电路电子技术常用组合逻辑电路介绍

0X X 0 1 1 1 1 1 1 0 11 0
0X 0 1 1 1 1 1 1 1 1 01 0
00 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 0
电路电子技术常用组合逻辑电路介绍
74LS148的逻辑功能描述：输入低电平有效，输出是反码。 选通输入端：只有在 S = 0时，编码器才处于工作状态；在 S
0000 0001 0010 0011 0100 0101 01 1 0 01 1 1 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
A15～A0 是编码输入信号，低电平有效，A15 优先级别最高，A 0 优先级别最低；
Z3～Z0 组成4位二进制反码作输出信号。
A14 A12 A10 A8
7
输入信号之间互相排斥，即不允
许有两个或两个以上输入信号同
时为有效电平，因此，这种普通
编码器又称作互斥编码器。
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根据真值表可以写出输出变量Y2、Y1、Y0的表达式为：
Y2I7I6I5I4 Y1I7I6I3I2
Y0I7I5I3I1
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由表达式画出逻辑电路图如图8-10（a）所示，图（b） 是该3/8线互斥编码器的逻辑符号。
111 111
1 1
1 1
1 11 0 XX X X 1 11 1 0 X X X
1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 0 X X
1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 0 X
1 1 1 1 1 1 1 1 电路1电子1技术1常用组1合逻1辑电路1介绍1 0
Z3 Z2 Z1 Z0
同理可得Y1、Y0的表达式如下：
Y 1 I 7 I 7 I 6 I 7 I 6 I 5 I 4 I 3 I 7 I 6 I 5 I 4 I 3 I 2 I 7 I 6 I 5 I 4 I 3 I 5 I 4 I 2
Y 0 I 7 I 7 I 6 I 5 I 7 I 6 I 5 I 4 I 3 I 7 I 6 I 5 I 4 I 3 I 2 I 1 I7 I6 I5 I6 I4 I3 I6 I4 I2 I1
1 0 X X X X X X X XX X X X XX
1 1 0 X X X X X X X X X X XX X
1 1 1 0 X X X X X X X XYEXX=X1 X X
1 1 1 1 0 X X X X X X X X X XX
1 1 1 1 1 0 XX XX X X X X X X
解 连线图如图8-13所示。
图8-13
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优先编码器的扩展:把8-3优先编码器扩展成16-4编码器
8-3优先编码器扩展成16-4
YEX
输
入
输出
A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
0 X X X X X X X XX X X X XX X
图8-10
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（2）优先编码器8线—3线 特点：允许同时输入两个以上的编码信号，但只对其中优先
权最高的一个进行编码。 优先编码器常用于优先中断系统和键盘编码。与普通编码器不
同，优先编码器允许多个输入信号同时有效，但它只按其中优先级 别最高的有效输入信号编码，对级别较低的输入信号不予理睬。
74x148
I 7 优先级最高
I 0 优先级最低 Y2 ~ Y0 反码输出 S 输入使能端 Y S 输出使能端，用于电路扩展
S
I0 Y2
I1 I2 I3
Y1 Y0
I4 I5
YEX
I6
YS
I7
逻辑符号
Y EX 端之外各输入端、输电路出电子端技术都常用是组合低逻辑电电路平介绍有效。
例8-7 试用两片8/3线优先编码器74LS148级联，构成 16/4线编码器。
码）。
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3． 十进制编码器
将10个输入信号 I 0 ～ I 9 分别编成对应的8421BCD码的电路称 为十进制编码器，也称为二 - 十进制编码器或8421BCD码编码器。
