任务2-八路智力抢答器数码显示模块的分析与制作(共31页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上任务二 八路智力抢答器数码显示模块的分析与制作一、任务资讯学校、工厂和电视台等单位常举办各种智力竞赛，抢答记分器便成为必要设备之一。在各种竞赛中我们经常看到有抢答的环节，举办方多数采用让选手通过举答题板的方法判断选手的答题权，这在某种程度上会由于主持人的主观误断带来比赛的不公平性。为解决这个问题，我就此问题制作一个低成本但又能满足这些活动需要的八路智力抢答器。通过对本产品电路的分析与制作，来达到本课程主要学习内容的目的。八路智力抢答器的基本功能如下：1.抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0S7表示。8个按钮分别安装在每位选手的操作台上；2.设置一个抢答开始控制开关S，该开关由主持人控制；3.设置一个加1分和一个减1分按钮开关，该开关由主持人控制；4.抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，扬声器发出声响提示，并在主控台上用七段数码管上显示选手号码同时在相应选手席上有指示灯指示。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。抢答器总体方框图如图2-1所示：图2-1 抢答器总体方框图由图2-1可知，该抢答器安功能不同分为四个模块：数码显示模块、抢答主控模块、声音报警模块和抢答计分模块。本课程将按其不同功能分为四任务分别进行分析与制作，最后装配成为一个完整的抢答器产品。根据逻辑功能的不同特点可将数字电路分为两大类：一类是组合逻辑电路，另一类是时序逻辑电路。组合逻辑电路在逻辑功能上的共同特点是：任意时刻的输出状态仅取决于该时刻的输入状态，与电路原来的状态无关。组合逻辑电路应用十分广泛，如编码器、译码器、全加器、数据选择器等都是常用的组合逻辑电路。为了熟悉几种常用的组合逻辑电路的工作原理和使用方法，通过本任务制作一个八路抢答器数码显示模块，来掌握集成组合逻辑电路的原理、分析、设计和制作方法。(一)任务目标类别目 标知识目标1.能掌握组合逻辑电路的特点及分析方法、分析步骤；2.能分析出给定组合逻辑电路的逻辑功能；3.能按给定要求设计出较简单的组合逻辑电路；4.能理解并掌握集成显示译码电路的功能和工作原理；技能目标1.能查阅数字集成门电路资料的技术资料；2.能按要求识别、测试与选取数字集成门电路；3.能按要求完成数码显示模块的安装、调试与检测任务。职业素养1.能在团队内部和团队之间进行较好的沟通并能力协作完成团队的工作任务；2.养成严谨的学习态度，良好的职业道德；3.养成良好的质量、成本、安全、环保意识。(二)产品电路图根据图2-2给定的八路抢答器数码显示模块电路的结构和参数，制作一个数码管显示器。图2-2 八路智力抢答器数码显示模块电路原理图图2-3 组合逻辑电路框图(三)组合逻辑电路简介1.组合逻辑电路概念在任一时刻，如果逻辑电路的输出状态只取决于输入各状态的组合，而与电路原来的状态无关，则称该电路为组合逻辑电路。图2-3是组合逻辑电路框图，假设它有n个输入端，m个输出端，则可用下列逻辑函数描述。即描述一个组合逻辑电路逻辑功能的方法很多，通常有逻辑函数表达式、真值表、逻辑图、卡诺图、波形图五种。它们各有特点，既相互联系，也可以相互转换。2.组合逻辑电路的特点(1)从功能上看，组合逻辑电路的输出信号只取决于输入信号组合，与电路原来的状态无关，即组合逻辑电路没有记忆功能。(2)从电路结构上看，组合逻辑电路由逻辑门组成，只有输入到输出正向通路，没有输出到输入反馈通路。(3)门电路是组合逻辑电路的基本单元。3.组合逻辑电路的分类(1)按输出端数目可分为单输出电路和多输出电路。(2)按接电路的逻辑功能分为加法器、编码器、译码器、数据分配器、数据选择器等。(3)按集成度分为大规模集成电路、中规模集成电路、小规模集成电路，分别称为LSI、MSI、SSI。