-16 线译码器74LS154 的实物图、引脚排列如图9.19 所示，其功能表如表9.14所示。,二、二十进制译码器,二十进制译码器的功能是将BCD 码翻译成10 个输出信号，对应于原编码
10、的输入信号。由于有4 位输入、10 个输出，通常称为4 线-10 线译码器。在实际应用中，集成4 线-10 线译码器有74LS42、74LS43 等，其中74LS42 为8421BCD 码译码器。 74LS42 的实物图、引脚排列、逻辑符号如图9.20 所示，其功能表如表9.15 所示。,三、显示译码器,能够实现显示译码的组合逻辑电路称为显示译码器。通常，需要显示译码时，电路由两部分组成：一部分是显示器件；另一部分是译码器件。,观察数码管显示的数码,知识探究 1显示器件 显示器件用来显示所需的数字、符号、文字等。显示器件有多种，常用的有LED 数码管（显示数字）、LED 阵列（显示符号、文字）
11、等，如图9.22 所示。,LED 数码管的内部相当于有7 段发光二极管，排列成“日”字形，通过点亮不同段的发光二极管，显示出相应的数字，如图9.23 所示。,LED 数码管有共阳极、共阴极两种。共阳极数码管内7 段发光二极管的正极连接在一起后，引出一个引脚，7 段发光二极管的负极分别引出一个引脚，各引脚的排列和内部连接示意图如图9.24 所示。,共阴极数码管内7 段发光二极管的负极连接在一起后，引出一个引脚，7 段发光二极管的正极分别引出一个引脚，各引脚的排列和内部连接示意图如图9.25 所示。,2显示译码器 显示译码器需要与显示器件配合才能实现显示译码功能。与LED 数码管配合，实现显示译码
12、功能的常用显示译码器有74LS47、74LS247、74LS48 等。由于有4 位输入、7 个输出，通常称为4 线-7 线译码器。,（1）74LS47 74LS47、74LS247 的引脚排列如图9.26 所示，它们的区别只是显示“6”、“9”的字形不同，74LS47 显示的字形是“ ”、“ ”，而74LS247 显示的字形是“ ”、“ ”。74LS47 的功能表如表9.16所示。,注：星号“*”处，对74LS247 而言，将“断”替换为“通”。,（2）74LS48 74LS48 的实物图引脚排列和逻辑符号图如图9.27 所示，其功能表如表9.17 所示。,技能实训,实训1 用与非门制作3 人
13、表决器,1实训目的 （1）掌握集成与非门74LS00、74LS10 的引脚识别与使用。 （2）掌握组合逻辑电路的安装技巧与功能测试。 2器材准备,4内容与步骤 （1）根据图9.29 所示的电路，列出元器件清单，备好元器件，检查各元器件的好坏。 （2）根据图9.29 所示的电路，画出装配图。在确定集成块引脚的连线时，应注意所选的引脚必须属于同一个与非门。 （3）根据装配图完成电路安装。 （4）检查电路安装是否正确。主要检查三极管、发光二极管的引脚是否装错，集成块引脚之间是否搭焊等。 （5）检查无误后，接通电源。 （6）根据表9.20 所示，完成3 人表决器的逻辑功能测试。 （7）实训结束后，整理
14、好本次实训所用的器材、仪表，清扫工作台，打扫实训室。,实训2 搭接数码管显示电路,1实训目的 （1）掌握显示译码器74LS47 的引脚识别与使用。 （2）掌握数码管引脚的识别与选用。 （3）学会搭接数码管显示电路。 2器材准备,4内容与步骤 （1）根据图9.30 所示的电路，列出元件清单，备好元件，检查各元件的好坏。 （2）根据图9.30 所示的电路，画出装配图。在确定集成块引脚的连线时，应注意所选的显示译码器的引脚必须与数码管的引脚配对。 （3）根据装配图完成电路安装。 （4）检查电路安装是否正确。主要检查显示译码器与数码管配对的引脚是否装错，集成块引脚之间是否搭焊等。 （5）检查无误后，接
15、通电源。 （6）根据8421BCD 码编码规则，依次波动DIP 开关，观察数码管显示的数码是否与输入的8421BCD 码一致。 （7）实训结束后，整理好本次实训所用的器材、仪表，清扫工作台，打扫实训室。,单元小结,（1）本章重点介绍了组合逻辑电路的基础知识，典型组合逻辑部件编码器、译码器的识别与使用，常用数码显示器件的识别与使用。 （2）组合逻辑电路的输出只与当时的输入有关，而与电路的以前状态无关。输出与输入的关系具有即时性，不具备记忆功能。 （3）组合逻辑电路分析的步骤是：根据给定的逻辑电路，写出逻辑函数表达式；化简逻辑函数表达式；列真值表；判断逻辑电路的逻辑功能。 （4）组合逻辑电路分析的
16、步骤是：根据给定的实际逻辑问题，列出真值表；写出逻辑函数表达式；化简逻辑函数；画出逻辑图。 （5）能够实现编码功能的组合逻辑电路称为编码器，常用的有二进制优先编码器和二十进制优先编码器等。当有多个信号输入时，优先编码器对优先级高的输入信号优先编码。 （6）能够实现译码功能的电路称为译码器，常用的译码器有二进制译码器、二十进制译码器、显示译码器等。显示译码时，显示译码器要与数码管搭配使用。共阳极的数码管与低电平输出的74LS47 搭配，共阴极的数码管要与高电平输出的74LS48 搭配。由于74LS48 的价格比74LS47 高很多，实训时通常选择共阳极的数码管与低电平输出的74LS47 搭配。,
