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1、4.1 4.1 概述概述4 42 2 编码器编码器 退退 出出4 43 3 译码器及数码显示电路译码器及数码显示电路 4 44 4 数据分配器和选择器数据分配器和选择器4 45 5 数据比较器数据比较器 4 46 6 加法器加法器 第第4 4 常用组合逻辑电路模块常用组合逻辑电路模块通过这一单元的学习，主要掌握如下知识：通过这一单元的学习，主要掌握如下知识：1 1掌掌握握编编码码器器、译译码码器器、数数据据选选择择器器、数数据分配器、数值比较器和加法器的功能。据分配器、数值比较器和加法器的功能。2熟练使用某一型号的编码器、译码器。熟练使用某一型号的编码器、译码器。 学习内容学习内容 常用组合逻
2、辑电路模块的品种很多，常用组合逻辑电路模块的品种很多，主要有主要有全加器、编码器、译码器、数据全加器、编码器、译码器、数据分配器、数据选择器、数值比较器分配器、数据选择器、数值比较器等。等。 4.1 4.1 概述概述 对逻辑电路的学习主要掌握电路的端对逻辑电路的学习主要掌握电路的端子名称、作用以及有效控制电平。子名称、作用以及有效控制电平。4.2 编码器编码器二进制编码：输入二进制编码：输入M M位代码位代码 ，输出，输出N N位位二二进制进制代码代码 M2 M2N N编码：用文字、符号或数码表示特定的对象。编码：用文字、符号或数码表示特定的对象。4.2 编码器编码器逻辑功能：任何一个输入端接
3、低电平时，三个逻辑功能：任何一个输入端接低电平时，三个输出端有一组对应的二进制代码输出输出端有一组对应的二进制代码输出（一）二进制编码器（一）二进制编码器将输入信号编成二进将输入信号编成二进制代码的电路制代码的电路任何时刻只允许一个输入端有信号输入任何时刻只允许一个输入端有信号输入（1）二）二十进制编码器十进制编码器 十个按键十个按键84218421码编码器功能表码编码器功能表（2 2）优先编码）优先编码二二- -十进制（十进制（9-49-4）优先编码器）优先编码器74HC14774HC147二二- -十进制（十进制（9-49-4）优先编码器）优先编码器74HC14774HC147功能表功能表
4、利用编码器的使能端来实现扩展。利用编码器的使能端来实现扩展。如如7414874148是是8-38-3线编码器，只能对线编码器，只能对8 8条输入线条输入线进行编码，但如要对进行编码，但如要对1616条输入线进行编码，条输入线进行编码，则可以用两块则可以用两块7414874148进行编码，编码输出进行编码，编码输出4 4位二进制码的优先编码器。位二进制码的优先编码器。 （3 3）编码器的扩展）编码器的扩展7414874148的扩展的扩展串行扩展实现的串行扩展实现的1616线线4 4线优先编码器线优先编码器 n将将N个输入转换成对应的个输入转换成对应的M个输出的过程。个输出的过程。nM2Nn类型：
5、全部译码和部分译码；类型：全部译码和部分译码；n 二进制译码和代码译码器。二进制译码和代码译码器。4.3 译码器及数码显示电路译码器及数码显示电路4.3.1 二进制译码器二进制译码器二进制二进制译码器译码器输入输输入输出满足：出满足：m=2=2n n 译码输入译码输入 译码输出译码输出 a1 a0 y0 y1 y2 y3 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 12位二进制译码器位二进制译码器 译码输入译码输入 译码输出译码输出 a1 a0 y0 y1 y2 y3 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1
