数字电路第5章 常用MSI组合逻辑器件及其应用

第5章常用MSI组合逻辑器件及其应用
共阳极
VCC COM +5 V
DP g
f
e d
c
b aR
DP g
f
e d
c
b a
R
COM 共阴极
共阴接法
共阳接法
串接限流电阻 半导体数码显示器内部接法
a ~ g 和 DP 为低电平时 共阳接法数码显示器需要配 才能点亮相应发光段 用输出低电平有效的译码器
a ~ g 和 DP 为高电平 共阴接法数码显示器需要配 用输出高电平有效的译码器 时才能点亮相应发光段
(2)超前进位加法器：通过逻辑电路，事先得出每一位全加器的 进位输入信号，而无需再从最低位开始向高位逐位传递进位信号。
+
低位进位
0 0 1
1 1 1
1 1 0
电路：如图4-1-5(P109)
换取 注意：电路复杂程度↑ 运算时间
优点：速度快 缺点：电路复杂 MSI：74LS283，CC4008
第5章常用MSI组合逻辑器件及其应用
第五章 常用MSI组合逻辑器件及应用
5.1 常用MSI组合逻辑器件
5.2 采用MSI器件设计组合电路
第5章常用MSI组合逻辑器件及其应用
5.1 常用MSI组合逻辑器件
5.1.1 全加器
1. 全 加：考虑低位进位的两个一位二进制数相加（即3个bit相加） 全加器：实现全加运算的电路
第5章常用MSI组合逻辑器件及其应用
第5章常用MSI组合逻辑器件及其应用
利用级连端进行数值比较器的级连
①将对应位相连 ②低位片的级连端A>B端、A<B端置0，A=B端置1，如下图
第5章常用MSI组合逻辑器件及其应用
§5.1.5 数据选择器
1.工作原理
D0 D1 D2 D3 Y
MSI：74LS151（8选1、互补输出） A1 0 0 1 1 A0 0 1 0 1 Y D0 D1 D2 D3 CC14539、74LS153（双4选1）
14
74LS138
13 Y 2 12 Y3 11 Y4 10 Y5 9 Y6
G1 G 2 A和G 2 B叫使能端，也叫片选端 G1 1，且G 2 A G 2 B 0时， ，当
译码器工作，输出Y对应输入CBA；
当不满足 1 1， 2 A G 2 B 0时，所有 1； G G Y 输出低有效（译码器绝大部分是输出低电平有效，但也有少部分是输出高电平有效的，
A1A0──选择信号，选定某个Y
D=1时→选定的 Y 1 D=0时→选定的 Y 0
数据分配器逻辑符号
YD
第5章常用MSI组合逻辑器件及其应用 74LS138
A B C G2A G2B G1 Y7 GND 1 2 3 4 5 6 7 8
三—八译码器
16 15 VCC Y0 Y1
BIN/OCT
伪码
第5章常用MSI组合逻辑器件及其应用 3．显示译码器
（1）七段字符显示器 ①种类：分LED（Light Emitting Diode）和 LCD（Liguid Crystae Display）两种 ②结构：八段
LED简介
正向导通时，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的 形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。 PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。 半导体材料不是硅、锗，而是磷化镓、砷化镓、磷砷化镓等，杂质浓度很高 正向压降在1.5V～3V间； LED正向电阻值为几十至200kΩ(根据型号不同有所不同)，反向电阻为无穷大 目前广泛使用的颜色有红、绿、蓝、黄、白，有普通、高光、超高光的区分 LED优点：工作电压低；体积小；亮度高，亮度能用电压（或电流）调节 ； 寿命长（10万小时）：资料显示，LED光源比白炽灯节电87%、比荧光灯节电 50%，而寿命比白炽灯长20-30倍、比荧光灯长10倍。 耐冲击抗振动、可靠性高； LED缺点：电流大（10mA）
第5章常用MSI组合逻辑器件及其应用
LCD优点 省电(功耗极小)！适用于便携式仪表，如手机 LCD缺点 不自发光，亮度差；响应速度慢（10~200ms），不宜用于高速系统；
第5章常用MSI组合逻辑器件及其应用 3．显示译码器
