门电路与组合逻辑电路(w).ppt

《门电路与组合逻辑电路(w).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《门电路与组合逻辑电路(w).ppt（75页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、 5-4 组合逻辑电路的分析与设计组合逻辑电路的分析与设计一、 逻辑代数逻辑代数 1 1、逻辑代数的基本公式、逻辑代数的基本公式逻逻辑辑乘乘逻逻辑辑加加逻辑非逻辑非九九个个基基本本定定律律第五章 门电路与组合逻辑电路本章学习要点：本章学习要点： 1、知道数字电路的基本概念、脉冲波形分析。2、掌握二进制数的基本换算；与、或、非几种基本门电路的工作原理。3、基本门电路逻辑功能、表达式、真值表和逻辑符号图掌握基本逻辑门电路的组成、应用4、掌握组合逻辑门电路的分析 5-1 5-1 数字电路概述数字电路概述 一、数字电路的主要特点一、数字电路的主要特点模拟信号与数字信号模拟信号与数字信号 电子电路中的电

2、信号按其特点分为模拟信号与数字信号。电子电路中的电信号按其特点分为模拟信号与数字信号。 模拟信号模拟信号是随时间数值连续变化的电信号。是随时间数值连续变化的电信号。 数字信号数字信号是在时间上和数值上均为离散的突变的电信号。是在时间上和数值上均为离散的突变的电信号。 数字信号常取两种状态，既一定数值要求的高电平和低电平，分数字信号常取两种状态，既一定数值要求的高电平和低电平，分 别用别用H和和L表示。表示。 数字电路重点研究输入与输出状态间的关系，所以也称逻辑电路。数字电路重点研究输入与输出状态间的关系，所以也称逻辑电路。 图图1.1.1 典型的数字信号典型的数字信号数字电路的两个主要特点数字

3、电路的两个主要特点1、数字信号只有两种可能的状况：有信号或、数字信号只有两种可能的状况：有信号或无信号。无信号。2、数字电路工作在开关状态：饱和或截止状、数字电路工作在开关状态：饱和或截止状态。态。优点优点：数字电路结构简单，制造容易，便于：数字电路结构简单，制造容易，便于集成系列化生产，成本低。数字系统工作准确集成系列化生产，成本低。数字系统工作准确可靠。可靠。 二、脉冲信号波形与主要参数二、脉冲信号波形与主要参数 2、主要参数：、主要参数： T脉冲周期脉冲周期 f 脉冲频率脉冲频率 Vm脉冲幅度脉冲幅度 tr 脉冲前沿脉冲前沿 tf 脉冲后沿脉冲后沿 tW脉冲宽度（脉冲持续时间）脉冲宽度（

4、脉冲持续时间） 1、脉冲信号的定义：、脉冲信号的定义：持续时间短暂的跃变持续时间短暂的跃变信号。 3、举例：举例：下图所示为三个周期相同（图所示为三个周期相同（T T=20ms=20ms），但幅度、脉冲），但幅度、脉冲宽度及占空比各不相同的数字信号。宽度及占空比各不相同的数字信号。 三、三、 十进制与二进制十进制与二进制1 1、几种常用的计数体制、几种常用的计数体制 十进制十进制(Decimal) (Decimal) 二进制二进制(Binary)(Binary) 十六进制十六进制(Hexadecimal)(Hexadecimal)与八进制（与八进制（OctalOctal）2、数码、权、数码、权

5、的概念数码：数码：每一种进位制中表示数值的基本数字符号。每一种进位制中表示数值的基本数字符号。位权：位权：进位制数中不同位置上的单位数值（位值）。进位制数中不同位置上的单位数值（位值）。321=3+2+1（101）2=122+021+120计数体计数体制制数码数码进位进位规则规则十进制十进制09逢十进一逢十进一二进制二进制0、1逢二进一逢二进一十六进制十六进制09，AF逢十六进一逢十六进一八进制八进制07逢八进一逢八进一3、几种进位制的比较、几种进位制的比较例例1 1、 将二进制数将二进制数10011.10110011.101转换成十进制数。转换成十进制数。 解解 ： (10011.101)(