6、 1 1 1 02位二进制译码器位二进制译码器38译码器译码器74LS138EN = 1（ ） EN=0 ，禁止译码，禁止译码，输出均为输出均为 使能端使能端 输输 出出端端输入端输入端74138集成译码器的功能表 译译码码功功能能：根根据据输输出出引引脚脚哪哪一一条条线线有有效效，就就可可知知道道具具体体输输入入的的二二进进制制代代码码是是哪哪一一种种组合。组合。想一想想一想：10位地址输入线最多可以表示多少种不同的位地址输入线最多可以表示多少种不同的地址，地址，10根输入线的二进制数译码器的输出线为多少根输入线的二进制数译码器的输出线为多少？可否采用某种传输方式来减少输出线数？可否采用某种
7、传输方式来减少输出线数？ 从真值表可得输出逻辑函数从真值表可得输出逻辑函数表达式表达式为：为： 从表达式中可知每一个输出相当于是从表达式中可知每一个输出相当于是3 3变量的全变量的全部最小项取反。有些译码器其每一个输出直接就是最部最小项取反。有些译码器其每一个输出直接就是最小项的形式。小项的形式。 n例例31：用译码器实现电视频段的选择。：用译码器实现电视频段的选择。电视信号通常分为三个频段：电视信号通常分为三个频段：VL、VH和和U。如选中一个频段，则由相应的输出端。如选中一个频段，则由相应的输出端输出输出12V电压给后面的电路。电压给后面的电路。2、二、二十进制译码器（又称十进制译码器（又
8、称BCD译码器）译码器） 二二十进制译码器是输入编码是十进制译码器是输入编码是BCDBCD码，输码，输出有出有1010根引线与输入根引线与输入1010个个BCDBCD编码对应。编码对应。 BCD BCD码有多种，对应着多种译码器，常用的码有多种，对应着多种译码器，常用的是是8421BCD8421BCD译码器。译码器。 BCD BCD码译码器都有码译码器都有4 4个输入端，个输入端，1010个输出端，个输出端，常称之为常称之为 4 41010线译码器线译码器, ,也是一种唯一地址译码也是一种唯一地址译码器。器。 8421BCED8421BCED译码器译码器74HC4274HC428421BCED
9、8421BCED译码器译码器74HC4274HC42真值表真值表3.唯一地址译码器的应用唯一地址译码器的应用 计算机系统中利用译码器选通器件示意图计算机系统中利用译码器选通器件示意图 4七段数字显示译码器七段数字显示译码器 在数字系统中计数器、定时器、数字电压表等方面，需要在数字系统中计数器、定时器、数字电压表等方面，需要将表示数字信息的二进制数以人们习惯的十进制数形式显示出将表示数字信息的二进制数以人们习惯的十进制数形式显示出来，以便查看，因此，数字显示电路是许多数字设备不可缺少来，以便查看，因此，数字显示电路是许多数字设备不可缺少的部分。数字显示电路通常由译码器、驱动器和显示器等部分的部分
10、。数字显示电路通常由译码器、驱动器和显示器等部分组成。组成。 脉冲信号脉冲信号计数器计数器译码器译码器驱动器驱动器显示器显示器（1 1）数码显示器件）数码显示器件 数码显示器件种类繁多，其作用是用以显示数字和符号。数码显示器件种类繁多，其作用是用以显示数字和符号。用用于十于十进制数的制数的显示，目前使用示，目前使用较多的是分段式多的是分段式显示器。如示器。如图4.94.9是七段是七段显示器示器显示字段布局及字形示字段布局及字形组合。合。 七段显示器主七段显示器主要有荧光数码管和要有荧光数码管和半导体显示器、液半导体显示器、液晶数码显示器。半晶数码显示器。半导体（发光二极管）导体（发光二极管）显
11、示器是数字电路显示器是数字电路中比较方便使用的中比较方便使用的显示器。它有共阳显示器。它有共阳极和共阴极两种接极和共阴极两种接法，如图所示。法，如图所示。 （1 1）数码显示器件）数码显示器件(2)(2)数字显示译码器数字显示译码器 数数字字显显示示译译码码器器将将BCDBCD代代码码译译成成数数码码管管显显示示字字所所需需要要的的相相应应高高、低低电电平平信信号号，使使数数码码管管显显示示出出BCDBCD代代码码所所表表示示的的对对应应十十进进制制数数，这这是是一一种种代码译码器。代码译码器。74HC451174HC4511是是8421BCD8421BCD码码七七段段显示译码器。显示译码器。