(4)按器件的极型可分为TTL型和CMOS型。(四)组合逻辑电路分析组合逻辑电路的分析是指已知逻辑电路图，找出组合逻辑电路的输入与输出关系，确定在什么样的输入取值组合下，对应的逻辑输出值有效，从而阐明组合逻辑电路的功能。1.组合逻辑电路的分析步骤(1)根据给定组合逻辑电路的逻辑图，从输入端开始，逐级推导出输出端的逻辑函数表达式；(2)化简输出函数表达式；(3)由输出函数表达式，列出它的真值表(该步骤依据具体情况而定)；(4)从逻辑函数表达式或真值表，概括出给定组合逻辑电路的逻辑功能。对于典型的组合逻辑电路可直接说出其功能，对于非典型的组合逻辑电路，应根据真值表中逻辑变量和逻辑函数的取值规律来说明，即指出输入为哪些状态时，输出为1或0。2.举例分析图2-4 例2-1 的逻辑图【例2-1】分析图2-4所示电路的逻辑功能。解：(1)写出逻辑函数表达式，即(2)化简逻辑函数表达式，即 (3)分析逻辑功能，从逻辑函数表达式中可以看出，该电路具有同或功能。(五)常用集成组合逻辑电路1.编码器所谓编码就是将具有特定含义的信息(如数字、文字、符号等)用二进制代码来表示的过程，实现编码功能的电路称为编码器。编码器的输入是被编信号，输出为二进制代码。按编码方式不同可分为普通编码器和优先编码器两大类。按输出代码的种类不同可分为二进制编码器、二一十进制编码器等。(1)二进制普通编码器。普通编码器对输入要求比较苛刻，任何时刻只允许一个输入信号有效，即输入信号之间是有约束的。用n位二进制代码对2n个信息进行编码的电路称为二进制编码器，如图2-5所示。图2-6所示的电路为由与非门及非门组成的3位二进制普通编码的逻辑图，它有7个编码输入端I1I7，有3个二进制代码输出端Y0Y2。图2-5 二进制编码器示意图 图2-6 3位二进制普通编码器由图2-6可写出编码器各输出端的逻辑函数表达式，即由上述逻辑函数表达式可列出该编码器的功能表,见表2-1。表2-1 3位二进制普通编码器功能表输 入输 出I1I2I3I4I5I6I7Y2Y1Y000000011110000010110000010010100010001000010000011010000001010000000010000000000根据3位二进制普通编码器的功能表对其逻辑功能说明如下。I1I7为7个输入端，输入高电平有效。高电平有效即输入信号为高电平时表示有编码请求；输入信号为低电平时，表示无编码请求。当I1I7全为低电平，即I1I7无编码请求时，输出Y2Y0全为低电平，此时相当于对I0进行编码。所以该编码器能为8个输入信号编码。Y2Y0为3个二进制代码输出端，输出高电平有效。3个二进制代码从高位到低位的顺序为Y2、Y1、Y0，输出为二进制码原码。任何时刻只允许对1个输入信号编码。此编码器任何时刻都不允许有两个或两个以上输入信号同时请求编码，否则输出将发生混乱，因此这种编码器的输入信号是相互排斥的。(2)优先编码器。优先编码器克服了普通编码器输入信号相互排斥的问题，它允许同时输入两个或两个以上编码信号。由于在设计优先编码器时已经预先对所有编码信号按优先顺序进行了排队，设置了优先级别，所以当输入端有多个编码请求时，编码器只对其中优先级别最高的输入信号进行编码，而不考虑其他优先级别比较低的输入信号。常用的优先编码集成器件有74LSl47、74LSl48等。图2-7给出了3位二进制优先编码器74LSl48的逻辑符号图、引脚排列图。由于它有8个编码信号输入端,3个二进制代码输出端，为此又把它叫做8线3线优先编码器。74LS148的功能见表2-2。a)逻辑符号 b)引脚图图2-7 优先编码器74LS148表中H表示高电平，L表示低电平，×表示任意电平。根据74LSl48的功能表对其逻辑功能说明如下。为8个编码输入端，低电平有效。优先级别最高，优先级别依次降低，优先级别最低。例如，在编码器工作时，若即有编码请求，无编码请求，编码器只对的输入信号进行编码，对应的输出代码为。为3个二进制代码输出端，低电平有效。3位二进制代码从高位到低位的排列为，且输出代码为二进制码的反码。