數字邏輯與數字系統 湖南科技大學計算機科學與工程學院主講 余慶春Email fishhead 516 數字邏輯與數字系統 湖南科技大學計算機科學與工程學院 本章內容 第四章組合邏輯電路 1 組合邏輯電路的特點與表示方法 2 組合邏輯電路的分析方法與設計方法 3 各種數值比較器 譯碼器 編碼器 全加器 數據選擇器 數據分配器的邏輯功能與應用 4 組合邏輯電路中的競爭冒險問題 數字邏輯與數字系統 湖南科技大學計算機科學與工程學院 第四章組合邏輯電路 4 4常用組合邏輯電路 數值比較器 譯碼器 多位加法器 編碼器 數據選擇器 通用性強 兼容性好 功耗小 工作穩定可靠 數字邏輯與數字系統 湖南科技大學計算機科學與工程學院 第四章組合邏輯電路 4 4常用組合邏輯電路 4 1 4編碼器 Encoder 編碼的概念用數碼信號表示特定對象的過程稱為編碼 如運動員號碼 身份證號碼 漢字編碼等 計算機系統中的編碼 將輸入的每個高 低電平信號變成一個對應的二進制代碼特點 n位二進制符號可以表示2n種信息 稱為2n線 n線編碼器 數字邏輯與數字系統 湖南科技大學計算機科學與工程學院 5 輸出0100 4 典型編碼器示例 鍵盤或按鍵的編碼工作 4 1 4編碼器 Encoder 數字邏輯與數字系統 湖南科技大學計算機科學與工程學院 6 編碼器 具有編碼功能的邏輯電路 編碼器的邏輯功能 能將每一組輸入信息變換為相應二進制的代碼輸出 如4線 2線編碼器 將輸入的4個狀態分別編成4個2位二進制數碼輸出 如8 3編碼器 將輸入的8個狀態分別編成8個3位二進制數碼輸出 如BCD編碼器 將10個輸入分別編成10個4位8421BCD碼輸出 特點 n位二進制符號可以表示2n種信息 稱為2n線 n線編碼器 4 1 4編碼器 Encoder 數字邏輯與數字系統 湖南科技大學計算機科學與工程學院 有一鍵盤輸入電路 一共有8個按鍵 鍵按下時 對應的輸入信號為高電平 編碼器的作用就是把每一個鍵信號轉化成相應的編碼 鍵碼 第四章組合邏輯電路 二進制編碼器 4 1 4編碼器 Encoder 數字邏輯與數字系統 湖南科技大學計算機科學與工程學院 真值表 假設任何時刻有且只有一個輸入信號有效 邏輯表達式 第四章組合邏輯電路 二進制編碼器 數字邏輯與數字系統 湖南科技大學計算機科學與工程學院 以此類推 令 代入Y2的表達式就得到 同理 則滿足 第四章組合邏輯電路 二進制編碼器 數字邏輯與數字系統 湖南科技大學計算機科學與工程學院 思考 當有兩個輸入信號同時有效時 如I2和I4同時有效時 將出現什么情況 第四章組合邏輯電路 二進制編碼器 4 1 4編碼器 二進制編碼器 4 1 4編碼器 Encoder 數字邏輯與數字系統 湖南科技大學計算機科學與工程學院 二 十進制編碼器 將0 9十個十進制數轉換為二進制代碼的電路 又稱十進制編碼器 10個輸入端 8421編碼器 4個輸出端 B 7 6 5 4 A 9 8 C 7 6 3 2 D 9 7 5 3 1 教材采用非與非表達式 用與非門實現 二進制編碼器和二 十進制 BCD碼 編碼器均為普通編碼器 特點 任何時刻只允許輸入一個編碼信號 即輸入信號互斥 數字邏輯與數字系統 湖南科技大學計算機科學與工程學院 優先編碼器 對輸入信號規定不同的優先級 當有多個信號同時有效時 只對優先級高的信號進行編碼 第四章組合邏輯電路 優先編碼器 74LS148 例如 優先排隊電路 火車有特快 直快和慢車 它們進出站的優先次序是 特快 直快 慢車 同一時刻只能有一列車進出 4 1 4編碼器 Encoder 試用與非門和反相器設計一個優先排隊電路 火車有特快 直快和慢車 它們進出站的優先次序是 特快 直快 慢車 同一時刻只能有一列車進出 解 例4 當特快A 1時 無論直快B 慢車C為何值 LA 1 LB 0LC 0 當直快B 1 且A 0時 無論C為何值 LB 1 LA 0 LC 0 當慢車C 1 且A B 0時 LC 1 LA 0 LB 0 3 根據題意 變換成與非形式 經過邏輯抽象 可列真值表 2 寫出邏輯表達式 1 由題意進行邏輯抽象 設快車用A表示 直快用B表示 慢車用C表示 1表示該列車要進出站 否則為0 數字邏輯與數字系統 湖南科技大學計算機科學與工程學院 4 畫出邏輯電路圖 4 1 4編碼器 Encoder 數字邏輯與數字系統 湖南科技大學計算機科學與工程學院 集成優先編碼器 8 3線優先編碼器74LS148 第四章組合邏輯電路 優先編碼器 真值表 4 1 4編碼器 Encoder 數字邏輯與數字系統 湖南科技大學計算機科學與工程學院 邏輯函數表達式 優先編碼器 數字邏輯與數字系統 湖南科技大學計算機科學與工程學院 使能輸入 邏輯圖 優先編碼器 74LS148 數字邏輯與數字系統 湖南科技大學計算機科學與工程學院 