12、74HC511与与显显示示器器的的连连接接示示意意图，如图所示。图，如图所示。想一想：想一想：1电电梯梯楼楼层层显显示示电电路路，按按动动标标有有1、2、3、4、5、6、7、8的的其其一一按按键键时时，为为什什么么可可显显示示相相应应的的数数字字？根根据据你你的的知知识识尝尝试试解析其原理。解析其原理。2计计算算机机内内字字符符是是如如何何保保存存和和显显示示？字字符符的的代代码码与与字字形形是是否否相相同同？字字库库是是什什么么？字库存放的是字符的代码还是字形？字库存放的是字符的代码还是字形？在多个通道中选择其中的某一路，或在多个通道中选择其中的某一路，或 个信息中选个信息中选择其中的某一个
13、信息传送或加以处理，择其中的某一个信息传送或加以处理，将传送来的或处理后的信息分配到各通道去。将传送来的或处理后的信息分配到各通道去。数据选择器数据选择器数据分配器数据分配器多输入多输入一输出一输出选择选择一输入一输入多输出多输出分配分配4.4 4.4 数据选择器和数据分配器数据选择器和数据分配器1、数据分配器、数据分配器 (1)数据分配器的逻辑功能数据分配器的逻辑功能 数数据据分分配配器器有有一一根根输输入入线线，n根根地地址址线线(又又称称为为选选择择控控制制线线)和和2n根根输输出出线线。根根据据n个个选选择择变变量量的的不不同同代代码码组组合合来来选选择择输入数据从哪个输出通道输出。输
14、入数据从哪个输出通道输出。(a) 方框图方框图 （b b）用译码器实现分配器）用译码器实现分配器 （c)c)逻辑符号逻辑符号 一一输输入入多输入出多输入出(2)数据分配器的实现电路数据分配器的实现电路 有有2 2n n根输入线，根输入线，n n根选择控制线和一根输根选择控制线和一根输出线。根据出线。根据n n个选择变量的不同代码组合，个选择变量的不同代码组合，在在2 2n n个不同输入中选一个送到输出。个不同输入中选一个送到输出。 2.数据选择器数据选择器(1)(1)数据选择器的逻辑功能数据选择器的逻辑功能 (2)(2)数据选择器数据选择器的实现电路的实现电路 数据选择器的主体电数据选择器的主
15、体电路一般是与或门阵列（也路一般是与或门阵列（也有用传输门开关和门电路有用传输门开关和门电路混合组合而成的）。混合组合而成的）。 可见，输出可见，输出Y Y取决于选择变量取决于选择变量S S1 1S S0 0的不同组合。当的不同组合。当S1S0=00时，时，Y=D0 0；当；当S1S0=01时，时，Y=D1；当当S1S0=10 0时，时，Y=D2；当；当S1S0=11时，时，Y=D3。 四路选择器四路选择器数据选择器在智能小区的应用数据选择器在智能小区的应用 (3)数据选择器和分配器的应用数据选择器和分配器的应用 由译码器连由译码器连成的数据成的数据分配器分配器0 0 00 0 00 01 1
16、1 10 0译码译码禁止译码禁止译码0 01 1传传送送端端接接收收端端设1位数位数值比比较器器输入入1位二位二进制数制数为A、B。当当A大于大于B时，对应输出出YAB为高高电平；平；当当AB时，对应输出出YAB3B2B1B0时，输出时，输出F=1F=1，否则，否则F=0F=0，若把，若把F F当作进当作进位，则该电路位，则该电路可实现四舍五可实现四舍五入。入。 (2)中断优先判断电路中断优先判断电路 中断优先判别电路中断优先判别电路 工作原理工作原理 优优先先权权编编码码器器首首先先将将外外部部中中断断请请求求信信号号排排队队，需需要要紧紧急急处处理理的的请请求求一一般般级级别别最最高高，优
