常用组合逻辑功能器件

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D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
Di G mi
&
&
&
&
&
&
&
&
8 个 译 码 门
&
G G1 G 2A G 2B
3线/8线译码器
输入 缓冲门
1 1
1 1
1 1
B2 B1 B0
1
G G 2A
1
G 2B
3个 使能端
B2 B1 B 0
译码器的扩展
用两片74LS138扩展为4线—16线译码器
Ys (a)
15
I4 I5 I6 I7 S(E) Y2 Y1 GND
74LS148 功 能 表
输入使能端 S
1
I7
×
I6
×
I5
×
输 I4
×
I3
×
入 I2
×
I1
×
I0
×
Y2
1
输 Y1
1
出 Y0
1
扩展 YEX
1
使能输出
1 YS 0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
×
×
×
×
×
×
×
0
0
0
0
1
0
1
0
×
×
×
×
×
×
(3)由真值表写出各输出的逻辑表达式为:
A2 I 4 I 5 I 6 I 7
A1 I 2 I 3 I 6 I 7
A0 I1 I 3 I 5 I 7
用门电路实现逻辑电路:
A2 &
A1
A0
&
&
1
1
1
1
1
1
1
1
I7
I6
I5
I4
I3
I2
I1
I0
二,非二进制编码器(以二-十进制编码器为例)
二-十进制编码器是指用四位二进制代码表示一位十进制 数的编码电路(输入10个互斥的数码,输出4位二进制 代码) 1、BCD码:常用的几种BCD码 8421码、5421码、2421码、余三码. 2、10线-4线编码器
0
0
1
0
1
0
1
1
0
×
×
×
×
×
0
1
0
0
1
0
1
1
1
0
×
×
×
×
0
1
1
0
1
0
1
1
1
1
0
×
×
×
1
0Hale Waihona Puke Baidu
0
0
1
0
1
1
1
1
1
0
×
×
1
0
1
0
1
0
1
1
1
1
1
1
0
×
1
1
0
0
1
0
1
1
1
1
1
1
1
0
1
1
1
0
1
优先编码器74LS148的应用
74LS148编码器的应用是非常广泛的。 例如, 常用计算机键盘,其内部就是一个字符编码器。它将 键盘上的大、小写英文字母和数字及符号还包括一些 功能键(回车、空格)等编成一系列的七位二进制数 码,送到计算机的中央处理单元CPU,然后再进行处 理、存储、输出到显示器或打印机上。 还可以用 74LS148编码器监控炉罐的温度,若其中任何一 个炉温超过标准温度或低于标准温度, 则检测传感器 输出一个0电平到74LS148编码器的输入端, 编码 器编码后输出三位二进制代码到微处理器进行控制。
第四章 常用组合逻辑功能器件
4.1 编码器 4.2 译码器/数据分配器 4.3 数据选择器 4.4 数值比较器 4.5 算术逻辑电路 4.6 CAD例题
4.1 编码器
•编码器的基本概念及工作原理
编码——将特定含义的输入信号(文字、数字、 符号)转换成二进制代码的过程. 能够实现编码 功能的数字电路称为编码器。 一般而言,N个不同的信号,至少需要n位二进制 数编码。 N和n之间满足下列关系: 2n≥N
例2:设计一个8421 BCD码编码器 解: 输入信号I0~I9代表0~9共10个十进制信号,输 出信号为Y0~Y3相应二进制代码. 列编码表
Y3 I 8 I 9 I8I9 Y2 I 4 I 5 I 6 I 7 I4I5I6I7 Y I2 I3 I6 I7 1 I2I3I6I7 Y0 I1 I 3 I 5 I 7 I 9 I1I 3 I 5 I 7 I 9
4.2 译码器/数据分配器