表2-2 74LS148的功能表输 入输 出H××××××××HHHHHLHHHHHHHHHHHHLL×××××××LLLLLHL××××××LHLLHLHL×××××LHHLHLLHL××××LHHHLHHLHL×××LHHHHHLLLHL××LHHHHHHLHLHL×LHHHHHHHHLLHLLHHHHHHHHHHLH为选通输入端，低电平有效。当时，禁止编码器工作。此时，不管编码输入端有无编码请求，输出，此时，。当时，允许编码器工作。当所有的编码输入端无编码请求时，输出，此时，。当编码输入端有编码请求时，编码器按优先级别为优先权高的输入信号编码，输出为与被输入信号相对应的二进制代码，此时，。为选通输出端，为扩展输出端，用于扩展编码功能。74LSl48的功能表中出现的三种情况，可以用和的不同状态加以区分。2.译码器译码是编码的逆过程，即把编码的特定含义“翻译”过来。译码器是将代表特定信息的二进制代码翻译成对应的输出信号，以表示其原来含义的电路。译码器按其功能特点可以分为二进制译码器、二十进制译码器和显示译码器等。在这里主要讲解数字显示译码器。在各种数字系统中，常常需要将数字量以十进制数码直观地显示出来，供人们直接读取结果或监视数字系统的工作状况。因此，数字显示系统电路是许多数字设备中不可缺少的部分。数字显示电路通常由显示译码器和数字显示器两部分组成，下面分别对数码显示器和显示译码器的电路结构和工作原理进行简单介绍。(1)七段字符显示器。七段字符显示器是由发光二极管构成的，亦称半导体数码管。将条状发光二极管按照共阴极(负极)或共阳极(正极)的方法连接，组成“8”字，再把发光二极管的另一电极作为笔段电极，就构成了LED数码管。若按规定使某些笔段上的发光二极管发光，字符显示器就能显示从09之间的数字。半导体数码管结构如图2-8所示，图2-8(a)是共阳极七段数码管的原理图，图2-8(b)是共阴极七段发光数码管的原理图。LED数码管能在低电压、小电流条件下驱动发光，能与CMOS电路、TTL电路兼容；发光响应时间极短(0.1s)、高频特性好；单色性好，亮度高、体积小，重量轻；抗冲击性能好、寿命长，使用寿命在10万小时以上，甚至可达100万小时；成本低。因此它被广泛用做数字仪器仪表、数控装置、计算机的数字显示器件。共阳级七段数码管结构 共阴级七段数码管结构(a)共阳级七段数码管结构 (b) 共阴级七段数码管结构图2-8 半导体数码管显示原理公共端公共端公共端公共端 (2)集成七段显示译码器。CC4511为CMOS集成七段显示译码器，具有锁存译码驱动功能。其引脚名称如图2-9所示，为灯测试端，为灯熄灭端，为锁存使能端。七段显示译码器CC4511的真值表见表2-3。当(低电平有效)时，所有字段发光，实现灯测试功能；当， (低电平有效)时，所有字段熄灭，实现消隐功能；当和均为高电平时，CC4511实现BCD译码显示功能，此时，锁存使能端LE信号决定译码显示内容；当LE=0时，显示该时刻输入的BCD码相对应的字符，但只能显示字符“0”“9”；当LE=l时，显示LE上跳时锁存入CC4511内部锁存器的BCD码字符。图2-9 CC4511逻辑符号及引脚图表2-3 CC4511的真值表输 入输 出显示LEDCBAabcdefg011000011111100011000101100001011001011011012011001111110013011010001100114011010110110115011011000111116011011111100007011100011111118011100111100119××0××××11111118×01××××0000000空白111××××其它输出见利用CC4511的锁存功能，多个七段译码器可以实现数据线共享，能直接驱动数码管发光。集成显示译码器还有很多型号，常用的集成显示译码器见表2-4。