第第4章章常用组合逻辑常用组合逻辑功能器件功能器件 编码器•编码–把二进制编码按照一定的规律编排，如8421码、格雷码等，使每组代码具有一定的含义（代表某个数或者控制符），称为编码•编码器–能实现编码功能的逻辑电路称为编码器–常用的有8线-3线编码器、10线-4线编码器、4线-2线编码器 4线-2线编码器•实现的电路功能–在编码器若干个输入中，任何时刻只有一个输入信号转换为对应的二进制码；–输入高电平有效，即当I0~I3位中的某一个输入为1，输出Y1Y0即为相对应的代码•弊端–当输入为0000和1000时，输出都是00，但是这两种情况在实际生活中是需要区分的–实际输入时有可能同时多个输入端输入1； •四、优先编码器：四、优先编码器：•识别请求信号的优先级别并进行编码的逻辑部件识别请求信号的优先级别并进行编码的逻辑部件 •功能分析–I0只有当I1~I3输入为0，且I0=1时，输出才为00；–I1只有当I2，I3输入为0，且I1=1时，输出才为01，不管I0输入何种电平；–I2只有当I3输入为0，且I2=1时，输出才为10，不管I0 I1输入何种电平；–I3=1时，输出才为11，不管I0 ~I2输入何种电平；–因此，他们的优先级从高到低分别为I3I2I1I0 集成电路编码器：集成电路编码器：1））功功能能：：实实现现对对多多个个输输入入信信号号中中优优先先级级别最高的进行编码。
别最高的进行编码2））典典型型芯芯片片：：8—3线线优优先先编编码码器器74148，，该该芯芯片片共共有有16条条引引线线；；其其中中输输入入线线条条9条条 ，， 输输 出出 线线 5条条 ，， 电电 源源 （（ VCC）） 和和 地地（（GND ））各各一一条条，，输输入入（（0~7））接接收收八八个个输输入入信信号号，，数数字字越越大大的的优优先先级级别别越越高高，，输输入入信信号号低低电电平平有有效效输输出出信信号号低低电电平平有有效效，，EI输输入入使使能能端端，，输输出出使使能能端端EO和和优优先先编编码码工工作作状状态态标标志志GS利利用用这这三三个个信号可进行功能扩充信号可进行功能扩充3））应应用用：：广广泛泛用用于于中中断断优优先先排排队队等等，，以以实现优先权管理实现优先权管理 5.扩展应用用2片“8~3”优先编码器组成“16~4”优先编码器 1.当s’=1，不工作2.当s’=0，I15~I0=1时，不编码3.当s’=0， I15~I8=1， I7~I0至少有一端不为1，低位片编码，高位片不编码；4.当s’=0， I15~I8=0 , I7~I0为任意电平，高位片编码，低位片不编码。
【例题】某医院有一、二、三、四号4间病房，每间设有呼叫按钮，同时在护士值班室内对应地装有一号、二号、三号、四号4个指示灯 现要求当一号病室的按钮按下时，无论其他病室的按钮是否按下，只有一号灯亮当一号病室的按钮没有按下而二号病室的按钮按下时，无论三、四号病室的按钮是否按下，只有二号灯亮当一、二号病室的按钮都未按下而三号病室的按钮按下时，无论四号病室的按钮是否按下，只有三号灯亮只有在一、二、三号病室的按钮均未按下而按下四号病室的按钮时，四号灯才亮试用优先编码器74LSI48和门电路设计满足上述控制要求的逻辑电路，给出控制四个指示灯状态的高、低电平信号 解：以分别表示按下一、二、三、四号病房按下按钮给出的低电平信号，以Y1、Y2、Y3、Y4表示一、二、三、四号灯亮的信号画逻辑电路图画逻辑电路图画逻辑电路图画逻辑电路图Y4Y3Y21O1O&&&&Y1VCC74LS14874LS148 译码器译码器/数据分配器数据分配器•一、译码器的定义及功能一、译码器的定义及功能•1、译码：、译码：（它是编码的逆过程）将具有特定含义的二进制（它是编码的逆过程）将具有特定含义的二进制码进行辨别，并转换成控制信号。