6、10011.101)2 2 1 12 24 4 0 02 23 3 0 02 22 21 12 21 11 12 20 01 12 21 10 02 22 21 12 23 3 （19.625)19.625)10104 4、二进制数与十进制数的相互转换、二进制数与十进制数的相互转换 二进制转换成十进制二进制转换成十进制（将每一位二进制数码乘以位权相加）将每一位二进制数码乘以位权相加） 例、将十例、将十进制数制数23转换成二成二进制数。制数。解：解： 用用“除除2取余取余”法法转换: 十进制转换成二进制十进制转换成二进制则（则（23)23)1010 = =（10111)10111)2 21、整数

7、部分用整数部分用“除除2取余取余”法法2、纯小数部分用小数部分用“乘乘2取整取整”的方法的方法例例1.2.3 将十将十进制数（制数（0.562）D转换成成误差差不大于不大于26的二二进制数制数。解：解： 用用“乘乘2取整取整”法，按如下步法，按如下步骤转换取整取整 0.56221.124 1 b-1 0.12420.248 0 b-2 0.24820.496 0 b-3 0.49620.992 0 b-4 0.99221.984 1 b-5 由于最后的小数由于最后的小数0.9840.5，根据，根据“四舍五入四舍五入”的原则，的原则，b-6应为应为1。因此。因此 (0.562)10(0.1000

8、11)2 其误差其误差26。有两种逻辑体制：有两种逻辑体制： 正逻辑体制正逻辑体制规定：高电平为逻辑规定：高电平为逻辑1，低电平为逻辑，低电平为逻辑0。 负逻辑体制负逻辑体制规定：低电平为逻辑规定：低电平为逻辑1，高电平为逻辑，高电平为逻辑0。 如果采用正逻辑，下图所示的数字电压信号就成为所示逻辑信号。如果采用正逻辑，下图所示的数字电压信号就成为所示逻辑信号。 正逻辑与负逻辑正逻辑与负逻辑 数字信号是一种二值信号，用两个电平（高电平和数字信号是一种二值信号，用两个电平（高电平和低电平）分别来表示两个逻辑值（逻辑低电平）分别来表示两个逻辑值（逻辑1和逻辑和逻辑0）。）。 5-2 5-2 基本逻辑

9、门电路基本逻辑门电路一、一、 三种最基本的逻辑关系三种最基本的逻辑关系1 1与运算与运算 若用逻辑表达式若用逻辑表达式来描述，则可写为来描述，则可写为（a）电路图（b）真值表（d）逻辑符号（c）逻辑真值表 与与运运算算只只有有当当决决定定一一件件事事情情的的条条件件全全部部具具备备之之后后，这这件件事事情情才才会会发发生生。我我们们把把这这种种因因果果关关系系称称为为与与逻辑逻辑。与与运运算算的的规规则则为为： “输输入入有有0 0，输出为输出为0 0；输入全；输入全1 1，输出为，输出为1 1”。 设设1 1表表示示开开关关闭闭合合或或灯灯亮；亮；0 0表表示示开开关关不不闭闭合合或或灯灯不

10、不亮，则得逻辑亮，则得逻辑真值表真值表2 2或运算或运算若用逻辑表达式若用逻辑表达式来描述，则可写为：来描述，则可写为： L LA A+ +B B （a）电路图（b）真值表（d）逻辑符号（c）逻辑真值表或或运运算算当当决决定定一一件件事事情情的的几几个个条条件件中中，只只要要有有一一个个或或一一个个以以上上条条件件具具备备，这这件件事事情情就就发发生生。我我们们把把这这种种因因果果关关系系称称为为或或逻逻辑辑。 或或运运算算的的规规则则为为：“ “输输入入有有1 1，输输出出为为1 1；输输入入全全0 0，输出为输出为0”0”。 设设1 1表表示示开开关关闭闭合合或或灯灯亮；亮；0 0表表示示