表2-4 常用的集成显示译码器型 号功 能 说 明备 注74LS46BCD-七段译码/驱动器输出低电平有效74LS47BCD-七段译码/驱动器输出低电平有效74LS48BCD-七段译码器/内部上拉输出驱动输出高电平有效74LS247BCD-七段15V输出译码/驱动器输出低电平有效74LS248BCD-七段译码/升压输出驱动器输出高电平有效74LS249BCD-七段译码/开路输出驱动器输出高电平有效CC4511BCD锁存，七段译码，驱动器输出高电平有效CC4513BCD锁存，七段译码，驱动器（消隐）输出高电平有效二、任务决策(一)电路工作原理1.工作任务电路整体结构图数码显示器制作电路原理图如图2-10所示。图2-10 数码显示器制作电路原理图2.电路分析该部分由编码电路、反相电路和译码显示电路三部分组成。(1)编码电路编码电路由优先编码器74LSl48、电路逻辑电平开关S0S7、限流电阻组成。优先编码器74LSl48中，74表示国际通用74系列，L表示低功耗，S表示肖特基型管(高速型)，148表示产品序号。在优先编码器74LSl48中，的优先级别最高，的最低。(2)反相电路IC2是集成反相器，可以是74LS04等芯片，其作用是将优先编码器74LSl48输出的二进制反码转换成二进制码。(3)译码显示电路译码显示电路由驱动器CC4511、限流电阻以及LED数码管CL5161AS组成。例如，有效(为低电平)时，74LSl48的输出为5的二进制反码，即，则经反相器后输出为101，再经CC4511译码和驱动后，LED数码管显示数字“5”。(二)电路主要技术参数与要求1.特性指标输入电压：+5V；输入电流：30mA。2.质量指标数码管LED应能按照设定的编码显示，无跳变、无叠字、无缺笔画等现象，显示亮度应均匀。逻辑电平开关应操作灵活，接触可靠。芯片74LSl48、反相器、译码器CC4511能正常工作。三、任务计划(一)电路元器件参数及功能数码显示器制作电路中元器件的参数及功能见表2-5。表2-5 数码显示器制作电路中元器件的参数及功能序号元器件代号元器件名称型号及参数功能备注1IC1优先编码器74LS148编码2IC2六非门74LS04二进制码取反3IC3显示译码器CC4511译码4LEDLED数码管CL-5161AS数字显示共阴极数码管5R0R7电阻10K-1/4W限流6R8R14电阻510-1/4W限流7JT10插座10P信号连接 (二)电路装配准备1.制作工具与仪器设备(1)电路焊接工具：电烙铁(2035W)、烙铁架、焊锡丝、松香。(2)机加工工具：剪刀、剥线钳、尖嘴钳、平口钳、螺丝刀、套筒扳手、镊子、电钻。(3)测试仪器仪表：万用表、示波器、逻辑测试笔。2.电路整体安装方案设计电路整体安装方案设计如图2-11所示。图2-11 电路整体安装方案3.电路装配线路板设计(1)电路装配线路板设计如图2-12所示。由于抢答信号是来自抢模块，因此该显示模块上不安装按钮开关，而是预留出接口JT9。图2-12 电路装配线路板设计图(2)电路装配线路板图设计说明。本装配线路板图为采用Protel 99设计软件绘制，是从元器件面向下看的透明装配线路板图，在装配是要注意各个元器件的方向，不能反接。四、任务实施图2-13 LED数码管的常见外形(一)元器件检测1.逻辑电平开关、电阻的检测。逻辑电平开关、电阻的检测均已经在模拟电子技术课程中有详细的介绍，在这里就不逐一介绍了。2.共阴数码管检测。LED数码管的常见外形如图2-13所示。检测方法一般有以下三种，现在分别介绍如下。(1)用3V干电池检测LED数码管外观要求颜色均匀、无局部变色及无气泡等，在业余条件下可用干电池进行检测，如图2-14所示。以共阴极数码管为例介绍检测方法，将3V干电池负极引出线固定接触在LED数码管的公共阴极上，电池正极引出线依次移动接触笔画的正极。这一根引出线接触到某一笔画的正极时，对应笔画就应显示出来。用这种简单的方法可以检测出数码管是否有断笔(某笔画不能显示)和连笔(某些笔画连在一起)，并且可相对比较出不同的笔画发光的强弱性能。若检测共阳极数码管，只需将电池正负极引出线对调一下，方法同上。(2)用万用表检测数码管的检测既可以用指针式万用表检测，也可以用数字式万用表检测，如图2-15所示。