码进行辨别，并转换成控制信号•2、译码器：具有译码功能的逻辑电路称为译码器译码器：具有译码功能的逻辑电路称为译码器•3、功能：将、功能：将n个输入变量变换成个输入变量变换成2n个输出个输出 函数，每个输出函数，每个输出函数对应于函数对应于n个输入变量的一个最小项或者最大项个输入变量的一个最小项或者最大项 74138集成译码器（集成译码器（3-8线译码器）线译码器）•1）该芯片共有）该芯片共有16条引线，其中条引线，其中6条输入线，条输入线，8条条输出线（输出线（Y0~Y7），），1条电源线和条电源线和1条地线输入条地线输入线线A、、B、、C接收输入代码，接收输入代码，S1、、S’2和和S’33个使能个使能输入端，输出线输入端，输出线Y0~Y7与输入代码构成的最大项与输入代码构成的最大项（即最小项之非）对应，输出低电平有效即最小项之非）对应，输出低电平有效•2）应用：二进制译码器除了用于实现地址译码，）应用：二进制译码器除了用于实现地址译码，指令译码等功能外，还可用于实现各种逻辑函数指令译码等功能外，还可用于实现各种逻辑函数的功能•3）原理分析：）原理分析：1）由图得逻辑函数；）由图得逻辑函数；2）化简；）化简；3）功能图；）功能图；•4）例。
例 3. 集成3—8译码器74138功能表表达式：使能信号有效时：使能信号G1：高电平有效； G2A、 G2B ：为低电平有效 4. 译码器应用—产生逻辑函数3-8译码器表达式：任何逻辑函数都可表示成最小项之和形式：所以可以用译码器和与非门实现逻辑函数一般，n个输入端的译码器可实现n变量的逻辑函数 【例题1】用74138译码器产生逻辑函数解：用与非门配合实现因为 F1AB C 5. 译码器功能扩展2片3—8译码器扩展为4—16译码器方案一： 译码器功能扩展2片3—8译码器扩展为4—16译码器方案二： 译码器功能扩展用3-8译码器74138和2-4译码器74139扩展成5-32译码器返回返回 •三三、、7442二二一一十十进进制译码器：制译码器：•1、、功功能能：：将将BCD码码的的10组组代代码码翻翻译译成成与与十十进进制制的的10个个数数字字符符号号对对应应的输出信号的输出信号•2、、该该芯芯片片共共有有16条条引引线线 ，， 其其 中中 4条条 输输 入入 线线A3~A接接收收8421码码；；10条条输输出出线线Y0~Y9对对应应0~9十十个个字字符符，，输输出出低低电电平平有有效效，，另另外外一一条条电电源线和一条地线。
源线和一条地线 七段显示译码器 在数字系统中，如数字仪表、数字钟等，常需将测量数据和运算结果用十进制数码显示出来，译码显示电路的功能是将输入的BCD码译成能用于显示器件的十进制数的信号，并驱动显示器显示数字译码显示器通常由译码器、驱动器和显示器三部分组成，结构方框图如图所示译码器驱动器显示器BCD码 数码显示器•定义–用来显示数字、文字或符号的器件•显示方式–字形重叠式：它是将不同字符的电极重叠起来，要显示某字符，只须使相应的电极发亮即可–分段式：数码是由分布在同一平面上若干段发光的笔划组成–占阵式：它由一些按一定规律排列的可发光的点阵所组成，利用光点的不同组合显示不同的数码 目前应用最为广泛的是分段式的，下面以半导体七段数码管为例，说明显示器的工作原理利用七段不同的组合方式组合，显示0~15这16个阿拉伯数字实际应用中10~15是并不采用，而是用两位数码显示器进行显示 2.