11、开开关关不不闭闭合合或或灯灯不不亮，则得逻辑亮，则得逻辑真值表真值表3 3非运算非运算若若用用逻逻辑辑表表达达式式来来描描述述，则则可写为：可写为： AL =（a）电路图（d）逻辑符号（c）逻辑真值表非运算非运算某事情发生与否，某事情发生与否，仅取决于一个条件，而且是对该仅取决于一个条件，而且是对该条件的否定。即条件具备时事情条件的否定。即条件具备时事情不发生；条件不具备时事情才发不发生；条件不具备时事情才发生。生。非运算的规则为：非运算的规则为：“ “输入全输入全1 1，输出为输出为0 0；输入全；输入全0 0，输出为，输出为1” 1”。 设设1 1表表示示开开关关闭闭合合或或灯灯亮亮；0

12、0表表示示开开关关不不闭闭合合或或灯灯不不亮亮，则则得得逻逻辑辑真真值值表表 二、其他常用逻辑运算二、其他常用逻辑运算2 2或非或非 由或运算和非运算组合而成。由或运算和非运算组合而成。 1 1与非与非 由与运算和非运算组合而成。由与运算和非运算组合而成。二、与门电路二、与门电路 能够实现逻辑运算的电路称为逻辑门电路。在用电路实能够实现逻辑运算的电路称为逻辑门电路。在用电路实现逻辑运算时，用输入端的电压表示自变量，用输出端的现逻辑运算时，用输入端的电压表示自变量，用输出端的电压表示因变量。电压表示因变量。 三、或门电路三、或门电路四、三极管非门电路四、三极管非门电路5-3 5-3 集成逻辑门电

13、路集成逻辑门电路 分立元件门电路分立元件门电路 体积大、可靠性差体积大、可靠性差 集成逻辑门电路集成逻辑门电路 微型化、可靠性好微型化、可靠性好单极性集成门电路（单极性集成门电路（MOS集成门电路）集成门电路）多极性集成门电路（多极性集成门电路（TTL与与HTL）1、TTL与非门举例与非门举例7400SN7400SN7400是是一一种种典典型型的的TTL与与非非门门器器件件，内内部部含含有有4 4个个2 2输输入入端端与与非非门门，共共有有1414个个引引脚脚。引引脚脚排排列列图图如如图图所所示。示。TTL与与非非门门采采用用半半导导体体三三极极管管实实现现，广广泛泛应应用用于于中中小小规模的

14、集成电路。规模的集成电路。一、一、TTL与非门与非门2、TTL与非门的几个主要参数与非门的几个主要参数输输出出高高电电平平电电压压V VOHOH在在正正逻逻辑辑体体制制中中代代表表逻逻辑辑“1 1”的的输输出出电电压压。V VOHOH的的理理论论值值为为3.63.6V V，产品规定输出高电压的最小值产品规定输出高电压的最小值V VOHOH（minmin）=2.4=2.4V V。输输出出低低电电平平电电压压V VOLOL在在正正逻逻辑辑体体制制中中代代表表逻逻辑辑“0 0”的的输输出出电电压压。V VOLOL的的理理论论值值为为0.30.3V V，产品规定输出低电压的最大值产品规定输出低电压的最

15、大值V VOLOL（maxmax）=0.4=0.4V V。扇扇出出系系数数NO指指一一个个与与非非门门能能带带同同类类门门的的最最大数目，反映与非门能够带负载的能力。大数目，反映与非门能够带负载的能力。平均平均传输延迟时间传输延迟时间tpd反映开关速度反映开关速度导导通通延延迟迟时时间间tPHL从从输输入入波波形形上上升升沿沿的的中中点点到到输输出出波波形形下下降降沿沿的的中点所经历的时间。中点所经历的时间。截止延迟时间截止延迟时间tPLH从输入波形下降沿的中点到输出波形上升沿的从输入波形下降沿的中点到输出波形上升沿的中点所经历的时间。中点所经历的时间。与非门的传输延迟时间与非门的传输延迟时间

