第三章 常用组合逻辑电路及MSI组合电路模块的应用

•
定义：用四位8421二进制代码对0~9十个相互排斥的十进制
数进行编码的电路。
•
特点：十个输入、四个输出。
17
8421BCD普通编码器的真值表
18
• 逻辑表达式
Y3 I 9 I8 I 7 I 6 I 5 I 4 I 3 I 2 I1 I 0 I 9 I 8 I 7 I 6 I 5 I 4 I 3 I 2 I1 I 0 Y2 I 9 I8 I 7 I 6 I 5I 4 I 3 I 2 I1 I 0 I 9 I 8 I 7 I 6 I 5 I 4 I 3 I 2 I1 I 0 I 9 I8 I 7 I 6 I 5 I 4 I 3 I 2 I1 I 0 I 9 I 8I 7 I 6 I 5 I 4 I 3 I 2 I1 I 0 Y1 I 9 I8 I 7 I 6 I 5 I 4 I 3I 2 I1 I 0 I 9 I 8 I 7 I 6 I 5 I 4 I 3 I 2 I1 I 0 I 9 I8 I 7 I 6 I 5 I 4 I 3 I 2 I1 I 0 I 9 I 8I 7 I 6 I 5 I 4 I 3 I 2 I1 I 0 Y0 I 9 I8 I 7 I 6 I 5 I 4 I 3 I 2 I1 I 0 I 9 I 8 I 7 I 6 I 5 I 4 I 3 I 2 I1 I 0 I 9 I8 I 7 I 6 I 5 I 4 I 3 I 2 I1 I 0 I 9 I 8I 7 I 6 I 5 I 4 I 3 I 2 I1 I 0 I 9 I8 I 7 I 6 I 5 I 4 I 3 I 2 I1 I 0
二进制编码器
----n位0、1代码对2n个信号进行编码
二—十进制编码器
----0、1代码对0~9十个十进制符号进行编码
6
十-二进制转换？
二.二进制普通编码器

三位二进制编码器:
8个输入端，3个输出端， 常称为8线—3线编码器。
20个信号进行编码需 采用几位二进制代码？
注意： 编码原则：N位二进制代码可以 表示2N个信号，则对M个信号编 码时，应由2N⩾M来确定位数N。
10
输出的与非及非门形式：
Y2 I 4 I5 I 6 I 7
Y1 I 2 I3 I 6 I 7
Y0 I1 I 3 I 5 I 7
用与非及非门电路实现的逻辑电路：
A2 & A1 & A0 &
1
1
1
1
1
1
1
1
I7
I6
I5
I4
I3
I2
I1
I0
11
三．优先编码器
——允许同时输入两个以上信号，并按优先级输出。
Y5 =A 2 A1A 0 Y6 =A 2 A1 A 0 Y7 =A 2 A1A 0 Y8 =A 3 A 0 Y9 =A 3A 0
44
逻辑电路图
45
3.显示译码器
• 定义： 把二进制代码翻译出来以供显示器件显示的电路称为 显示译码器。
•
分类：
常用显示器件：发光二极管(LED)、液晶显示器(LCD) 常用显示译码器：BCD-七段显示译码器
19
1. 约束条件：
输入 I0~I7 可能出现的组合 , 其他组合都是不可能发生的， 约束条件:
Ii ∙Ij=0 (i≠j,i,j=0,1,…,9)
2. 吸收律：
A+AB=A+B
Y3=I8+I9 Y2=I4+I5+I6+I7 Y1=I2+I3+I6+I7 Y0=I1+I3+I5+I7+I9
20
化简：
12
三位二进制优先编码器的真值表
特点： 1. I7的优先级最高, I6次之, I0的优先级最低; 2. “×”表示该输入信号无论是0还是1都不影响电路的输出。 逻辑表达式？
思考
13
逻辑表达式:
思考
如何化简？？
14
吸收律： A+AB=A+B
化简：
15
利用与非门实现的逻辑图
16
3. 8421BCD普通编码器
如何化简？？
9
1. 约束条件：
输入 I0~I7 可能出现的组合 , 其他组合都是不可能发生的， 约束条件:
Ii ∙Ij=0 (i≠j,i,j=0,1,…,7)
2. 吸收律：
A+AB=A+B
化简：
Y2=I4+I5+I6+I7 Y1=I2+I3+I6+I7 Y0=I1+I3+I5+I7
如何用与非门及非门实现逻辑电路？
33
• 逻辑真值表：