译码/驱动器 显示器需译码/驱动器配合才能完成其显示功能与TS547显示器相配合的典型七段译码/驱动器为7448，其集成芯片引脚图如下所示 用用用用7448744874487448驱动驱动驱动驱动BS201BS201BS201BS201的连接方法的连接方法的连接方法的连接方法 BCDBCD－－－－七段七段七段七段显示译码器显示译码器显示译码器显示译码器74487448的逻辑图的逻辑图的逻辑图的逻辑图 十进制功能表输入BI/RBO输出LTRBID C B Aa b c d e f g 0123456789101112131415HHHHHHHHHHHHHHHHH×××××××××××××××Ｌ Ｌ Ｌ ＬＬ Ｌ Ｌ ＨＬ Ｌ Ｈ ＬＬ Ｌ Ｈ ＨＬ Ｈ Ｌ ＬＬ Ｈ Ｌ ＨＬ Ｈ Ｈ ＬＬ Ｈ Ｈ ＨＨ Ｌ Ｌ ＬＨ Ｌ Ｌ ＨＨ Ｌ Ｈ ＬＨ Ｌ Ｈ ＨＨ Ｈ Ｌ ＬＨ Ｈ Ｌ ＨＨ Ｈ Ｈ ＬＨ Ｈ Ｈ Ｈ Ｈ Ｈ Ｈ Ｈ Ｈ Ｈ Ｈ Ｈ Ｈ Ｈ Ｈ Ｈ Ｈ Ｈ Ｈ Ｈ Ｈ Ｈ ＨＨ Ｈ Ｈ Ｈ Ｈ Ｈ Ｌ Ｌ Ｈ Ｈ Ｌ Ｌ Ｌ Ｌ Ｈ Ｈ Ｌ Ｈ Ｈ Ｌ ＨＨ Ｈ Ｈ Ｈ Ｌ Ｌ ＨＬ Ｈ Ｈ Ｌ Ｌ Ｈ ＨＨ Ｌ Ｈ Ｈ Ｌ Ｈ ＨＬ Ｌ Ｈ Ｈ Ｈ Ｈ ＨＨ Ｈ Ｈ Ｌ Ｌ Ｌ ＬＨ Ｈ Ｈ Ｈ Ｈ Ｈ ＨＨ Ｈ Ｈ Ｈ Ｌ Ｈ ＨＬ Ｌ Ｌ Ｈ Ｈ Ｌ ＨＬ Ｌ Ｈ Ｈ Ｌ Ｌ ＨＬ Ｈ Ｌ Ｌ Ｌ Ｈ ＨＨ Ｌ Ｌ Ｈ Ｌ Ｈ ＨＬ Ｌ Ｌ Ｈ Ｈ Ｈ ＨＬ Ｌ Ｌ Ｌ Ｌ Ｌ Ｌ 消隐脉冲消隐灯测试×ＨＬ×Ｌ×× × × ×Ｌ Ｌ Ｌ Ｌ× × × ×LＬＨL Ｌ Ｌ Ｌ Ｌ Ｌ ＬＬ Ｌ Ｌ Ｌ Ｌ Ｌ ＬＨ Ｈ Ｈ Ｈ Ｈ Ｈ Ｈ 仅显示有效数字的实例返回返回 §4.3 数据选择器（多路选择器）数据选择器（多路选择器）一、数据选择器的定义功能：一、数据选择器的定义功能：1、、数数据据选选择择功功能能：：是是指指经经过过选选择择，，把把多多个个通通道道的的数数据据传传送送到到唯唯一一的的公公共共数数据据通通道道上上去去。
对对于于一一个个具具有有2n个个输输入入 和和1个个输输出出的的多多路选择器，应有路选择器，应有n个选择变量个选择变量2、数据选择器：实现数据选择功能的逻辑电路稼为数据选择器数据选择器：实现数据选择功能的逻辑电路稼为数据选择器3、、4选选1数据选择器工作原理：数据选择器工作原理： 1. 4 -1数据选择器F2通道选择D31D0D2D1S0S多路选择器D31D0DEFF2D1S0S四选一选择器原理及符号 4. 数据选择器功能扩展 - 通道扩展 8-1扩展成扩展成16-1MUX 5. 数据选择器应用实例逻辑函数的一般形式：MUX的输出表达式： 令逻辑函数中 mi 所对应MUX输出表达式中的 Di =1，其余项所对应的Di =0，即可用MUX实现逻辑函数 一般，具有 n 个选通端的MUX可实现 n 变量的逻辑函数，最多可实现 n+1 个变量的逻辑函数 数据选择器应用实例1实例1：用8-1选择器74151实现函数：解： 令74151的通道选择信号S2、S1、S0分别接A、B、C，数据输入端D0、D1、D2、D4接低电平，D3、D5、D6、D7接高电平，即可实现电路。
数据选择器应用实例1电路 数据选择器应用实例2实例2：用一片数据选择器74151和必要的门设计 一个电路，输入为4位二进制数，当输入数 据能被2或5整除时输出为1，否则输出为0解：设输入的4位二进制数为ABCD，输出用Y表示， 则真值表如下：输入输出 数据选择器应用实例2表达式 令8-1MUX的通道选择信号S2、S1、S0分别接A、B、C，则（mi 是S2、S1、S0的最小项）：整理得： 数据选择器应用实例2电路令74151的数据输入信号D0、D1、D3、D4、D5、D6 接 D，D2、D7接高电平，即可实现电路 数据选择器应用实例3实例3：用8-1MUX和三进制计数器设计一个序列码10100110发生器解： 