模块二十一组合逻辑电路.ppt

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1、电工电子技术基础,人民邮电出版社,知识模块二十一 组合逻辑电路,主要内容 常用集成组合逻辑电路的功能 ； 常用集成组合逻辑电路的基本应用方法。 重点 常用集成组合逻辑电路的基本应用方法,一、编码器,1编码器概述 （1）编码器的相关概念,在数字系统中，往往需要将某一信息变换成特定的代码，例如邮政编码。把二进制数按一定的规律编排，例如8421码，再将所使用的每一种二进制代码状态都赋予特定的含义，即表示一个特定的信号或对象的过程，叫做编码。 编码器是将输入的电平信号编成二进制代码的电路，是实现编码操作的电路。 在数字系统中特别是在计算机系统中，常常要控制几个工作对象，例如微型计算机主机要控制打印机、

2、磁盘驱动器、输入键盘等。当某个部件需要实行操作时必须先送一个信号给主机，经主机识别后再发出允许操作信号，并按事先编好的程序工作。这里会有几个部件同时发出服务请求的可能，而在统一时刻只能给其中1个部件发出允许操作信号。因此，必须根据轻重缓急，规定好这些控制对象允许操作的先后次序，即优先级别。识别这些请求信号的优先级别并进行编码的逻辑部件称为优先编码器。 编码器的表示方法通常有功能表（真值表）、逻辑图、逻辑表达式和波形图等几种。这些表示方法可以互相转换。,（2）编码器模型,编码器的模型如图212（a）所示。通常编码器有m个输入端（I0Im-1），需要编码的信号从此处输入；有n个出端（Y0Yn-1）

3、，编码后的二进制信号从此处输出。m与n之间满足m2n的关系。另外，编码器还有使能输入端EI，它用于控制编码器是否进行编码；使能输出端EO和优先标志输出端CS等一些控制端，它们主要用于编码器间的级联。编码器的功能就是从m个输入信号中选中一个并编成一组二进制代码并行输出。,图 212 编码器模型和4-2线编码器 (a)编码器的模型 (b)用或门实现该编码器的示意图,用或门实现该编码器的示意图如图212（b）所示。由于该编码器有4个输入端（A1 A3），2个输出端（F0、F1），故称为42线编码器。 在数字设备中，任何数据和信息都是用代码来表示的。所用的编码不同，实现这些编码的电路也不同，故编码器又

4、可分为二进制编码器、二-十进制编码器和字符编码器等。,2 编码器举例,常用优先编码器74147、74148的简介如表211所示。,表21-1 编码器举例,H高电平 L低电平 任意电平（以下各表中功能表中符号的含义均相同）,【例21.1】用两片74148组成16线4线的优先编码器，逻辑图如图213所示，试分析其工作原理。,图213 例21.1逻辑图,【解】连接：高位片(II)输出使能端EO与低位片(I)输入使能端EI相连；高、低位片的A2A1A0相与，获得低三位输出码，而最高位码为高位片的GS端。 表21-1对逻辑图进行分析，可以得出： （1）当EI2=1时，EO2=1，从而使EI1=1，这时7

5、4148（）（）均禁止编码，它们的输出端A2A1A0都是111。由电路图可知，GS=GS1GS2=1，表示此时整个电路的代码输出端DCBA=1111是非编码输出（其中1代表高电平 、0代表低电平，以下同）。 （2）当EI2=0时，高片位（）允许编码，当若I15I8都是高电平，即无编码请求，则EO2=0，从而EI1=0，允许低片位（）编码。这时高片位A2A1A0=111，使门C、B、A都打开，C、B、A取决于低片位的A2A1A0，而D= GS2，总是等于1，所以输出代码在11111000之间变化。如果I0单独有效，输出为1111；如果I7及任意其他输入同时有效，则输出为1000，低片位以I7的优

6、先级别最高。 （3）当EI2=0且I15I8中有编码请求（至少一个为低电平）时，EO2=1，从而EI1=1，高片位编码，低片位禁止编码。高片位的编码级别优先于低片位。此时D= GS2=0，C、B、A取决于高片位的A2A1A0，输出代码在01110000之间变化同理可知，高片位中I15的优先级别最高。 整个电路实现了16位输入的优先编码，其中I15具有最高的优先级别，优先级别从I15I0依次递减。,二、译码器,1译码器概述,译码是编码的逆过程。在编码时，所使用的每一个码字都表示一个确定的信号或者对象，把这些码字翻译成原来的信息，就是译码。实现译码功能的电路称作译码器。译码器是将输入二进制代码译成

7、相应的电平信号的器件。译码器的用处很多。在数字系统中，处理的是二进制代码，而人们习惯于用十进制，故常常需要将二进制代码翻译成十进制数字或字符，并直接显示出来。这一类译码器在各种数字仪表中广泛使用。在计算机中普遍使用的地址译码器、指令译码器，在数字通信设备中广泛使用的多路分配器、规则码发生器等也都是由译码器构成的。根据译码信号的特点可把译码器分为二进制译码器、二十进制译码器字符显示译码器等。 译码器的表示方法通常有功能表(真值表)、逻辑图、逻辑表达式和波形图等几种。这些表示方法可以互相转换。 译码器的模型如图214（a）所示，它有n个输入端，需要译码的n位二进制代码从这里并行输入；有m个译码输出