16、tpd是是tPHL和和tPLH的平均值。即的平均值。即 一般一般TTL与非门传输延迟时间与非门传输延迟时间tpd的值为几纳秒十几个纳秒。的值为几纳秒十几个纳秒。输入波形输入波形输出波形输出波形输出低电平时电源电流输出低电平时电源电流I ICCL与输出高电平时电源电流与输出高电平时电源电流I ICCH（1 1）I IccLccL是指当门电路的输出端为低电平时，该电是指当门电路的输出端为低电平时，该电路从直流电源吸取的直流电流。路从直流电源吸取的直流电流。（2 2I IccHccH是指当门电路的输出端为高电平时，该电路从直是指当门电路的输出端为高电平时，该电路从直流电源吸取的直流电流。流电源吸取的

17、直流电流。（2 2）对于）对于或非门及或门或非门及或门，多余，多余输入端应接输入端应接低电平低电平，比如直，比如直接接地；也可以与有用的输接接地；也可以与有用的输入端并联使用。入端并联使用。3、多余输入端的处理、多余输入端的处理（1 1）对于）对于与非门及与门与非门及与门，多余输，多余输入端应接入端应接高电平高电平，比如直接接，比如直接接电源正端，或通过一个上拉电电源正端，或通过一个上拉电阻（阻（1 13 3kW W）接电源正端；在）接电源正端；在前级驱动能力允许时，也可以前级驱动能力允许时，也可以与有用的输入端并联使用。与有用的输入端并联使用。（1 1）三态输出门特点与原理）三态输出门特点与

18、原理三三态态输输出出门门增增加加了了控控制制端端C C，通通过过控控制制使使其其工工作作在在两两种种状状态态：正正常常工工作作状态（实现与非逻辑关系）与高阻状态（禁止）。状态（实现与非逻辑关系）与高阻状态（禁止）。ENEN=1=1时，相当于一个正常的二输入端与非门，称为正常工作状态。时，相当于一个正常的二输入端与非门，称为正常工作状态。当当ENEN=0=0时，这时从输出端时，这时从输出端L L看进去，呈现高阻，称为高阻态，或禁止态。看进去，呈现高阻，称为高阻态，或禁止态。二、二、TTL三态输出与非门电路三态输出与非门电路CC控制端为控制端为高电平高电平处于工作状态处于工作状态控制端为控制端为低

19、电平低电平处于高阻态处于高阻态在正常工作状态时，F=A B也有：也有：当当ENEN=0=0时时，相相当当于于一一个个正正常常的的二二输输入入端与非门，称为正常工作状态。端与非门，称为正常工作状态。当当ENEN=1=1时时，这这时时从从输输出出端端L L看看进进去去，呈呈现高阻，称为高阻态，或禁止态。现高阻，称为高阻态，或禁止态。2、定律的证明方法：、定律的证明方法：（2 2）用真值表证明，即检验等式两边函数的真值表是否一致。）用真值表证明，即检验等式两边函数的真值表是否一致。例例2 2、 用真值表证明反演律用真值表证明反演律（1 1）用简单的公式证明略为复杂的公式。）用简单的公式证明略为复杂的

20、公式。例例1、 证明吸收律证明吸收律 证：证：（方法首先在按二进制递增规律列排出表达式中所包含的各变量的两种取值；其次在对应的位置上分别填上等式两边关系式的值。） 对对偶偶规规则则的的基基本本内内容容是是：如如果果两两个个逻逻辑辑函函数数表表达达式式相相等等，那么它们的对偶式也一定相等。那么它们的对偶式也一定相等。基本公式中的公式基本公式中的公式l l和公式和公式2 2就互为对偶就互为对偶 式。式。代入规则代入规则 对于任何一个逻辑等式，以某个逻辑变量或逻辑函数同时取代等式对于任何一个逻辑等式，以某个逻辑变量或逻辑函数同时取代等式两端任何一个逻辑变量后，等式依然成立。两端任何一个逻辑变量后，等