4.2.1 译码器的基本概念及工作原理
– 译码:编码的逆过程,即将输入代码“翻译” 成特定的输出信号。 – 译码器:实现译码功能的数字电路。 – 分类:唯一地址译码器和代码变换器。
• 唯一地址译码器:代码与有效信号一一对应 • 代码变换器:代码间的相互转换
– 其他分类:变量译码器和显示译码器。
Y AB BC AC
解:
(1)将逻辑函数转换成最小项表达式,再转换成与 非—与非形式。
Y ABC ABC ABC ABC
=m3+m5+m6+m7
= m m m m 3 5 6 7
(2)该函数有三个变量,所以选用3线—8线译码 器74LS138。 用一片74LS138加一个与非门就可实现逻辑函数 Y,逻辑图如图1所示。
Y
Y
7
Y
6
Y
5
Y
Y
4 3
Y
2
Y
1
Y
0
74LS138
G
1
G
2A
G
2B
A
2
A
A
1
0
1
0
0
A
B
C
图1 例1逻辑图
74LS148的符号图和管脚图
10 11 12 13 1 2 3 4 5 I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 S Y0 Y1 Y2 74LS148 YEX 9 7 6 14 1 2 3 4 5 6 7 8 16 15 14 74LS148 13 12 11 10 9 (b) VCC YS YEX I3 I2 I1 I0 Y0
4.2.2 集成电路译码器
1、二进制译码器:输入端为n个,则输出端 为2n个,且对应于输入代码的每一种状态, 2n个输出中只有一个为1(或为0),其余全 为0(或为1)
2线—4线译码器 3线—8线译码器 4线—16线译码器
例:用与非门设计3线—8线译码器
解:(1)列出译码表:
A2 0 0 0 0 1 1 1 1 A1 0 0 1 1 0 0 1 1 A0 0 1 0 1 0 1 0 1 Y0 1 0 0 0 0 0 0 0 Y1 0 1 0 0 0 0 0 0 Y2 0 0 1 0 0 0 0 0 Y3 0 0 0 1 0 0 0 0 Y4 0 0 0 0 1 0 0 0 Y5 0 0 0 0 0 1 0 0 Y6 0 0 0 0 0 0 1 0 Y7 0 0 0 0 0 0 0 1
Y1
1 1 1 0 1 1 1 1 1 1
Y0
1 1 0 1 1 1 1 1 1 1
× × × × × × 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1
功能表_电平
74LS138 的功能表
输 入 B2 L L L L H H H H B1 L L H H L L H H B0
输 入 输 Y1 0 0 1 出 Y2 0 1 0
A B C 1 × × 0 1 × 0 0 1
(3) 写逻辑表达式
Y1 ABC
Y2 AB
(4) 画优先编码器逻辑图如图3所示。
C A B 1 1 &
Y1
&
Y2
图3
例3的优先编码逻辑图
在优先编码器中优先级别高的信号排斥级别低的,即具有单 方面排斥的特性。
G2 G2 A G2 B


G2
1 × 0 0 0 0 0 0 0 0
Y7
1 1 1 1 1 1 1 1 1 0
Y6
1 1 1 1 1 1 1 1 0 1
Y5
1 1 1 1 1 1 1 0 1 1
Y4
1 1 1 1 1 1 0 1 1 1
Y3
1 1 1 1 1 0 1 1 1 1
Y2
1 1 1 1 0 1 1 1 1 1
一、二进制编码器:
常见的编码器有8线-3线(有8个输入端,3个输出端), 16线—4线(16个输入端,4个输出端)等等。 例1:设计一个8线-3线的编码器
解:
(1)确定输入输出变量个数:由题意知输入为I0~I78 个,输出为A1、A2 、A3。 (2)编码表见下表:(输入为高电平有效)
编码器真值表 输 I0 I 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 入 输 出
D0 D1