17、优先先权权编编码码器器把把对对应应的的输输入入位位编编成成三三位位二二进进制制作作为为比比较较器器的的输输入入，比比较较器器的的另另一一端端的的数数据据输输入入连连到到现现行行状状态态寄寄存存器器的的输输出出端端，接接受受的的数数据据是是计计算算机机正正在在处理的中断请求信号系统。处理的中断请求信号系统。如如果果比比较较器器AB=1AB=1表表示示，当当前前的的中中断断请请求求对对象象级级别别比比现现行行处处理理的的事事件件级级别别高高，计计算算机机必必须须暂暂停停当当前前的的事事件件处处理理转转而而响响应新的中断请求。应新的中断请求。如果如果AB=0AB=0表示，则表示中断请求对象级别比现行
18、处理的表示，则表示中断请求对象级别比现行处理的事件级别低，比较器不发出中断信号，直到计算机处理完当事件级别低，比较器不发出中断信号，直到计算机处理完当前的事件后再将现行状态寄存器中的状态清除，转向为别的前的事件后再将现行状态寄存器中的状态清除，转向为别的低级中断服务。低级中断服务。 4.6.1半加器半加器 半加器可如组合逻辑电路分析的例半加器可如组合逻辑电路分析的例3.1中介绍中介绍的用与非门组成，也可以如图的用与非门组成，也可以如图 (a)由异或门及由异或门及与门组成。与门组成。4.6 加法器加法器全加器的真值表全加器的真值表输入输入输出输出AiBiCiSiCi+10000000110010
19、1001101100101010111001111114.6.2全加器全加器11位全加器位全加器 全加器全加器：进行加数、被加：进行加数、被加数和低位来的进位信号相数和低位来的进位信号相加，并根据求和结果输出加，并根据求和结果输出该位的进位信号。该位的进位信号。 据据3个个二二进进制制数数相相加加及及加加法法规规则则，不不难难列列出出全全加加器器的的真真值值表表。表表中中Ai、Bi为为两两个个1位位二二进进制制数数，Ci是是低低位位的的进进位位数数，Si为为全全加加和和，Ci+1是向相邻高位的进位数。是向相邻高位的进位数。据表可得据表可得Si和和Ci+1的逻辑表达式：的逻辑表达式： 由表达式画
20、出全加器的逻辑图和逻辑符号，如下图由表达式画出全加器的逻辑图和逻辑符号，如下图所示。所示。 用多个全加器可以组成多位二进制加法器，它是用多个全加器可以组成多位二进制加法器，它是最基本的算术运算单元。例如它可以作加法运算。在最基本的算术运算单元。例如它可以作加法运算。在计算机中用补码可以做减法运算，把乘法转化为连续计算机中用补码可以做减法运算，把乘法转化为连续的加运算，把除法转换为减法，再将减法转换为补码的加运算，把除法转换为减法，再将减法转换为补码用加法来完成运算。用加法来完成运算。2多位加法器多位加法器（3）加法器的应用）加法器的应用四位全加器构成的二四位全加器构成的二进制加法器。加数，进制
21、加法器。加数，被加数分别存放在被加数分别存放在A A，B B两个变量寄存器，数两个变量寄存器，数据可以来源于各种方据可以来源于各种方式或是上一级运算器式或是上一级运算器或是计算机的存储单或是计算机的存储单元，进行的是加法运元，进行的是加法运算还是减法运算则决算还是减法运算则决定于所送入定于所送入A A，B B寄存寄存器本身的性质，由它器本身的性质，由它们是原码还是反码所们是原码还是反码所决定。决定。 (4)集成加法器的应用集成加法器的应用。（1）加法器级联实现多位二进制数加法运算）加法器级联实现多位二进制数加法运算 图图(a)所示所示74283是一种典型的集成加法器。一片是一种典型的集成加法器