21、式依然成立。 例如，在反演律中用例如，在反演律中用BCBC去代替等式中的去代替等式中的B B，则新的等式仍成立：，则新的等式仍成立：* *对偶规则对偶规则 将一个逻辑函数将一个逻辑函数L L进行下列变换：进行下列变换： ， 所得新函数表达式叫做所得新函数表达式叫做L L的的对偶式对偶式，用，用 表示。表示。3 .逻辑代数的基本规则逻辑代数的基本规则4 4、逻辑函数的代数化简法、逻辑函数的代数化简法其中，与其中，与或表达式是逻辑函数的最基本表达形式。它或表达式是逻辑函数的最基本表达形式。它可以化简转换为其它类型的表达式。实际中，应用哪可以化简转换为其它类型的表达式。实际中，应用哪种门电路实现其逻

22、辑关系，要看具体采用的门电路种种门电路实现其逻辑关系，要看具体采用的门电路种类。如用与或门时采用与或表达式，用与非门时采用类。如用与或门时采用与或表达式，用与非门时采用与非表达式，等等与非表达式，等等 。逻辑函数式的常见形式逻辑函数式的常见形式一个逻辑函数的表达式不是唯一的，可以有多种形式，并且能互相一个逻辑函数的表达式不是唯一的，可以有多种形式，并且能互相转换。例如：转换。例如：一个逻辑函数可用多种类型表示逻辑函数的最简逻辑函数的最简“与与或表达式或表达式” 的标准的标准 （1 1）与项最少，即表达式中）与项最少，即表达式中“+ +”号最少。号最少。 （2 2）每个与项中的变量数最少，即表达

23、式中）每个与项中的变量数最少，即表达式中“ ”号最少。号最少。例Y=AB+ABE+AC+ACE+BC+BCD=AB+AC+BC=AB+AC 最简最简“与与或或”表达式表达式对逻辑函数化简时一般将其化简为最简对逻辑函数化简时一般将其化简为最简“与与-或表或表达式达式”，然后再根据需要将其转化为其他形式的，然后再根据需要将其转化为其他形式的最简表达式。最简表达式。用代数法化简逻辑函数的方法用代数法化简逻辑函数的方法（1 1）并项法。）并项法。（2 2）吸收法。）吸收法。运用吸收律运用吸收律A+AB=A，消去多余的与项。如消去多余的与项。如)()(CCBACCAB+=CBACABCBAABCL+=运

24、用吸收律运用吸收律 A+AB=A+B，如如Y=AB+AC+BC=AB+(A+B)C=AB+ABC=AB+C（4）配项法。）配项法。 （3 3）消去法。）消去法。 在化简逻辑函数时，要灵活运用上述方法，才能将逻辑在化简逻辑函数时，要灵活运用上述方法，才能将逻辑函数化为最简。函数化为最简。 举例子：举例子： 解：解：例例 化简逻辑函数：化简逻辑函数： （利用）（利用A+AB=A）（利用 ）由上例可知，逻辑函数的化简结果不是唯一的。由上例可知，逻辑函数的化简结果不是唯一的。代数化简法的优点是不受变量数目的限制。代数化简法的优点是不受变量数目的限制。缺缺点点是是：没没有有固固定定的的步步骤骤可可循循；

25、需需要要熟熟练练运运用用各各种种公公式式和和定定理理；在在化化简简一一些些较较为为复复杂杂的的逻逻辑辑函函数数时时还还需需要要一一定定的的技技巧巧和和经经验验；有有时时很很难难判判定定化简结果是否最简。化简结果是否最简。5 5、逻辑图、逻辑表达式及逻辑状态、逻辑图、逻辑表达式及逻辑状态 表的相互转换表的相互转换u逻辑关系的三种表示方法逻辑函数表达式由逻辑变量和与、或、非3种运算符连接起来所构成的式子逻辑状态表（又叫真值表）由变量的所有可能取值组合及其对应的函数值所构成的表格逻辑图由表示逻辑运算的逻辑符号连接而成掌握不同逻辑关系之间的相互转化是分析和设计逻辑掌握不同逻辑关系之间的相互转化是分析和