Z1 Z2 Z3 Z4
0 x x x 0 0 1 0 0 0
1
1 1
0
1 1
x
0 1
x
x 0
0
1 1
1
0 1
0
0 0
1
0 0
0
1 0
0
0 1
34
• 逻辑表达式（与非形式）
35
逻辑电路图 1
74148
1 2 3 4
&
&
&
&
&
&
36
Z1
Z2
Z3
Z4
3.1.2 译码器
• •
Y 1 =I9 I8 I7 I6 I5 I4 I3I2 +I9 I8 I7 I6 I5 I4I3 +I9 I8 I7 I6 +I9 I8I 7
Y0 =I9 I8 I7 I6 I5 I4 I3 I2I1 +I9 I8 I7 I6 I5 I4I3 +I9 I8 I7 I6I5 +I9 I8I7 +I9
24
• 用与非门实现的逻辑图。
21
4. 8421BCD优先编码器

定义：用四位 8421 二进制代码对 0~9 这十个允许同时出 现的十进制数按一定优先顺序进行编码,当有一个以上信 号同时出现时,只对其中优先级别最高的一个进行编码。
22
真值表
23
逻辑表达式
Y3 =I9I8 +I9 Y2 =I9 I8 I7 I6 I5I4 +I9 I8 I7 I6I5 +I9 I8 I7I6 +I9 I8I7
0
0 0 0 0 1
0
0 1 1 1 1
1
1 0 0 1 1
0
1 0 1 0 1
逻辑表达式？？
8
逻辑表达式：
Y2 =I7 I6 I5 I 4 I3 I 2 I1 I 0 +I 7 I 6 I 5 I 4 I 3 I 2 I1 I 0 +I7 I6 I5 I 4 I3 I 2 I1 I 0 +I 7 I 6 I5 I 4 I3 I 2 I1 I 0 Y1 =I7 I6 I5 I 4 I3I 2 I1 I 0 +I 7 I 6 I5 I 4 I 3 I 2 I1 I 0 +I7 I6 I5 I 4 I3 I 2 I1 I 0 +I 7 I 6 I5 I 4 I3 I 2 I1 I 0 Y0 =I7 I6 I5 I 4 I3 I 2 I1 I 0 +I 7 I 6 I5 I 4 I 3 I 2 I1 I 0 +I7 I6 I5 I 4 I3 I 2 I1 I 0 +I 7 I 6 I5 I 4 I3 I 2 I1 I 0
40
逻辑电路图
41wk.baidu.com
2.二—十进制译码器
定义：将十个表示十进制数0~9的二进制代码翻译成相应 的输出信号的电路； 二—十进制译码器的框图
四个输入
十个输出
42
二—十进制译码器的真值表
1010-1111共六个组合不会出现
43
逻辑表达式（卡诺图化简）
Y0 =A 3 A 2 A1 A 0 Y1 =A 3 A 2 A1A 0 Y2 =A 2 A1 A 0 Y3 =A 2 A1A 0 Y4 =A 2 A1 A 0
表达式化简
吸收律：
A+AB=A+B
Y3 =I8 +I 9 Y2 =I 9 I8I 4 +I 9 I8I5 +I 9 I8I 6 +I 9 I8I 7 Y1 =I 9 I8 I5 I 4 I 2 +I 9 I8 I5 I 4 I 3 +I 9 I8I 6 +I 9 I8I 7 Y0 =I8 I 6 I 4 I 2 I1 +I8 I 6 I 4 I 3 +I8 I 6I 5 +I 8I 7 +I 9
25
用与非门实现的逻辑图。
26
5. MSI74148优先编码器及应用
-----8线-3线优先编码器
•
I 7优先级最高，I 0 最低；
• 输入和输出均为低电平有效； • ST 为选通输入端,
ST=0 ： 编码器工作; ST=1 ：编码功能被禁止;
• Y EX为扩展输出端,
YS 为选通输出端, 利用 ST 、 YEX 和 YS
Ya =A 2 A1 A 0 +A 3 A 2 A1A 0 Yb =A 2 A1A 0 +A 2 A1 A 0 Yc =A 2 A1 A 0 Yd =A 2 A1 A 0 +A 2 A1A 0 +A 3 A 2 A1A 0 Ye =A 2 A1 +A 0 Yf =A1A 0 +A 2 A1 +A 3 A 2 A 0 Yg =A 3 A 2 A1 +A 2 A1A 0
传输和存储之形式的设备.