（2）BCD-七段显示译码器 十进制数 BCD码 译码输出 显示 0 → 0000 → 1111110 → abcdefg 1 → 0001 → 0110000 →
七 段 数 码 管
这里的“共阳”意味着 输出低电平有效，与共 阳数码显示管联用。 MSI：7446 (共阳、OC、耐压30V) 7447 (共阳、OC、耐压15V) 7448 (共阴，有上拉电阻2K) 7449 (共阴，OC，无/LT和/RBI)DIP14 74246、247 (共阳、OC、(30V，15V)) 74248、249 (共阴、(有上拉电阻2K，OC))
正常译码显示：LT=1，RBI=1，BI/RBO=1时， 对输入的二进制码（0000～1111）进行译码，产生对应的七段显示码。
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共阴
第5章常用MSI组合逻辑器件及其应用
§5.1.4 数值比较器
功能：比较两个数的大小是否相等
1． 一位数值比较器
A 0 B 0 FA>B FA=B FA<B 0 1 0
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功能分析
① /ST──片选端（选通端）
/ST=0时，电路工作 /ST=1时，不工作，所有输出为高(包括Ys、/YEX)
② /IN0~/IN7──输入端
低有效，且优先顺序是/IN7…… /IN0
I0 I1 I2
③ Ys ──选通输出端（编码指示端）
电路工作且有信号输入有编码输出时Ys =1 电路工作但无信号输入无编码输出时Ys =0
§ 5.1.3 译码器
译 码：编码的逆过程，即将二进制代码译成对应的输出信号 译码器：完成译码功能的电路 1.二进制译码器 输入（二进制代码） 输出(一个与输入代码一一对应的高低电平信号)
译码器
Y 3 A1 A 0 m 3
Y 2 A1 A 0 m 2 Y1 A1 A 0 m1
加电压后出现 动态散射效应
在没有外加电场的情况下，液晶分子按一定取向整齐地排列着， 液晶为透明状态，射入的光线大部分由反射电极反射回来，显示器呈白色
第5章常用MSI组合逻辑器件及其应用
第5章常用MSI组合逻辑器件及其应用
为保证连续黑色→加交变电压（几十~几百Hz） 通过异或门实现交变电压，如下图
A1 A0 Y=Di （地址选择信号A1A0决定Di）
2. 4选1数据选择器
当S 1 0时，Y1 D1i 当S 1 1 时，Y1 0
74LS138(2)
1 2 3 4 5 6 7
Z0 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 Z7
Z8 Z9 Z10 Z11 Z12 Z13 Z14 Z15
一般，使能端有两个用途：
① 引入选通脉冲，以抑制冒险脉冲的发生 ② 用来进行芯片的级连扩展（功能扩展）
第5章常用MSI组合逻辑器件及其应用 2．二一十进制译码器（码制变换译码器） 输入：BCD码 输出：十个对应的高低电平 MSI： 74LS42（常用二—十进制译码器） 特点：①无任何控制端 ②具有拒绝伪码的功能
0 1 1
1 0 1
0 1 0
0 0 1
1 0 0
FA< B = B AB = AB
FA> B = AAB = AB
FA= B = AAB + B AB = AB + AB = A e B
第5章常用MSI组合逻辑器件及其应用 2. 多位数值比较器 带级连输入的4位数值比较器
工作原理
①若A3=B3，A2=B2，A1=B1，A0=B0 则FA=B=1 即A=B ②若A3>B3 或A3=B3，A2>B2 或A3=B3，A2=B2，A1>B1 或A3=B3，A2=B2,A1=B1,A0>B0 则FA>B=1，即A>B ③若A3<B3 或A3=B3，A2<B2 或A3=B3，A2=B2,A1<B1 或A3=B3，A2=B2,A1=B1,A0<B0 则FA<B1，即A<B MSI：74LS85，CC4063，CC14585
P百度文库a
P a
=1
M
N
M M N