例如，用数字式万用表检测共阴数码管时，旋到电阻挡，黑表笔(-)接公共端，红表笔(+)依次接各个段码，查看各个笔段是否亮。用指针式万用表旋到电阻挡，红表笔(-)接公共端，黑表笔(+)依次接各个段码。若检测共阳极数码管，将红黑表笔对调即可。图2-14 用干电池检测LED数码管 图2-15 用万用表检测共阴数码管(3)用数字万用表的hFE插口检测利用数字万用表的hFE插口能够方便地检查LED数码管的发光情况。选择NPN挡时，C孔带正电，E孔带负电。例如，检测CL-516lAS型共阴极LED数码管时，从E孔插入一根单股细导线，导线引出端接一极(第脚与第脚在内部连通，可任选一个作为-)；再从C孔引出一根导线依次接触各笔段。若按图2-16(a)所示电路，将第、脚短路后再与C孔引出线接通，则显示数字“2”。把ag段全部接C孔引出线，显示数字“8”，如图2-16(b)所示。图2-16 用hFE档检测LED共阴极数码管对型号不明、又无引脚排列图的LED)数码管，用数字万用表的hFE挡可完成下述的测试工作：l 判定数码管的结构形式(共阴极或共阳极)；l 识别引脚；l 检测全亮笔段。预先可假定某个电极为公共极，然后根据笔段发光或不发光加以验证。当笔段电极接反或公共极判断错误时，该笔段就不能发光。(4)数码管使用注意事项说明l 数码管表面不要用手触摸，不要用手触摸引脚；l 焊接温度为260，焊接时间为5s；l 表面有保护膜的产品，可以在使用前将保护膜撕下来。3.优先二进制编码器74LSl48的检测图2-17 74LS04引脚图74LSl48的引脚排列如图2-7所示，逻辑功能见表2-2。采用逻辑电平检测集成编码器，检测方法如下：将所有的输入端分别接数字电路实验箱的电平开关，所有的输出端分别接实验箱的LED显示器，按逻辑功能表接入相应的输入信号，验证其输出是否符合表2-2。4.显示译码器CC4511的检测CC4511的引脚排列如图2-9所示，逻辑功能见表2-3，其检测方法同编码器的检测方法，也可将输出直接接数码管，直接测试其逻辑功能。5.反相器的检测集成反相器有很多，例如六反相器74LS04，它的引脚排列如图2-17所示，其六个非门完全独立，本例中使用四个非门，可选择其中任意四个非门，检测方法可用数字电路实验箱进行测试。(二)电路调试将检验合格的元器件按图2-12所示的实验电路安装在万用电路板或者印制板上。调试步骤如下。仔细检查、核对电路与元器件，确认无误后加入规定的+5V直流电压；通电后，虽然编码器输出，由于此时，经反相后为低电平，即，CC45ll具有灭零功能，所以此时数码管无显示；由于显示模块上没有安装按钮开关，因此调试时，可以用镊子或金属导线将相应输入端对地短接来取代按钮开关，当短接其中的一个或几个输入端时，则数码管将按编码器的优先级别显示相应的数字。例如，同时短接1、5、8号输入端时，则数码管将显示数字“7”。(四)故障分析与排除当电路不能完成预期的逻辑功能时，就称电路有故障，产生故障的原因大致可以归纳以下四个方面：操作不当(如布线错误等)、设计不当、元器件使用不当或功能不正常，以及仪器(主要指数字电路实验箱)出现故障。在检查所有元器件(编码器、译码器、数码管等)都完好的情况下，将元器件焊接在电路板上，验证其功能，若电路不能正常工作，则需要检查故障，通常有以下几种故障：l 通电后，按下逻辑电平开关，数码管没有任何显示；l 通电后，按下逻辑电平开关，数码管的显示不对；l 通电后，按下逻辑电平开关，数码管的显示不稳定。其他故障现象这里就不一一列举了。一般从以下几点查找电路故障的原因(由于前提是元器件都是好的，那么电路肯定有问题)：(1)查电源：可能是电源和地的原因，电源和地一定不能短路，并且检查电源是否为标准的+5V，每个芯片的电源是否接上，各个接地点是否可靠接地。(2)查JT9：若电源没有问题，查看JT9中各输入脚未对地短接时，应该输入TTL高电平l，各输入脚对地短接时应该输入TTL低电平“0”，倘若不是，则电阻R0R7接错。(3)查74LSl48：前步无误后，逐个对地短接输入脚，查看编码器的输出是否正确。