第四章組合邏輯模塊及其應(yīng)用

4.1編碼器一.編碼器的基本概念及工作原理

編碼——將特定的邏輯信號(hào)編為一組二進(jìn)制代碼。

能夠?qū)崿F(xiàn)編碼功能的邏輯部件稱為編碼器。一般而言，N個(gè)不同的信號(hào)，至少需要n位二進(jìn)制數(shù)編碼。N和n之間滿足下列關(guān)系:2n≥N

二.二進(jìn)制編碼器

2位二進(jìn)制編碼器有4個(gè)輸入端，2個(gè)輸出端，所以常稱為4線—2線編碼器，其功能真值表見下表：（輸入為高電平有效）

由真值表寫出各輸出的邏輯表達(dá)式為：

用門電路實(shí)現(xiàn)邏輯電路：三．優(yōu)先編碼器——允許同時(shí)輸入兩個(gè)以上信號(hào)，并按優(yōu)先級(jí)輸出。

集成優(yōu)先編碼器舉例——74148（8線-3線）注意：該電路為反碼輸出。EI為使能輸入端(低電平有效)，EO為使能輸出端(高電平有效)，GS為優(yōu)先編碼工作標(biāo)志(低電平有效)。

四．編碼器的應(yīng)用

1．編碼器的擴(kuò)展用兩片74148優(yōu)先編碼器串行擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)的16線—4線優(yōu)先編碼器4.2譯碼器

一．譯碼器的基本概念及工作原理譯碼器——將輸入代碼轉(zhuǎn)換成特定的輸出信號(hào)例：2線—4線譯碼器寫出各輸出函數(shù)表達(dá)式：

畫出邏輯電路圖：二、集成譯碼器1.二進(jìn)制譯碼器74138——3線—8線譯碼器2.8421BCD譯碼器7442三、譯碼器的應(yīng)用1．譯碼器的擴(kuò)展用兩片74138擴(kuò)展為4線—16線譯碼器2．實(shí)現(xiàn)組合邏輯電路例4.2.1試用譯碼器和門電路實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)：解：將邏輯函數(shù)轉(zhuǎn)換成最小項(xiàng)表達(dá)式，再轉(zhuǎn)換成與非—與非形式。=m3+m5+m6+m7=用一片74138加一個(gè)與非門就可實(shí)現(xiàn)該邏輯函數(shù)。

例4.2.2

某組合邏輯電路的真值表如表4.2.4所示，試用譯碼器和門電路設(shè)計(jì)該邏輯電路。解：寫出各輸出的最小項(xiàng)表達(dá)式，再轉(zhuǎn)換成與非—與非形式:

用一片74138加三個(gè)與非門就可實(shí)現(xiàn)該組合邏輯電路。可見，用譯碼器實(shí)現(xiàn)多輸出邏輯函數(shù)時(shí)，優(yōu)點(diǎn)更明顯。3．構(gòu)成數(shù)據(jù)分配器

數(shù)據(jù)分配器——將一路輸入數(shù)據(jù)根據(jù)地址選擇碼分配給多路數(shù)據(jù)輸出中的某一路輸出。用譯碼器設(shè)計(jì)一個(gè)“1線-8線”數(shù)據(jù)分配器四、數(shù)字顯示譯碼器常用的數(shù)字顯示器有多種類型，按顯示方式分，有字型重疊式、點(diǎn)陣式、分段式等。

按發(fā)光物質(zhì)分，有半導(dǎo)體顯示器，又稱發(fā)光二極管(LED)顯示器、熒光顯示器、液晶顯示器、氣體放電管顯示器等。1．七段數(shù)字顯示器原理按內(nèi)部連接方式不同，七段數(shù)字顯示器分為共陰極和共陽極兩種。2．七段顯示譯碼器7448七段顯示譯碼器7448是一種與共陰極數(shù)字顯示器配合使用的集成譯碼器。7448的邏輯功能：（1）正常譯碼顯示。LT=1，BI/RBO=1時(shí)，對(duì)輸入為十進(jìn)制數(shù)l～15的二進(jìn)制碼（0001～1111）進(jìn)行譯碼，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的七段顯示碼。（2）滅零。當(dāng)LT=1，而輸入為0的二進(jìn)制碼0000時(shí)，只有當(dāng)RBI=1時(shí)，才產(chǎn)生0的七段顯示碼,如果此時(shí)輸入RBI=0，則譯碼器的a～g輸出全0，使顯示器全滅；所以RBI稱為滅零輸入端。（3）試燈。當(dāng)LT=0時(shí)，無論輸入怎樣，a～g輸出全1，數(shù)碼管七段全亮。由此可以檢測(cè)顯示器七個(gè)發(fā)光段的好壞。LT稱為試燈輸入端。（4）特殊控制端BI/RBO。BI/RBO可以作輸入端，也可以作輸出端。

