第四章 常用组合逻辑功能器件

3、74138集成译码器（3-8线译 码器）：
1）该芯片共有16条引线，其中6条输入线，8条 输出线（Y0~Y7），1条电源线和1条地线。输入 线A、B、C接收输入代码，G1、G2A和G2B3个 使能输入端，输出线Y0~Y7与输入代码构成的最 大项（即最小项之非）对应，输出低电平有效。 2）应用：二进制译码器除了用于实现地址译码， 指令译码等功能外，还可用于实现各种逻辑函数 的功能。 3）原理分析：1）由图得逻辑函数；2）化简；3） 功能图；
§4.3 数据选择器（多路选择器）
一、数据选择器的定义功能：
1、数据选择功能：是指经过选择，把多个通 道的数据传送到唯一的公共数据通道上去。对于 一个具有2n个输入 和1个输出的多路选择器，应 有n个选择变量。
2、数据选择器：实现数据选择功能的逻辑电 路稼为数据选择器。
3、4选1数据选择器工作原理：
第四章 常用组合逻辑功能器件
要求：掌握基本功能；外部特性；使用方 法；进行逻辑设计 特点：具有通用性；灵活性；多功能性。
§4.1 编码器
一、常用的编码器有：十进制-BCD码编码器； 优先编码器 二、4线--2线编码器： 1、编码：把二进制码按一定的规律编排，使每 级代码具有一特定的含义（代表某个数或控制信 号）称谓编码。 2、编码器：具有编码功能的逻辑电路称为编码 器。
3、反码运算：[N1+N2]反=[N1]反 +[N2]反，[N1-N2]反=[N1]反+[-N2]反， 运算时，符号位和数值位一样参加运算， 如果符号位产生了进位，则此进位应加 到和数的最低位，称之为“循环进位”。
变形码法：
变形码：把原码，反码和补码的符号位由一 位变成两位。这样构成的机器数分别叫变形原码， 变形反码和变形补码，正数用00表示，负数用11 表示，两个符号位都作为数值一起参加运算，当 计算结果的符号是00或11时，说明无溢出，结果 正确，当计算结果的符号出现01或10时，说明有 溢出，且01表示有正溢出，10表示有负溢出，其 左边第一位符号仍表示结果的正确符号。
§4. 4 数值比较器
一、数值比较器的定义及功能：
1、数值比较器就是对两数A、B进行比较，比 判断其大小的逻辑电路。
2、1位数比较器：步骤，真值表，逻辑表达式， 逻辑电路。
3、2位数值比较器：
表4.4.1 1位数值比较器真值表
输入
AB
00 01 10 11
FA>B
0 0 1 0
输出
FA<B
0 1 0 0
T1147
四、优先编码器：
识别请求信号的优先级别并进行编码的逻辑 部件。
输入
输出
I0
I1
I2
I3
Y1
Y0
1
0
0
0
0
0
X
1
0
0
0
1
X
X
1
0
1
0
x
x
x
1
1
1
Y1 I2 I3 I3 Y0 I1I2 I3 I3
集成电路编码器：
1）功能：实现对多个输入信号中优先级别最高 的进行编码。 2）典型芯片：8—3线优先编码器74148，该芯 片共有16条引线；其中输入线条9条，输出线5 条，电源（VCC）和地（GND ）各一条，输入 （0~7）接收八个输入信号，数字越大的优先级 别越高，输入信号低电平有效。输出（A0~A2） 低电平有效；EI输入使能端，输出使能端EO和 优先编码工作状态标志GS。利用这三个信号可 进行功能扩充。
3、超前进位产生器74182。
三、减法运算：
1、将减法运算变成加法运算：采用补码法。
四、带符号数的代码表示：
1、符号数的真值：直接用正号“+”和负号 “-”来表示符号的二进制数。
2、机器数：计算机中使用的符号数。习惯 用0表正，用1表负。
3、原码：（符号—数值表示）在以原码形式表 示的正数和负数中，第1位表示符号位，对于正数， 符号位记作0，对于负数，符号位记作1，其余各 位表示数值部分。