比如短接1号引脚 ，则应只有74LSl48的输入端只有为低电平，应该为高电平，输出应该均为高电平，倘若不符合真值表，则查看芯片的连接是否有误，焊接是否合格，或者用一个好的74LSl48来替代等方法确定故障点。(4)查反相器IC2：前面检查无误后，改变对应74LSl48的输出端的电平来查看反相器能否正常反相工作。(5)查CC451l：用改变反相器的输入，送给CC4511，查看数码管的显示是否正确。倘若不正确，依据CC4511的真值表查看CC4511，并且是否与数码管正确连接。(6)查焊接故障：包括电路虚焊、错焊、漏焊等。虚焊：虚焊表现为焊点质量非常差，是所有故障中最难查找的，表现为电路有时正常，有时不正常，这个时候需要用电烙铁逐个修补那些焊得不好的焊点。错焊：错焊包括电路短路、断路以及焊接错误等，通常电路表现为不正常工作，可以依据电路图逐步找到故障点。漏焊：这时电路也表现为不正常工作，可以依据电路图查看哪条线路漏焊，补焊即可。总之，检查故障需要依据电路工作原理一步一步发现问题所在，耐心细致地找到问题症结所在。需要强调的是，经验对于故障检查是大有帮助的，但只要充分掌握基本理论和原理，就不难用逻辑思维的方法较好地判断和排除故障。五、任务检查本任务的考评点、各考评点在本任务中所占分值比、各考评点的评价方式、各考评点评价标准见表2-6。表2-6 八路智力抢答器数码显示模块的分析与制作评价表序号考评点分值考核方式评 价 标 准评价得分评价内容优秀良好及格不及格一任务资讯20教师评价(80%)+互评(20%)1.能掌握组合逻辑电路的特点及分析方法、分析步骤；2.能分析出给定组合逻辑电路的逻辑功能；3.能按给定要求设计出较简单的组合逻辑电路；2016126二任务决策10教师评价(80%)+互评(20%)1.能理解并正确分析产品电路的功能和工作原理； 2.能理解产品电路的主要技术参数。10863三任务计划10教师评价(50%)+互评(50%)1.能掌握电路元器件参数及功能；2.能按要求合理选择元器件；3.能制订详细的安装制作流程，合理设计安装布线图或印刷电路图。10863四任务实施20教师评价(30%)+自评(20)+互评(50%)1.能正确识别、检测与筛选元器件；2.元器件布局合理，焊接质量可靠，焊点规范、一致性好；3.能正确使用检测仪表，能分析测试数据。2016126五电路调试与故障检修20教师评价(50%)+互评(50%)1.电路调试过程思路清晰，测试数据记录正确，并能提出一些新的建议；2.能根据电路工作原理，利用仪表正确检测判断出故障部位并排除故障。2016126六职业素养20教师评价(30%)+自评(20%)+ 互评(50%)1.工作积极主动、精益求精，不怕苦、不怕累、不怕难；2.遵守工作纪律，服从工作安排；3.能虚心请教与热心帮助同学，能主动、大方、准确地表达自己的观点与意愿；4.遵守安全操作规程、爱惜器材与测量仪器仪表，节约焊接材料，不乱扔垃圾，积极主动打扫卫生。2016126合 计 得 分六、任务评价(一)任务总结组合逻辑电路的应用极为广泛，其特点是接收二进制代码输入并产生新的二进制代码输出，任意时刻的逻辑输出仅由当前的逻辑输入状态决定。输入、输出逻辑关系遵循逻辑函数的运算法则。组合逻辑电路的分析是根据已知组合逻辑电路图，写出输出函数的最简逻辑表达式，列出真值表，分析逻辑功能，而组合逻辑电路的设计则是分析的逆过程。常用组合逻辑电路有加法器、译码器、编码器、数据选择器等，TTL系列和COMS系列的中规模集成电路中都有包含这些功能的产品，可按需要选用。由于组合逻辑电路的应用广泛性和系列产品的多样性，熟悉一些常用组合逻辑电路的功能、结构特点及工作原理是十分必要的，这对于正确、合理使用这些集成电路是十分有用的。所谓编码是用若干位二进制代码来表示某种信息的过程，完成这一功能的电路称为编码器，常用的编码器有二进制编码器和二一十进制编码器等。译码是编码的逆过程，是将输入的一组二进制代码译成与之对应的信号输出。译码器是完成这一功能的电路，有通用译码器和显示译码器。半加器是只进行两个同位的二进制数相加，而不考虑低位向该位进位的加法器，全加器则是能完成两个同位的二进制数及低位进位的加法器。