D2 D3 D4 D5

D6 D7
使能端 的作用
G G2 A G2B 1
H L L L L L L L L H L L L L L L L L
译码 功能
L H H H H H H H H
H H H L L H H L H H H L H H H L H H H
Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y8 Y9 74LS42 A1 A2 A3
Y0
Y1
Y2 Y3 Y4
Y5 Y6 GND
A0
A1
A2
A3
(a) 引脚排列图
(b) 逻辑功能示意图
译码器的应用
(1)实现逻辑函数
由于译码器的每个输出端分别与一个最小项相 对应,因此辅以适当的门电路,便可实现任何组 合逻辑函数。 例1 试用译码器和门电路实现逻辑函数
_
A
3
A
2
A
1
A
0
当A3=0时,低位片74LS138(1)工作,对输 入A2、A1、A0进行译码,还原出Y0~Y7,则 高位禁止工作;当A3=1时,高位片 74LS138(2)工作,还原出Y8~Y15,而低 位片禁止工作。
2、二-十进制译码器
——集成8421 BCD码译码器74LS42
VCC A0 A1 A2 A3 Y9 Y8 Y7 16 15 14 13 12 11 74LS42 1 2 3 4 5 6 7 8 A0 10 9 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y8 Y9
(2)写出各输出函数表达式:
Y0 Y1 Y 2 Y3 Y4 Y 5 Y6 Y7
A2 A1 A0 A2 A1 A0 A2 A1 A0 A2 A1 A0 A2 A1 A0 A2 A1 A0 A2 A1 A0 A2 A1 A0
(3)画出逻辑电路图:
解:

(1)根据题意知,同一时间电话室只能处理一部电话, 假如用A、B、C分别代表火警、 急救、工作三种电话, 设电话铃响用1表示,铃没响用0表示。当优先级别高的 信号有效时,低级别的则不起作用,这时用×表示; 用Y1, Y2表示输出编码。
(2) 列真值表: 真值表如表3所示。 表3 例3的真值表
H H H H L H H H H H H
H H H H H L H H H H H
H H H H H H L H H H H
H H H H H H H L H H H
H H H H H H H H L H H
H H H H H H H H H L H
H H H H H H H H H H L
74LS138最小项译码器的电路结构
Y7 & Y6 & Y5 & Y4 & Y3 & Y2 & Y1 & Y0 &
1 A2
1 A1
1 A0
集成二进制译码器74LS138(3线-8线译码器)
VCC Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5
Y6
Y6
16 15 14 13 12 11 74LS138 1 2 3 4 5 6 7 8 10 9
I2 I3 I4 I5 I6 I7 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1
A2 A A0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1
Y15 Y 14 Y13 Y 12 Y 11 Y 10 Y 9 Y 8 Y7 Y 6 Y 5 Y 4 Y 3 Y 2 Y1 Y0
Y7 Y 6 Y Y Y 3 Y 5 Y 1 Y 5 4 0 74LS138(2) G 1 G 2A G 2B A2 A1 A 0 +5v
Y7 Y 6 Y5 Y 4 Y 3 Y 2 Y 1 Y 0 74LS138(1) G 1 G 2A G 2B A2 A1 A 0
Y7
Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5
Y6
Y7
A0 A1 A2
74LS138 ST B ST C ST A
A0
A1 A2 G2A G2B G1 (a) 引脚排列图
Y7 GND
A0
A1 A2 (b)
G2A G2B G1
逻辑功能示意图
功能表如下: 其中
输 使 G1 × 0 1 1 1 1 1 1 1 1 能 入 选 A2 A1 择 A0
I9
I8
I7 I6 I5 I4
I3 I2
I1 I0
(b) 由与非门构成
三、优先编码器:是指当多个输入同时有信号时,电路 只对其中优先级别最高的信号进行编码。 例 3 电话室有三种电话, 按由高到低优先级排序依次 是火警电话,急救电话,工作电话,要求电话编码依次 为00、01、10。试设计电话编码控制电路。
该编码器为8421BCD码的编码器,当I8和I9为1时, Y3为1,前页所示真值表并非完全的真值表。 如果要化简,可以列出所有最小项的值,后面的全 为无关项。
Y3 ≥1
Y2 ≥1
Y1 ≥1
Y0 ≥1
I9
I8
I7 I6 I5 I4
I3 I2
I1 I0
(a) 由或门构成
Y3 &
Y2 &
Y1 &
Y0 &
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