键盘输入8421BCD码编码器功能表
I0
十进制 1
数0～9 1 的输入 键，低 1 电平有 1
效
1 Y1EX1=0 1 1 1 0 X X X X X X X X X
1 1 1 1 1 1 1 0 XX X X X X X X
1 1 1 1 1 1 1 1 0 XXXX X X X
111 111
111 111
1 1
1 1
1 1
0 1
X 0
X X
XXYXXEX=XX0
X X
1 1 1 YE1X=11 1
图8-9
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用n位二进制代码对N=2n个一般信号进行编码的电路，叫 做二进制编码器。例如n=3，可以对8个一般信号进行编码。
在编码过程中，一次只能有一个输入信号被编码，被编 码的信号必须是有效电平，有效电平可能是高电平，也有可 能是低电平，这与电路设计有关，不同编码器有效电平可能 不同。例如，某个编码器的输入有效电平是高电平，表明只 有当输入信号为高电平时才能被编码，而输入为低电平时不 能被编码。对于输出的二进制代码来说，可能是原码，也有 可能是反码，这也取决于电路设计中所选取的门电路的种类。
8.2 常用组合逻辑电路介绍
常用组合逻辑电路：编码器、译码器、加法器、数据选 择器、数值比较器、数据分配器、函数发生器等电路是常用 的组合逻辑电路，它们经常、大量地出现在各种数字系统中。 为了使用方便，已经将这些逻辑电路制成了中、小规模集成 电路产品。在设计大规模集成电路时，也经常调用这些模块， 作为所设计电路的组成部分。下面就分别介绍这些电路的工 作原理及使用方法。
01 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 1
0X X X X X X X 0 0 0 01 0
0X X X X X X 0 1 0 0 11 0
0X X X X X 0 1 1 1 0 1 11 0
0X X X 0 1 1 1 1 1 0 01 0
若用与或非门实现且反码输出，即输出为 Y 2 、Y 1 、Y 0 ， 则上面的式子可写成：
Y2I7I6I5I4 Y 1I7I6I5I4I3I5I4I2
Y 0I7 I6I5 I6I4I3 I6I4I2I1
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如果输入为低电平有效，即 I 7～I 0 反变量输入，则根据 Y 2 、Y 1 、Y 0 的表 达式可画出8/3线优先编码器的逻辑图， 如图8-11所示。特别地，当输入低电平 有效时，常将反相器的“o”画在输入端， 如图中G1～G7。另外注意，图中为隐 含码，即当输入信号 I 7～I 0 均无输入时
1
1
1
1
1
1
0
输入
输出
I 1 I 2 I 3 I 4 I 5 I 6 I 7 I 8 I 9 A B C D GS
二进制编码器又分为普通编码器和优先编码器
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（1）普通编码器
二进制编码器的结构框图
左图的输入是I0~I78个低 电平信号（I上面带有反
号），输出是三位二进制
I0
8个
I1
Y0 二进制Y1
原码代码Y2、Y1、Y0。 3 位二进 为此，又把它叫做8线—3
输入
编码器 Y2 I
制码输出 线编码器。输出与输入 的 对应关系如下表所示。
A6 A4 A2
A0
Y
' S
Y
' EX
状态
1 1 禁止工作
A15 A13 A11 A9
A7 A5 A3
A1
0 1 工作，但无输入 1 0 工作，且有输入
I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I0
S
74LS148(1)
YS
I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I0
S
74LS148(2)
YS
0 0 不可能出现
8.2.1 编码器
1. 什么是编码
一般地说，用文字、符号或者数字表示特定事物的过程 都可以叫做编码。例如，人一出生就要起名字，入学后被编 上学号，运动员身上带的号码布等等，都属于编码。而数字 电路中的编码，是指用二进制代码表示不同的事物。能够实 现编码功能的电路称做编码器。
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8/3线优先编码器的功能外，还增加了一些功能端 ST 、Y S 和 Y EX 。