22、。一片74283只能进行只能进行4位二进制数的加法运算，将多片位二进制数的加法运算，将多片74283进行级进行级联，就可扩展加法运算的位数。联，就可扩展加法运算的位数。（2）用）用74283构成一位构成一位8421BCD码加法器。码加法器。 本单元学习指导本单元学习指导 编编码码器器、译译码码器器、数数据据选选择择器器、数数据据分分配配器器加加法法器、数值比较器等是常用的组合电路器件。器、数值比较器等是常用的组合电路器件。 编码器主要是实现把一些数字、符号、文字等用编码器主要是实现把一些数字、符号、文字等用二进制代码表示的器件。译码器相当于是编码器的逆二进制代码表示的器件。译码器相当于是编码器
23、的逆过程。数据选择器、数据分配器主要用于数据的传送，过程。数据选择器、数据分配器主要用于数据的传送，从而实现数据点对点的传送和数据传送的并行从而实现数据点对点的传送和数据传送的并行-串行串行的转换。数值比较器由于其可以比较数值的大小从而的转换。数值比较器由于其可以比较数值的大小从而应用于一些判断电路。加法器是应用于一些判断电路。加法器是CPU的核心器件，可的核心器件，可以完成加法和减法的运算。以完成加法和减法的运算。 中中规规模模集集成成电电路路大大多多数数都都设设置置了了附附加加的的控控制制端端（或或称称使使能能端端、选选通通输输入入端端、片片选选端端、禁禁止止端端等等）。这这些些控控制制端
24、端既既可可用用于于控控制制电电路路的的状状态态（工工作作或或禁禁止止），又又可可作作为为输输出出信信号号的的选选通通输输入入端端，还还能能用用作作输输入入信信号号的的一一个个输输入入端端以以扩扩展展电路功能。电路功能。 设设计计组组合合逻逻辑辑电电路路时时应应尽尽量量选选用用集集成成电电路路。要要掌掌握握查查集集成成电电路路参参数数的的方方法法。使使用用中中规规模模集集成成电电路路来来实实现现组组合合逻逻辑辑电电路路时时，方方法法与与使使用用小小规模集成电路基本一样。规模集成电路基本一样。本单元学习指导本单元学习指导 实验四实验四 编码、译码和显示驱动电编码、译码和显示驱动电路综合实验路综合实
25、验 一、实验目的一、实验目的 熟悉编码器、七段译码器、熟悉编码器、七段译码器、LED和数据选和数据选择器等中规模集成电路的典型应用。择器等中规模集成电路的典型应用。 二、实验仪器及器件二、实验仪器及器件 1数字实验箱数字实验箱2BCD码（码（94线）优先编码器线）优先编码器74HC147 1块块3七段译码器七段译码器74HC4511 1块块4共阴极共阴极LED 1块块56反相器反相器74LS04 2块块62输入四或门输入四或门74LS32 1块块三、实验内容三、实验内容 1BCD码编译码显示电路码编译码显示电路 右图所示是右图所示是BCD码编码器码编码器和七段译码显示电路的框图。和七段译码显示
26、电路的框图。按框图意示的逻辑要求选用适按框图意示的逻辑要求选用适合的器件连接好（提示：其中合的器件连接好（提示：其中BCD编码器可选用编码器可选用94线优先线优先编码器编码器74HC147，七段译码显，七段译码显示可选用示可选用74HC4511构成的构成的LED显示电路。选用各器件时显示电路。选用各器件时要注意级连间输入、输出的有要注意级连间输入、输出的有效电平要一致，否则就须加接效电平要一致，否则就须加接反相器）。反相器）。 2想办法使两个显示器显示自想办法使两个显示器显示自己的学号。己的学号。四、实验报告四、实验报告: 记录实验结果，画出显示自己学号的电路连接图。记录实验结果，画出显示自己学号的电路连接图。说明工作原理。说明工作原理。 五、想想做做五、想想做做 请用译码器设计一个控制电路，当输入为请用译码器设计一个控制电路，当输入为000时，控制红色二极管亮，当输入为时，控制红色二极管亮，当输入为001时，控制绿时，控制绿色发光二极管亮，当输入为色发光二极管亮，当输入为010时，控制黄色发光时，控制黄色发光二极管亮，当输入为二极管亮，当输入为011时，控制继电器时，控制继电器J1闭合，闭合，当输入为当输入为100时，控制小电机旋转。时，控制小电机旋转。 本单元结束本单元结束返回本单元目录返回本单元目录退出退出