26、设计逻辑电路的基础电路的基础表达式表达式逻辑图逻辑图真值表真值表将逻辑函数转变成逻辑状态表F=AB+AB输入输出ABF001011100101将逻辑状态表转换为函数表达式输入输出ABF001011101100ABABF=ABAB+1取原变量，A或B0取反变量，A或B输入变量之间，与与F=1的各情况，或或二、二、 组合逻辑电路的分析方法组合逻辑电路的分析方法一一. .组合逻辑电路的特点组合逻辑电路的特点 电电路路任任一一时时刻刻的的输输出出状状态态只只决决定定于于该该时时刻刻各各输输入状态的组合，而与电路的原状态无关入状态的组合，而与电路的原状态无关。 组组合合电电路路就就是是由由门门电电路路组

27、组合合而而成成，电电路路中中没没有有记记忆忆单单元，没有反馈通路。元，没有反馈通路。每一个输出变量是全部或部分每一个输出变量是全部或部分输入变量的函数：输入变量的函数：L1 1= =f1 1（A1 1、A2 2、Ai）L2 2= =f2 2（A1 1、A2 2、Ai） Lj= =fj（A1 1、A2 2、Ai） 二、组合逻辑电路的分析方法二、组合逻辑电路的分析方法分析过程一般包含分析过程一般包含4 4个步骤：个步骤：例：例：组合电路如图所示，分析该电路的逻辑功能。组合电路如图所示，分析该电路的逻辑功能。解：解：（1 1）由逻辑图逐级写出逻辑表达式。为了写表达式方便，借助）由逻辑图逐级写出逻辑表

28、达式。为了写表达式方便，借助中间变量中间变量P P。（2 2）化简与变换：）化简与变换：（3）由表达式列出真值表。）由表达式列出真值表。（4）分析逻辑功能）分析逻辑功能 ： 当当A、B、C三个变量不一致时，三个变量不一致时，电路输出为电路输出为“1”，所以这个电路，所以这个电路称为称为“不一致电路不一致电路”。三、组合逻辑电路的设计方法三、组合逻辑电路的设计方法 设计过程的基本步骤：设计过程的基本步骤：例：例：设计一个三人表决电路，结果按设计一个三人表决电路，结果按“少数服从多数少数服从多数”的原则决定。的原则决定。解：解：（1 1）列真值表：）列真值表：（3）化简。）化简。（2 2）由真值表

29、写出逻辑表达式：）由真值表写出逻辑表达式：得最简与得最简与或表达式：或表达式：（4 4）画出逻辑图。）画出逻辑图。如果，要求用与非门实现该逻辑电路，如果，要求用与非门实现该逻辑电路，就应将表达式转换成就应将表达式转换成与非与非与非与非表达式：表达式： 画出逻辑图如图所示。画出逻辑图如图所示。 本章小结本章小结1 1逻逻辑辑代代数数是是分分析析和和设设计计逻逻辑辑电电路路的的工工具具。应应熟熟记记基基本本公公式式与与基基本本规则。规则。2 2可用两种方法化简逻辑函数，公式法和卡诺图法。可用两种方法化简逻辑函数，公式法和卡诺图法。 公公式式法法是是用用逻逻辑辑代代数数的的基基本本公公式式与与规规则

30、则进进行行化化简简，必必须须熟熟记记基基本本公式和规则并具有一定的运算技巧和经验。公式和规则并具有一定的运算技巧和经验。 卡卡诺诺图图法法是是基基于于合合并并相相邻邻最最小小项项的的原原理理进进行行化化简简的的，特特点点是是简简单单、直观，不易出错，有一定的步骤和方法可循。直观，不易出错，有一定的步骤和方法可循。3 3组组合合逻逻辑辑电电路路的的特特点点是是，电电路路任任一一时时刻刻的的输输出出状状态态只只决决定定于于该该时时刻刻各各输输入入状状态态的的组组合合，而而与与电电路路的的原原状状态态无无关关。组组合合电电路路就就是是由由门电路组合而成，电路中没有记忆单元，没有反馈通路。门电路组合而