数据选择器常常用MUX表示，具有从一组多路输入数据中选取其中一个数据传送到它的输出端的功能(二)知识拓展与提高1.组合逻辑电路的设计方法组合逻辑电路的设计是组合逻辑电路分析的逆过程，即最终画出满足功能要求的最简逻辑电路图。所谓“最简”，就是指电路所用的器件数最少，器件种类最少，器件间的连线也最少。(1)组合逻辑电路的设计步骤。进行逻辑抽象：将给定的实际逻辑问题通过抽象用一个逻辑函数表达式来描述。其具体方法为：l 分析事件的因果关系，确定输入变量和输出变量，并对输入变量和输出变量进行逻辑赋值。通常把引起事件的原因作为输入变量，而把事件的结果作为输出变量，并用逻辑0、逻辑1分别代表输入变量和输出变量的两种不同状态。这里的逻辑0、逻辑1的具体含义是人为规定的。l 根据给定的实际逻辑问题中的因果关系列出真值表。l 根据真值表写出逻辑函数表达式。至此便将一个实际的逻辑问题抽象成一个逻辑函数表达式。选择器件种类。根据对电路的具体要求和器件资源情况决定采用哪些类型的器件。对逻辑函数表达式进行化简或进行适当的变形。对逻辑函数进行化简得到最简的函数表达式，若对所用器件的种类有所限制，还需将最简逻辑函数表达式变换成与器件种类相适应的形式。根据化简或变换后的逻辑函数表达式画出逻辑图。(2)设计举例。【例2-2】设计一个三人表决电路。要求当三个人中有两个或三个表示同意，则表决通过，否则不通过，用与非门实现。解：(1)进行逻辑抽象。确定输入变量和输出变量，并赋值。分析命题，设三个人为输入变量，分别用A、B、C表示，且为l时表示同意，为0时表示不同意。表决的结果为输出变量，用Y表示，且为l时表示通过，为0时表示不通过。根据命题列真值表，见表2-7。表2-7 例2-2 真值表输 入输 出ABCY00000010010001111000101111011111根据真值表写出逻辑函数表达式，有(2)选定逻辑器件，用与非门集成器件。 1111ABC00 01 11 1001(3)化简、变换逻辑函数，即(4)根据逻辑函数表达式画出逻辑图，如图2-18所示。图2-18 例2-2逻辑图图2-19 二进制译码器示意图2.其他译码器介绍(1)二进制译码器二进制译码器是指将输入n位二进制码还原成2n个输出信号，如图2-19所示。通常有2线4线译码器、3线8线译码器、4线16线译码器等型号。2线4线译码器。通用译码器给定一组(二进制或BCD)输入就有一个对应输出(高电平或低电平有效)，用于表明该输入状态。一般来说，每一个输出函数都是一个逻辑最小项。表2-8给出了2位二进制通用译码器的真值表，其输出函数为如下，从而得到逻辑图如图2-20所示。表 2-8 2线4线译码器真值表A1 A0Y0 Y1 Y2 Y30 01 0 0 00 10 1 0 01 00 0 1 01 10 0 0 1图2-20 2线-4线译码器逻辑图表2-9 74LS139真值表A1 A0Y0 Y1 Y2 Y31× ×1 1 1 100 00 1 1 10 11 0 1 11 01 1 0 11 11 1 1 0集成2线4线译码器74LSl39，集成了两个2线4线译码器，它们共用电源和地。功能如图2-21所示，真值表见表2-9。使能端低电平有效，A、B为二个输入信号，高电平有效。Y0、Y1、Y2、Y3为四个输出信号，低电平有效。图2-21 74LS139引出端功能图集成3线8线译码器741LSl38。集成3线线译码器74LS138除了3线到8线的基本译码输入端和输出端外，为便于扩展成更多位的译码电路和实现数据分配功能，74LS138还有三个输入使能端，。74LS138真值表和引脚排列图分别见表2-10和图2-22(b)。表2-10 译码器74LS138真值表EN1A2A1A00×××××11111111×1××××11111111××1×××111111111000001111111010000111111101100010111110111000111111011110010011101111100101110111111001101011111110011101111111