思考：编码器有哪些应用？
4
编码器应用领域：
----机床工具、航空航天、铁道交通、新能源及港口机械等 行业
钢管、板材追剪
网络视频编码--压缩、处理音视频数据的专业网络 传输设备
5
常见的编码器：
1. 普通编码器 2. 优先编码器
输入信号相互排斥 类似串行、并行计算。 允许两个或两个以上的信号同时出现， 所有输入信号按优先顺序排队；
某医院有一、二、三、四号病室4间，同时在护士值班室 内对应地装有一号、二号、三号、四号4个指示灯。 现要求当一号病室的按钮按下时，无论其他的病室的按钮 是否按下，只有一号灯亮。 当一号病室的按钮没有按下而二号病室的按钮按下时，无 论三号、四号病室的按钮是否按下，只有二号灯亮。 当一号、二号病室的按钮没有按下而三号病室的按钮按下 时，无论四号病室的按钮是否按下，只有三号灯亮。 只有在一、二、三号病室的按钮均没有按下而四号病室的 按钮按下时，三号灯才亮。 试用优先编码器74LS148和门电路设计满足上述控制要 求的逻辑电路，给出控制四个指示灯状态的高低电平信号。
27
可以对编码器进行扩展。
74148优先编码器真值表
低电平输出表示“电路工作，但无编码输入”。
28
74148优先编码器真值表
29
思考
如何利用74148实现 16线-4线优先编码器？？
30
扩展构成16线-4线优先编码器
31
• 编码输出的低三位应为两片输出Y2、Y1、Y0的逻辑或。
32
习题：
数字电路与逻辑设计
第三章 常用组合逻辑电路及MSI组
合电路模块的应用
1
课程内容
第1章 逻辑代数基础
第2章 组合逻辑电路 第3章 常用组合逻辑电路 及MSI组合电路模块应用
是否 记忆
第4章 时序逻辑电路 第5章 常用时序逻辑电路 及MSI组合电路模块应用
第6章 可编程逻辑器件 第7章 VHDL语言与数字电路设计 第8章 数/模和模/数转换 第9章 脉冲信号的产生于整形
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BCD-七段显示译码器
四个输入
七个输出
g f
COM
a b
a f e d e d
COM
g
b c
DP
c DP
1. 输入为 0~9 这十个数字的 BCD 码 ; 输出用来驱动七段发
光二极管(LED); 2. 如要a段发光,需要Ya为0。
47
• 真值表
1010-1111共六个组合不会出现
48
• 利用约束项化简得到:
三个输入
八个输出
38
三位二进制译码器的真值表
三个输入变量 八个输出变量
39
逻辑表达式
Y0 =A 2 A1 A 0 Y3 =A 2A1A 0 Y6 =A 2A1 A 0 Y1 =A 2 A1A 0 Y4 =A 2 A1 A 0 Y7 =A 2A1A 0 Y2 =A 2 A1 A 0 Y5 =A 2 A1A 0
译码: 编码的逆过程; 译码器: 将二进制代码所表示的相应信号或对象“翻译” 出来,具有译码功能的电路;
•
常见的译码器 : 二进制译码器、二—十进制译码器和显
示译码器等。
显示译码器
37
1.二进制译码器 定义：具有n个输入,2n个输出,能将输入的所有二进制代码全 部翻译出来的译码器 特点： 二进制译码器假定输入的任何组合都可能出现,且每一 个输出对应一个输入组合 三位二进制译码器的框图 3线-8线译码器
2
模拟电路与数字电路结合
第三章 常用组合逻辑电路及 MSI组合电路模块的应用
3.1 编码器和译码器 3.2 加法器和比较器 3.3 数据选择器和数据分配器
3
3.1
编 码 器
一.编码器的基本概念及工作原理
编码——将特定的逻辑信号变换为二进制代码。
信号 编制、转换 二进制 代码
编码器——将信号或数据编制并转换为可用以通信、
7
三位二进制编码器真值表
输 I0 I1
1 0 0 1
入 I3
0 0
输
出
I2
0 0
I4 I5 I6 I7
0 0 0 0 0 0 0 0
Y2 Y1 Y0
0 0 0 0 0 1
0
0 0 0 0 0
0
0 0 0 0 0
1
0 0 0 0 0
0
1 0 0 0 0
0
0 1 0 0 0
0
0 0 1 0 0
0
0 0 0 1 0