31、成，电路中没有记忆单元，没有反馈通路。4 4组组合合逻逻辑辑电电路路的的分分析析步步骤骤为为：写写出出各各输输出出端端的的逻逻辑辑表表达达式式化化简简和变换逻辑表达式和变换逻辑表达式列出真值表列出真值表确定功能。确定功能。5 5组组合合逻逻辑辑电电路路的的设设计计步步骤骤为为：根根据据设设计计求求列列出出真真值值表表写写出出逻逻辑辑表达式表达式( (或填写卡诺图或填写卡诺图) ) 逻辑化简和变换逻辑化简和变换画出逻辑图画出逻辑图 加法器加法器一、半加器一、半加器半加器是用来完成两个一位二进制数求和的逻辑电路。它只考虑本位数的相加，而不考虑低位来的进位数，所以称为半加器。（一）半加器功能及真值表

32、输入输出ABSC0000011010101101半加器真值表（二）半加器逻辑表达式（二）半加器逻辑表达式（三）逻辑电路（三）逻辑电路二、全加器二、全加器能实现两个一位二进制数及低位的进位数进行加法运算的电路称为全加器。（一）全加器功能及真值表全加器真值表（二）全加器逻辑表达式（二）全加器逻辑表达式 P162（三）逻辑电路（三）逻辑电路 P162三、多位二进制数加法器三、多位二进制数加法器编码器教学目的：教学目的：了解二位二进制、三位二进制编码器和二十进制编码器的设计过程、功能。教学重点：教学重点：了解编码器的设计思路教学难点：教学难点：了解编码器的设计思路教学方法教学方法：多媒体教学一、编码基

33、本概念基本概念编码：用数字或字符表示某些特定含义的代码就称为编码。任何信息送入数字系统处理都要先转换为二进制码相对应的电信号，能实现这种转换的电路称为编码器。用二进制代码若干个0和1表示有关对象（信号）的过程叫做二进制编码。 编码器编码器二、2位二进制编码器试设计一个编码器，将Y0、Y1、Y2、Y3等四个一般信号编成二进制代码。解：(1)分析要求 输入信号被编码的对象共有N=4个，即Y0、Y1、Y2、Y3。根据N=2n=4可知，输出是一组n=2的2位二进制代码，用B、A表示。如图所示。二进制编码器就是用2位二进制代码对22个信号进行编码的电路。（2）列真值表 由于某一时刻编码器只能对一个输入信

34、号进行编码，在输入端不允许出现两个或两个以上信号同时为1的情况下，所有Y0、Y1、Y2、Y3是互相排斥的，因此输出、输入之间的逻辑关系可以用简化真值表即编码表表示，如图所示。2位二进制编码器真值表（3）根据真值表写表达式： （4）画逻辑电路图：三、3位二进制编码器用3位二进制代码对23个信号进行编码的电路，叫做3位二进制编码器。将Y0、Y1、Y2 Y7共8个一般信号编成二进制代码，试设计一个编码器。解：(1)分析要求 输入信号被编码的对象共有N=8个，即Y0、Y1、Y2 Y7。根据N=23=8可知，输出是一组n=3的二进制代码，用C、B、A表示，如图。（2）列真值表3位二进制编码表（3）写逻辑

35、表达式C=Y4+Y5+Y6+Y7B=Y2+Y3+Y6+Y7A=Y1+Y3+Y5+Y7四、二-十进制编码器将十进制数的10个数字0、1、2、9编成二进制代码的电路，叫做二-十进制编码器。它采用的是8421BCD码的编码方式，又称为BCD编码器。试设计一个8421BCD编码器。 解：(1)分析要求 输入信号被编码的对象共有10个，即Y0、Y1、Y2 Y9。因为23 8而24 10，所以输出至少需要4位二进制代码。 24共有16种取值组合，选其中10种表示09个数字，其余6种舍弃不要。输出用D、C、B、A来表示。用用 4 位二进制代码对位二进制代码对 0 9 十个信号进行编码的电路十个信号进行编码的