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74LS148二进制优先编码器的功能表如表所示
输
入
输
出
S I 0 I 1 I 2 I 3 I 4 I 5 I 6 I 7 Y 3 Y 2 Y 0 Y s Y EX
1X X X X X X X X 1 1 11 1
输
入
输出
I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 Y2 Y1 Y0 X X X XX X X 1 1 1 1
X X X XX X 1 0 1 1 0
X X X XX 1 0 0 1 0 1
X X X X1 0 0 0 1 0 0
X X X 10 0 0 0 0 1 1
X X 1 00 0 0 0 0 1 0
当编码器(1)有输 入时，输出使能无 效，编码器(2)不 工作。编码器(1) 没有输入时，输出 使能有效，编码器 (2)工作。
YE Y2 Y1
Y0
X
YE Y2 Y1
Y0
X
& G3
& G2
& G3
& G3
Z3
Z2
Z1
Z0
用74LS148接成的16线—4线优先编码器
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A15～A0 是编码输入信号，低电平有效，A15 优先级别最高，A 0 优先级别最低；Z3～Z0 组成4位二进制反码作输出信号。当高位 片无输入而低位片有输入时（即 A15～A8 全为1，A7～A0中至少 有一个为0时），高位片的 Y S = 0，低位片工作，Z 3 = 1，输出 为 A7～A0 的编码1000～1111（反码）。当高位片有输入时, （即 A15～A8 中至少有一个为低电平时），高位片的 Y S = 1，低 位片停止工作，Z 3 = 0，输出为 A15～A8 的编码0000～0111（反
X 1 0 00 0 0 0 0 0 1
1 0 0 00 0 0 0 0 0 0
Y 2 I 7 I 7 'I 6 I 7 'I 6 'I 5 I 7 'I 6 'I 5 'I 4
AA 'BAB
Y 2I7I6I5I4
为增加功能在输入与输出端增加扩展端，出现74LS148
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普通二进制编码器 编码器种类 优先编码器
二-十进制编码器 2. 二进制编码器
二进制编码器也叫全编码器，其框图如图所示。 框图中，输入信号I1、I2…I2n为2n个有待于编码的信息， 输出信号Yn、Yn-1…Y1为n位二进制代码，其中Yn为代码的 最高位，Y1为最低位。例如，当n = 3时，称为3位二进制编 码器；当n = 4时，称为4位二进制编码器。
= 1时，编码器处于禁止状态，所有输出端均被封锁为高电平。 禁止 状态
1
工作 状态
选通输出端YS和扩展输出端YEX：为扩展编码器功能而设置。 电路电子技术常用组合逻辑电路介绍
附加输出信号的状态及含义
Y s Y EX
状态
1 1 禁止工作
0 1 工作，但无输入
1 0 工作，且有输入
0 0 不可能出现
I 7～I 0 输入信号，低电平有效
生活中常用十进制数及文字、符号等表示事物。
编码器
译码器
数字电路只能处理二进制信号
编码原则：n位二进制代码可以组成2n种不同的状态，也就可
以表示2n个不同的信息。若要对N个输入信息进行编码，则满足 N ≤ 2n （8-2）
n为二进制代码的位数，也即输入变量的个数。当N = 2n时， 是利用了n个输入变量的全部组合进行的编码，称为全编码，实现 全编码的电路叫做全编码器（或称二进制编码器）；当N ＜2n时， 是利用了n个输入变量的部分状态进行的编码，称为部分编码。
常用的MSI优先编码器有10线—4线(如74LS147)、 8线—3线 (如74LS148)。
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例：8线-3线优先编码器 （设I7优先权最高…I0优
先权最低），输入高 电平有效，原码输出。
特点：允许同时输入两 个以上的编码信号， 但只对其中优先权最 高的一个进行编码。
（即 I 7～I 0 均为1），此时，Y 2 、Y 1 、 Y 0 均为1，此即的编码。
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图8-11
（3）集成8/3线优先编码器 图（a）是集成TTL 8/3线优先编码器74LS148的引脚排列图，
图（b）是其逻辑符号，
为增加芯片的功能，列真值表如下。74LS148除了具备表所示的