逻辑图
引脚图
表4.2.2 74138集成译码器功能表
图4．2．4 例4．2．1的逻辑图
三、7442二一十进制译码器：
1、功能：将BCD码的10组代码翻译成与十进 制的10个数字符号对应的输出信号。
2、该芯片共有16条引线，其中4条输入线 A3~A。接收8421码；10条输出线Y0~Y9对应 0~9十个字符，输出低电平有效，另外一条电 源线和一条地线。
1）功能：将十进制数字0~9转换成BCD码。 2）典型芯片：8421码编码器T1147，该芯片共有 16条引线，其中9条输入线（0~8，In），4条输出 线（A~D，Y），1条电源线（Vac)，1条地线（9， GND），1条使能端（GS，N）。输入，输出信号 低电平有效，当所有输入端无信号时，对应十进制 数字为0。
4)[N]原=N, 0N1。 [N]原=1-N, - 1 N 0
4、反码（对1的补数）：用反码表示时， 左边第1位也为符号位，符号位为0代表 正数，符号位为1代表负数。
反码的特性： 1）正数N的反码[N]反与原码[N]原相同。 2）对于负数N，其反码[N]反的符号位为1，数值部 分是将原码数值按位变反。 3）在反码表示中，0的表示有两种不同的形式，即 [+0] 反=0.00…0,[-0]=1.11…1。 4）反码的反码就是原码。[N]反=N, 0N1。 [N]反 =(2-2m)+N, - 1 N 0，m为小数的位数。
原码的特性：
1）当N为正数时，[N]原和N的区别只是 增加一位用0表示的符号位。由于在数的左 边增加一位0对该数的数值并无影响，所以 [N]原就是N本身。
2）当N为负数时，[N]原和N的区别是增 加一位用1表示的符号位。
3）在原码表示中，有两种不同形式的零。 即：[+0]原=0.00…0，[-0]原=1.00…0。
输出
YW
LH
D0 D1 D2 D3
D0 D1 D2
D4 D3
D5 D6 D7
D4 D5 D6
D7
图4．3．3 74LS51的逻辑图和引脚分布图 （a）逻辑图 （b）引脚分布图
二、集成电路数据选择器：
1、74LS151集成电路数据选择器的功 能：
2、数据选择器的应用：
1）逻辑函数产生器： 2）实现并行数据到串行数据的转换：
二、二进制译码器：译码器是通过 输出端的逻辑电平以识别不同的代 码。
1、功能：将n个输入变量变换成2n个输 出 函数，每个输出函数对应于n个输入变 量的一个最小项或者最大项。
2、特点：一个具有n个代码输入端的二进制译码 器，有2n个输出端以及一个或多个使能输入 端。 在使能端为有效电平时，对应每一组输入代码，仅 一个输出端为有效信号。当有效信号为高电平时， 称为高电平译码；反之，称为低电平译码。
图4．2．7七段数字显示器发光段组合图 (a)分段布置图 （b）段组合图
三、数据分配器（多路分配器）
1、数据分配的功能：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。 2、数据分配器：实现数据分配功能的逻辑电路 称为数据分配器。
3、典型芯片：3-8线译码器74138，7442等。 4、应用：数据分配器除与多路选择器配合 实现多路数据分时传送外，还可与计数器配 合构成脉冲分配器等。
FA=B
1 0 0 1
图4.4.1 1位数值比较器的逻辑图
动画演示
图4.4.2 两位数值比较逻辑图
二、集成数值比较器：
1、集成数值比较器74LS85的功能： 是4位数比较器。 2、数值比较器的位数扩展：
4位超前进位加法器74LS283的逻辑图
§4.5 算术运算电路
一、半加器和全加器：它们是完成1位 二进制数相加的一种组合逻辑电路。
机器数的加、减运算：