36、电路三、几种常用编码三、几种常用编码1. 二二-十进制编码十进制编码8421 码码 余余 3 码码 2421 码码5211 码码 余余 3 循环码循环码 右移循环码右移循环码循环码（反射码或格雷码）循环码（反射码或格雷码）ISO码码ANSCII（ASCII）码）码二、二二、二- -十进制编码器十进制编码器2. 其他其他二二-十十进进制制编编码码器器I0I2I4I6I8I1I3I5I7I9Y0Y1Y2Y3真值表4位二进制编码表见P1655.7 译码器译码器（Decoder）编码的逆过程，将二进制代码翻译为原来的含义编码的逆过程，将二进制代码翻译为原来的含义一、二进制译码器一、二进制译码器 (Bi

37、nary Decoder) 输入输入 n 位二位二进制代码进制代码如：如： 2 线线 4 线译码器线译码器 3 线线 8 线译码器线译码器4 线线 16 线译码器线译码器A0Y0A1An-1Y1Ym-1二进制二进制译码器译码器输出输出 m 个个信号信号 m = 2n1. 3位二进制译码器位二进制译码器 ( 3 线线 8 线线)真值表真值表函数式函数式A0Y0A1A2Y1Y73 位位二进制二进制译码器译码器0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0

38、0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 13 线线 - 8 线译码器逻辑图线译码器逻辑图000 输出低电平有效输出低电平有效工作原理：工作原理：11111101&Y7&Y6&Y5&Y4&Y3&Y2&Y1&Y0A2A2A1A1A0A0111111A2A1A000111110111010101111110111110111110011111011101111111101101101111111101111111半导体显示半导体显示(LED)液晶显示液晶显示(LCD)共阳极共阳极每字段是一只每字段是

39、一只发光二极管发光二极管三、显示译码器三、显示译码器数码显示器数码显示器aebcfgdabcdefgR+ 5 VYaA3A2A1A0+VCC+VCC显示显示译码器译码器共阳共阳YbYcYdYeYfYg00000000001000100101001111001001000110100010101100000110100110001001000100000 低电平低电平驱动驱动011100011111000000000010010000100共阴极共阴极abcdefgR+5 VYaA3A2A1A0+VCC显示显示译码器译码器共阴共阴YbYcYdYeYfYg 高电平高电平驱动驱动0000111111

40、0000100100110000110110100110100010101100111100010011111001011001110110111011111111000011111111111011aebcfgd驱动共阴极数码管的电路驱动共阴极数码管的电路 输出输出高电平高电平有效有效YaYbYcYdYeYfYgA3A2A1A011111111111111111111111驱动共阳极数码管的电路驱动共阳极数码管的电路A3A2A1A0YaYbYcYdYeYfYg 输出输出低电平低电平有效有效&1&111&1以下为自学CMOS逻逻辑辑门门电电路路是是由由N沟沟道道MOS管管和和P沟沟道道MOS管

41、互补而成。管互补而成。三三、CMOS门电路门电路1 1CMOS与非门与非门三、其他的三、其他的CMOS门电路门电路1 1CMOS或非门或非门当当ENEN=1=1时，时，T TP P2 2和和T TN N2 2同时截止，输出为同时截止，输出为高阻状态高阻状态。所以，这是一个低电平有效的三态门。所以，这是一个低电平有效的三态门。3 3 CMOS三态门三态门工作原理：工作原理：当当EN=0=0时，时，TP2 2和和TN2 2同时导通，同时导通，为为正常的非门，输出正常的非门，输出优点：优点：（1 1）CMOSCMOS电路的功耗很小，一般小于电路的功耗很小，一般小于1 mW/1 mW/门；门；（2 2）电源电压范围宽，便于与其他电路接口；）电源电压范围宽，便于与其他电路接口； （3 3）抗干扰能力强；）抗干扰能力强；（4 4）制造工艺较简单；）制造工艺较简单； （5 5）集成度高，便于大规模集成。）集成度高，便于大规模集成。缺点：缺点：开关速度较慢。开关速度较慢。4 4、 CMOS逻辑门电路的主要特点逻辑门电路的主要特点