8、端，另外还有若干个使能控制端Ex，用于控制译码器的工作状态和译码器间的级联。 译码器的功能是将n位并行输入的二进制代码，根据译码要求，选择m个输出中的一个或几个输出译码信息。,图 214 译码器示意图 (a)译码器的模型 (b)两位二进制代码的译码器 简单的两位二进制代码的译码器，其逻辑图如图214（b）所示。该译码器的输入是一组两位二进制代码AB，输出是与代码状态相对应的4个信号Y3Y2Y1Y0。,将各种输入信号的取值组合送入译码器，可得到相应的输出信号。两位二进制代码的译码器真值表如表212所示。由该表可知，每一组输入代码，对应着一个确定的输出信号。 表212二进制译码器的真值表（其中1代

9、表高电平 、0代表低电平，以下同）。,译码器可以由分立元件、门电路或者集成电路构成。实际应用中最常用的是集成电路译码器， 下面介绍几种常用集成译码器。,2译码器举例,常用译码器74138、7448的简介如表213所示。 表213译码器举例,【例212】用74138实现如下逻辑函数。 （注：任意逻辑函数均有唯一的最小项表达式，所以可以用74138实现任意一个三变量函数）。 【解】（1）74138译码器的输出为输入变量的相应最小项之非，故先将逻辑函数式F写成最小项之反的形式。由摩根定理得：,（2）变量A、B、C分别接三变量译码器的A2 A1 A0端，则有：,用三变量译码器74LS138实现以上函数

10、的逻辑图如图215所示。,图215例21.2逻辑图,【例213】译码器的扩展：用两片74138实现4线16线译码。 【解】：两片连接如图216所示。,图216例21.3逻辑图 利用译码器的使能端作为高位输入端如图216所示, 当A3=0时, 由表213可知，低位片74LS138工作，对输入A3、A2、A1、A0进行译码， 还原出Y0Y7, 则高位禁止工作；当A3=1时，高位片74LS138工作，还原出Y8Y15，而低位片禁止工作。 ,【例214】图217所示为由二十进制编码器74LS147、字符译码器74LS48、共阴极数码管、非门74LS04各一块所构成的编/译码及数码显示实验电路图，试分析

11、其功能。,图217例21.4逻辑图 【解】：（1）该电路的功能就是在数码管上显示出 4 位抢答者的号码。有4个输入信号，如果有10个输入信号， 则数码管将可以显示09这10个数字。 （2）无论哪个输入信号为低电平，数码管将显示该输入端号码。如果所有的输出信号都为高电平， 则数码管将显示数字0。 （3）编码器74LS147将一个输入信号编成了一组相应的二进制代码。 （4）ag 7个信号中哪个信号为高电平， 数码管与之相对应的那一段就会发亮。在74LS48输入端输入不同的二进制代码时， ag的输出也不同，数码管将显示不同的数字。ag的信号电平是按照输入代码对字型的要求输出的。,1.数据分配器的概念

12、 数据分配是将一个数据源来的数据根据需要送到多个不同的通道上去，实现数据分配功能的逻辑电路称为数据分配器。它的作用相当于多个输出的单刀多掷开关。 数据分配器的模型如图218所示。,三、数据分配器,图218 分配器示意图,2.数据分配器举例 数据分配器通常用二进制集成译码器实现。,【例215】由74138译码器实现分配器。 【解】74138的引脚连接如下： （1）C、B、A 输入地址信号。 （2）G1使能端，G2B接地。 （3）输入数据端D接G2A。 构成的分配器示意图如图219所示。,图219 分配器示意图,1数据选择器概念 数据选择器是在地址码的控制下，在同一时间内从多路输入信号中选择相应的

13、一路信号输出的电路。数据选择器是一个多输入、单输出的组合电路，它的功能类似于一个多档开关。数据选择器示意图如图2110所示。,四、数据选择器,图2110 数据选择器示意图,2数据选择器举例,常用数据选择器74153、74151的简介如表214所示。 表214 数据选择器器举例,【例216】数据选择器的扩展。用两片74LS151连接成一个十六选一的数据选择器。 【解】十六选一的数据选择器的地址输入端有四位， 最高位A3的输入可以由两片八选一数据选择器的使能端接非门来实现， 低三位地址输入端由两片74LS151的地址输入端相连而成，连接图如图2111所示。当A3=0时, 由表214知, 低位片74

14、LS151工作, 根据地址控制信号A3A2A1A0选择数据D0D7输出；A3=1时, 高位片工作, 选择D8D15进行输出。,图2111例21.6逻辑图,思考与练习 21.1编码器的应用。利用74LS148编码器实现微控制器报警编码电路。图2112所示为利用74LS148编码器监视8个化学罐液面的报警编码电路。若8个化学罐中任何一个的液面超过预定高度时，其液面检测传感器便输出一个0电平到编码器的输入端。编码器输出3位二进制代码到微控制器。此时，微控制器仅需要3根输入线就可以监视8个独立的被测点。试分析其原理。,图2112题报警编码电路,21.2 试画出用4片8线3线优先编码器74148组成32线5线优先编码器的接线图（允许附加必要的门）。 21.3 74LS138译码器作为数据分配器使用时，对于G1、G2B、G2A的设置，还有什么别的方法？ 21.4 为了74138译码器的第10脚输出为低电平，请标出各输入端应置的逻辑电平。 21.5 试画出用4片3线8线译码器138组成5线32线译码器的连接图。 21.6 能否用译码器和与或门组成数据选择器？ 21.7 用数据选择器实现三变量多数表决器。 21.8 用二十进制编码器、译吗器、发光二极管七段显示器，组成一个1数码显示电路。当09十个输入端中某一个接地时，显示相应数码。选择合适的器件，画出连线图。,