P 为输入脉冲，其工作频率50~60HZ a 为译码电路输出的一个段位显示控制信号 M 、N 为液晶电极控制信号
异或门将输入脉冲和段位显示控制信号相异或输出的信号，与 原输入脉冲产生一个M-N的交变电压，使液晶显示器正常显示字符。
点亮七段液晶数码管的方法与半导体数码管的类似。
YS
Y EX
Y0 Y1 Y2
⑤ /Y0 ~/Y2──输出端
低有效，即用/Y2/Y1/Y0表示/IN7有效
74148优先编码器逻辑符号
(b)
第5章常用MSI组合逻辑器件及其应用
【例】用两片74LS148接成16线—４线优先编码器。
A A0 (输入下标越大，优先权越高) 优先顺序： 15 技 高8线的编码为1×××；低8线的编码为0×××
第5章常用MSI组合逻辑器件及其应用
5.1.2 编码器
1.普通编码器（不允许两个或两个以上的输入有效） 编 码：在选定的一系列二进制数码中，赋予数码特定含义的过程 编码器：执行编码功能的电路
第5章常用MSI组合逻辑器件及其应用 2.优先编码器（允许多个输入有效） 原理：对输入信号按优先顺序排队，当几个输入信号同时出现时， 只对其中优先权最高的一个信号进行编码 实例：8线－3线优先编码器74LS148（符号：P.112）的介绍：
第5章常用MSI组合逻辑器件及其应用
工作原理 ① A 15 ~ A 8 无输入时
Y3 1 a、b、c 1，门打开
MSI : 74LS148、CC4532 8-3优先编码器 74LS147、CC40147 10-4优先编码器
YS1 0 第2片74LS148工作 输出：Y 2 Y1 Y 0 1 （低段）
如双2线-4线译码器CC4555）
利用使能端可将多片138级连使用，如进行4线-16线译码
第5章常用MSI组合逻辑器件及其应用 【例】 用两片74LS138接成4—16线译码器。
D3 D2 D1 D0 G2B G2A +5V 1 2 4 G1
&
1
2
4
&
74LS138(1)
0 1 2 3 4 5 6 7 0
MSI：74LS183(双全加器)
A B CI
Σ
CO
F CO
符号
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2．全加器的扩展 (1)串行进位加法器：低位的进位输出接高位的进位输入
优点：电路简单 缺点：速度慢（最大时延=4个全加器的传输延迟） MSI： T692
第5章常用MSI组合逻辑器件及其应用
2.全加器的扩展
Y 0 A1 A 0 m 0
ST — 选 通 端 ， 1时 ， 输 出 全 为1， 0， 译 码 器 工 作 。 ST ST
第5章常用MSI组合逻辑器件及其应用
结论：①二进制译码器的每个输出端都是输入变量的一个最小项的反，
且输出包含了全部最小项（因此二进制译码器也叫 全译码器、最小项译码器、完全译码器、变量译码器） ②变量译码器可作为数据分配器使用
第5章常用MSI组合逻辑器件及其应用 LCD简介 LCD：液晶（液态晶体）显示器 液晶显示原理：无外加电场作用时，液晶分子排列整齐，入射的光线 绝大部分被反射回来，液晶呈透明状态，不显示数字。当在相应字段 的电极上加电压时，液晶中的导电正离子作定向运动，在运动过程中 不断撞击液晶分子，破坏了液晶分子的整齐排列，液晶对入射光产生 散射而变成了暗灰色，于是显示出相应的字段。当外加电压断开后， 液晶分子又将恢复到整齐排列状态，字形随之消失。
②
A15 ~ A 8 有输入时
Y3 0
YS1 1 第2片不工作 、b、c 1 a ，门打开 输出： 2 Y1 Y0 0Y （高段）
尽管此时 A 7 ~ A 0可能有 输入，但被YS1 屏蔽了
高8线的编码为1××× 低8线的编码为0×××
（第2片）
YS 1 （第1片）
第5章常用MSI组合逻辑器件及其应用
④ /YEX──扩展端（扩展位即第4位编码）
电路工作且有信号输入有编码输出时 /YEX=0 电路工作但无信号输入无编码输出时 /YEX=1
I3 I4 I5 I6 I7
ST
HPRI/BIN 0/Z10 10 ≥1 1/Z11 11 2/Z12 12 18 3/Z13 13 4/Z14 14 5/Z15 15 6/Z16 16 7/Z17 17 V18 EN