簡化邏輯符號 邏輯符號 國標符號 優先編碼器 數字邏輯與數字系統 湖南科技大學計算機科學與工程學院 輸入 低電平有效 編碼輸出端 使能輸入端 使能輸出端 擴展輸出端 引腳功能說明 優先編碼器 數字邏輯與數字系統 湖南科技大學計算機科學與工程學院 懸空 輸入信號 編碼輸出 優先編碼器 74LS148的應用 第四章組合邏輯電路 優先編碼器 數字邏輯與數字系統 湖南科技大學計算機科學與工程學院 將兩塊54LS148芯片級聯起來就可將輸入端擴展為16個 組成16線 4線優先編碼器 總輸出的最高位輸出 高電平有效 IN8 IN15有輸入 54LS148 1 以此類推 總的輸出標志 時編碼器工作 111 0 優先編碼器 數字邏輯與數字系統 湖南科技大學計算機科學與工程學院 第四章組合邏輯電路 4 1 5譯碼器 Decoder 譯碼 譯碼器的分類 唯一地址譯碼器 將一系列代碼轉換成與之對應的有效信號 二進制譯碼器二 十進制譯碼器顯示譯碼器 常見的唯一地址譯碼器 譯碼是編碼的逆過程 即將某個二進制碼翻譯成特定的信號 即電路的某種狀態 譯碼器 具有譯碼功能的邏輯電路稱為譯碼器 數字邏輯與數字系統 湖南科技大學計算機科學與工程學院 第四章組合邏輯電路 4 1 5譯碼器 Decoder 二進制譯碼器 譯碼輸入 n位二進制代碼 譯碼輸出 m位輸出信號m 2n 譯碼規則 對應輸入的一組二進制代碼有且僅有一個輸出端為有效電平 其余輸出端為相反電平 數字邏輯與數字系統 湖南科技大學計算機科學與工程學院 1 二進制譯碼器結構框圖 當使能輸入端EI為有效電平時 對應每一組輸入代碼 只有其中一個輸出端為有效電平 其余輸出端則為相反電平 n個輸入端 1個使能輸入端EI 2n個輸出端 二進制譯碼器 數字邏輯與數字系統 湖南科技大學計算機科學與工程學院 2 2線 4線譯碼器的邏輯電路 Y0 Y1 Y2 Y3 真值表 二進制譯碼器 數字邏輯與數字系統 湖南科技大學計算機科學與工程學院 74LS138集成譯碼器 3個輸入端 3個控制端 8個輸出端 3 3線 8線譯碼器的邏輯電路 74138集成譯碼器功表能 一個3線 8線譯碼器能產生三變量函數的全部最小項 數字邏輯與數字系統 湖南科技大學計算機科學與工程學院 如果將一邏輯函數的輸入變量加到譯碼器的譯碼輸入端 則譯碼輸出的每一個輸出端都對應一個邏輯函數的最小項 基于這一點用該器件能夠方便地實現三變量邏輯函數 74LS138集成譯碼器 數字邏輯與數字系統 湖南科技大學計算機科學與工程學院 74138工作條件 G1 1 G2A G2B 0 例1用一個3線 8線譯碼器實現函數 集成譯碼器74138的應用 實現邏輯函數 數字邏輯與數字系統 湖南科技大學計算機科學與工程學院 由總線來的數字信號輸送到不同的下級電路中去 集成譯碼器74138的應用 構成的數據分配器 數字邏輯與數字系統 湖南科技大學計算機科學與工程學院 數據分配器真值表如下表 數據分配器通常用譯碼器實現 數據分配器 集成譯碼器74138的應用 構成的數據分配器 當ABC 010時 數字邏輯與數字系統 湖南科技大學計算機科學與工程學院 74HC138譯碼器作為數據分配器時的功能表 集成譯碼器74138的應用 構成的數據分配器 數字邏輯與數字系統 湖南科技大學計算機科學與工程學院 4線 10線譯碼器74LS42 74LS42是一種二 十進制譯碼器 其輸入是4位BCD碼 輸出是10個高 低電平信號 其真值表如右表 數字邏輯與數字系統 湖南科技大學計算機科學與工程學院 74LS42是一種二 十進制譯碼器 其輸入是4位BCD碼 輸出是10個高 低電平信號 其邏輯圖如右圖 4線 10線譯碼器74LS42 數字邏輯與數字系統 湖南科技大學計算機科學與工程學院 b c d f e 顯示譯碼器 1 最常用的顯示器有 半導體發光二極管 熒光管顯示 液晶顯示和氣體放電顯示 等離子體顯示板 器 共陽極顯示器 共陰極顯示器 顯示器分段布局圖 a g 數字邏輯與數字系統 湖南科技大學計算機科學與工程學院 a b c d f g abcdefg 1111110 0110000 1101101 e 共陰極顯示器 顯示譯碼器 數字邏輯與數字系統 湖南科技大學計算機科學與工程學院 集成電路顯示譯碼器74LS48 邏輯圖 4個輸入端 3個控制端 7個輸出端 數字邏輯與數字系統 湖南科技大學計算機科學與工程學院 7448功能框圖 集成電路顯示譯碼器74LS48 顯示譯碼器 真值表 數字邏輯與數字系統 湖南科技大學計算機科學與工程學院 邏輯功能 滅燈輸入BI RBO 該控制端有時作為輸入 有時作為輸出 當BI RBO用作輸入且BI 0時 無論其他輸入端是什么電平 所有各段輸出a g為0 所以字形熄滅 故稱 消隱 動態滅零輸入RBI 當LT 1 RBI 0且輸入代碼DC