作輸入使用時(shí)，如果BI=0時(shí)，不管其他輸入端為何值，a～g均輸出0，顯示器全滅。因此BI稱為滅燈輸入端。

作輸出端使用時(shí)，受控于RBI。當(dāng)RBI=0，輸入為0的二進(jìn)制碼0000時(shí)，RBO=0，用以指示該片正處于滅零狀態(tài)。所以，RBO又稱為滅零輸出端。將BI/RBO和RBI配合使用，可以實(shí)現(xiàn)多位數(shù)顯示時(shí)的“無效0消隱”功能。具有無效0消隱功能的多位數(shù)碼顯示系統(tǒng)4.3數(shù)據(jù)選擇器一、數(shù)據(jù)選擇器的基本概念及工作原理

數(shù)據(jù)選擇器——根據(jù)地址選擇碼從多路輸入數(shù)據(jù)中選擇一路，送到輸出。例：四選一數(shù)據(jù)選擇器根據(jù)功能表，可寫出輸出邏輯表達(dá)式：由邏輯表達(dá)式畫出邏輯圖：二、集成數(shù)據(jù)選擇器集成數(shù)據(jù)選擇器74151（8選1數(shù)據(jù)選擇器）三、數(shù)據(jù)選擇器的應(yīng)用1．?dāng)?shù)據(jù)選擇器的通道擴(kuò)展用兩片74151組成“16選1”數(shù)據(jù)選擇器2．實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)（1）當(dāng)邏輯函數(shù)的變量個(gè)數(shù)和數(shù)據(jù)選擇器的地址輸入變量個(gè)數(shù)相同時(shí)，可直接用數(shù)據(jù)選擇器來實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)。

例4.3.1試用8選1數(shù)據(jù)選擇器74151實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)：解：將邏輯函數(shù)轉(zhuǎn)換成最小項(xiàng)表達(dá)式：

=m3+m5+m6+m7畫出連線圖。（2）當(dāng)邏輯函數(shù)的變量個(gè)數(shù)大于數(shù)據(jù)選擇器的地址輸入變量個(gè)數(shù)時(shí)。

例4.3.2試用4選1數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)：解：將A、B接到地址輸入端，C加到適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)輸入端。作出邏輯函數(shù)L的真值表，根據(jù)真值表畫出連線圖。4.5加法器一、加法器的基本概念及工作原理加法器——實(shí)現(xiàn)兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)的加法運(yùn)算

1．半加器——只能進(jìn)行本位加數(shù)、被加數(shù)的加法運(yùn)算而不考慮低位進(jìn)位。列出半加器的真值表：畫出邏輯電路圖。由真值表直接寫出表達(dá)式:如果想用與非門組成半加器，則將上式用代數(shù)法變換成與非形式：由此畫出用與非門組成的半加器。2．全加器——能同時(shí)進(jìn)行本位數(shù)和相鄰低位的進(jìn)位信號(hào)的加法運(yùn)算。由真值表直接寫出邏輯表達(dá)式，再經(jīng)代數(shù)法化簡(jiǎn)和轉(zhuǎn)換得：

根據(jù)邏輯表達(dá)式畫出全加器的邏輯電路圖：二、多位數(shù)加法器4位串行進(jìn)位加法器本章小結(jié)1．常用的中規(guī)模組合邏輯器件包括編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、數(shù)值比較器、加法器等。2．上述組合邏輯器件除了具有其基本功能外，還可用來設(shè)計(jì)組合邏輯電路。