1、原码的运算：原码中的符号位仅用 来表示数的正负，不参加运算，进行运算的只 是数值部分。运算时，应先比较符号，再进行 运算。若两数符号相同，则直接相加，符号不 变；若两数的符号不同，则比较数值大小，将 大数值数减去小数值数，取大数值数的符号。
2、补码的运算：[N1+N2]补=[N1]补 +[N2]补，[N1-N2]补=[N1]补+[-N2]补。 运算时，符号位和数值位一样参加运算， 如果符号位产生进位，则需将此进位“丢 掉”。
表4.1.1 4线-2线编码器功能表
输入
输出
I0
I1
I2
I3
Y1 Y0
1 00 0 0 0
0 10 0 0 1
0 01 0 1 0
0 00 1 1 1
Y0 I0I1I2 I3 I0 I1I2I3 Y1 I0 I1I2 I3 I0 I1I2I3
图4..1.1 4线－2线编码器逻辑图
三、键盘输入8421BCD码编码器。
5、补码（对2的补数）：
补码的特性： 1）正数N的补码[N]补与原码[N]原和反码[N]反 相同。 2）对于负数，补码[N]补的符号位为1，其数值 部分为反码数值加1。 3）在补码表示法中，0的表示形式是唯一的。 [+0]补=0.00…0,[-0]=0.00…0。
4）补码的表示码也是原码。[N]补=N, 0N1。 [N]补=2+N, - 1 N 0
四、七段显示译码器：
1、数字显示电路通常由：译码器、驱动器和显 示器等部分组
2、数码的显示方式有：
1）字形重叠式：它是将不同字符的电极重叠起 来，要显示某字符，只须使相应的电极发亮即 可。 2）分段式：数码是由分布在同一平面上若干段 发光的笔划组成。
3）占阵式：它由一些按一定规律排列的可 发光的点阵所组成，利用光点的不同组合显示 不同的数码。 3、分段式数码管电路的主要特点：对应于某一组 数码，译码器应有确定的几个输出端有信号输出。 4、功能：将输入代码转换成数字显示器的驱动信 号，使显示器显示出与输入代码对应的数字。 5、7448七段显示译码器的分析：
3）应用：广泛用于中断优先排队等，以 实现优先权管理。
引脚图
图4.1.3 优先编码74148的逻辑图
§4.2 译码器/数据分配器
一、译码器的定义及功能
1、译码：（它是编码的逆过程）将具有特定 含义的二进制码进行辨别，并转换成控制信号。
2、译码器：具有译码功能的逻辑电路称为译 码器。
3、译码器分类： 唯一地址译码器：将一种代码转换成另一种代 码。 代码变换器：将一种代码转换成另一种代码。 n个输入端，2n个输出端。
图4．3．2 4选1数据选择逻辑图
表4.3.1 4选1数据选择器功能表
使能
G
1 0 0 0 0
输入
地址
B
A
X
X
0
0
0
1
1
0
1
1
输出
Y 0 D0 D1 D2 D3
表4.3.2 74LS151的功能表
使能 G
H L L L L L L L L
输入
选择 CBA
XXX LL L LLH LHL LHH HLL HLH HHL HHH
0 0 0 1
（a ）
动画 演示
4.5.2 全加器真值表
2、超前进位集成4位加法器74LS83。 进位信号只与变量Gi、Pi和C-1有关，而C-1是向 最低有效位进位的输入信号，它与两个加数是同 时输入的。变量 Gi、Pi也只与两个加数有关，所 以各位的进位信号不再与相邻低位的进位信号有 关，都可以由被加数、加数和最低位的进位输入 C-1直接产生。这种进位方式也称为超前进位。
1、半加器： 2、全加器：
二、多位数加法器：
1、串行进位加法器： 1）若有多位数相加，则可采用并行相加串行进位 的方式 来完成。 2）串行进位：任1位的加法运算必须在低1位的运 算完成之后才能进行的进位方式。
表4.5.1 半加器真值表
被加数A
0 0 1 1
加数B
0 1 0 1
百度文库和数S
0 1 1 0
进位数C