令D0~D7=10100110，且S2S1S0从000开始按 加1规律变化，即可实现电路 §4.5 算术运算电路算术运算电路•半半加加器器和和全全加加器器：：它它们们是是完完成成1位位二二进进制制数数相相加加的的一一种种组合逻辑电路组合逻辑电路–半加器：半加器：–全加器：全加器：•多位数加法器：多位数加法器：–串行进位加法器：串行进位加法器：–若有多位数相加，则可采用并行相加串行进位的方式若有多位数相加，则可采用并行相加串行进位的方式 来完成。
来完成–串串行行进进位位：：任任1位位的的加加法法运运算算必必须须在在低低1位位的的运运算算完完成成之之后后才才能能进进行行的的进进位方式 1. 半加器半加器:半加器是不考虑低位进位的加法器表达式:Si= Ai ⊕ BiCi= Ai · Bi符号：返回返回真值表：AiBiSiCi0000011010101101输入 输出 2. 全加器全加器是考虑了低位进位的加法器表达式：表达式：Si ( A i,B i,C i-1 ) = ∑m(1,2,4,7) = A i⊕B i⊕C i-1Ci ( A i,B i,C i-1 ) = ∑m(3,5,6,7) = A i B i +(A i⊕Bi)C i-1符号：返回返回真值表: 3. 多位二进制全加器一种四位并行输入，并行输出的全加器如下图:缺点：速度慢返回返回并行相加，串行进位 4. 超前进位加法器 电路中各位的进位信号由专门的进位信号产生电路（进位门）同时产生一位全加器进位信号Ci分析： Ci = AiBiCi-1+AiBiC i-1+AiBiC i-1+AiBiC i-1 = AiBi+(Ai⊕Bi)C i-1 Si= Ai⊕Bi ⊕C i-1令：Gi = AiBi （进位产生函数） Pi = Ai⊕Bi （进位传递函数） 则：Ci = Gi + Pi Ci-1 Si= Pi ⊕C i-1 所以有： C0 = G0 + P0 C-1 C1 = G1 + P1 C0 C2 = G2 + P2 C1 C3 = G3 + P3 C2 各位的进位逐次代入得下式（式5.1）：C0 = G0 + P0 C-1 C1 = G1 + P1 C0 = G1 + P1 G0+ P1P0 C-1C2 = G2 + P2 C1 = G2 + P2 G1+ P2P1 C0 = G2 + P2 G1+ P2P1 G0+ P2P1 P0C-1C3 = G3 + P3 C2 = G3 + P3 G2+ P3P2 C1 = G3 + P3 G2+ P3P2 G1+ P3P2 P1C-1 = G3 + P3 G2+ P3P2 G1+ P3P2 P1G0+ P3P2 P1 P0C-1 式5.1说明只要各位数据和低位进位同时输入，各位之间的进位信号与和就能同时产生。
和的产生式3.2：S0 = A0⊕B0⊕C-1 S1 = A1⊕B1⊕C0 S2 = A2⊕B2⊕C1 S3 = A3⊕B3⊕C2由式3.1和3.2可以构成四位超前进位加法器超前进位四位二进制全加器7483/283逻辑符号如下图： 7483/283符号与引脚排列 数据比较器•数值比较器就是对两数A、B进行比较，比判断其大小的逻辑电路判断结果有A>B；AB 实现电路真值表：LA>B= ABLAB'A'=B'A'=BA=B01 7485使用与扩展---八位比较>=B'A'=B'A'B A=BA3B3A2B2A1B1A0B0A'>B'A'=B'A'B A=B01A3B3A2B2A1B1A0B0A7B7A6B6A5B5A4B4输入数据级连比较结果输入IC2IC1 7485使用与扩展---二十位比较 7485使用与扩展---24位比较返回返回 •谢谢 。