集成电子技术基础教程 第二篇第3章(5-1).ppt

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1、集成电子技术基础教程,2003 2004学年第1学期,自动化(控制系) 01010103班,第二篇 数字电路和系统,第三章 组合逻辑电路,第三章 组合逻辑电路,组合逻辑电路在任何时刻的输出状态（结果），只决定于该时刻的输入取值。一旦输入取值确定后，输出结果就可以确定。,电路可以是多个输入，多个输出；也可以是多输入单输出。可用逻辑函数关系式表示：,常见的组合逻辑电路很多：二进制数的四则运算电路、编码电路、译码电路、奇偶校验电路、数据分配器和数据选择器等。,2.3.1 编码器,2.3.2 译码器,2.3.3 数值比较器,2.3.4 二进制加法器,2.3.5 数据分配器和数据选择器,2.3.6 奇偶

2、校验器,2.3.7 用可编程逻辑器件设计组合逻辑电路,第三章 组合逻辑电路,2.3.1 编码器,编码器是将一个特定对象变换成一组二进制码的电路,一、基本编码器,例如，将八个开关量，分别编制成三位二进制码，称为8线3线编码器。电路由多发射极管和若干开关组成。,如当开关W5闭合时，T5管导电，其它管子截止，输出Y2Y1Y0=101; W3闭合时，T3导电，其它管子截止，输出Y2Y1Y0=011。,8线-3线编码器的真值表：,可见，编码器电路的基本结构是一个或门结构。,基本编码器的输入只能有一个对象有效,Y1位的或门结构,等效的二极管或门电路,组合电路的分析方法： （1）写出每一个输出的逻辑函数表达

3、式； （2）在给定各个变量的取值后，列出真值表； （3）最后确定电路的逻辑功能。,待编码的特定对象和输出的某一组代码之间为一一对应关系，但又不能同时输入二个或二个以上的特定对象，否则，会发生编码混乱。,二、中规模集成编码器,1. 二进制编码器,将2n个特定对象编制成n位二进制代码的一种组合逻辑电路。它在数字系统中应用的非常普遍，例如：4线-2线（4/2）编码器，8线-3线（8/3）编码器，16线-4线（16/4）编码器等。,2. 二十进制编码器,将十进制的09十个数字，用一组4位的二-十进制代码（BCD码）表示,3. 优先编码器,这种编码器允许同时输入二个或二个以上的输入信号，但编码器只对其中

4、优先权最高的待编码对象实施编码。编码对象的优先权高低可以在设计时预先规定。,BCD码优先编码器 74LS147,输入：W0、W1、W9代表十进制的十个数，“0”表示有输入，“1”表示无输入。 输出：Y3、Y2、Y1、Y0表示输出四位代码，并用反码表示。 优先权：采用大数优先的原则，即W9优先权最高，W0优先权最低。,根据逻辑功能列出真值表：,二-十进制优先编码器电路的设计,从真值表可以得到逻辑函数表达式：,由上述逻辑函数画出逻辑电路图：,组合逻辑电路的设计方法：,（1）根据题意或给定功能找出输入 和输出的逻辑变量,（2）列出真值表,（3）求出各个输出的最简“与-或”表 达式（通常用卡诺图法简化

5、）,（4）用规定的逻辑门画出整个逻辑 电路图,2.3.2 译码器,译码是编码的逆过程。即：将二进制代码所代表的特定对象还原出来的电路,一、二进制基本译码器,电路的输入是n位二进制代码，输出为2n 种特定对象。如2/4、3/8、4/16等译码器。,根据还原（翻译）对象的不同，分为二进制译码器（变量译码器）和二-十进制译码器（码制变换译码器、显示译码器）,以2线-4线译码电路为例：,是译码还是不译码的使能控制端。当 =0时，各输出逻辑函数式为：,给予使能控制端以及输入变量的各种取值后，可得到各输出的结果，以真值表方式表示,由上可知：一组代码和输出对象具有一一对应的关系，每一个输出的逻辑函数是一个最

6、小项（这一结论后面有用）。,译码器电路符号,真值表,二、中规模集成译码器,1. 集成二进制译码器,种类很多，主要有2/4，3/8，4/16等译码器,3线-8线译码器 74LS138,74LS138 真值表,双2线-4线译码器 74LS139,二进制译码器的扩展,例如采用分时的工作方式可将两片3线-8线译码器扩展为4线-16线译码器。,另一种方案是采用分级译码的方法，例如用3片双2线-4线译码器扩展为4线-16线译码器,2. 二-十进制译码器,将输入BCD码翻译成十进制数码的组合逻辑电路，所以，又称显示译码器（译码后的结果能用显示器显示出来）、码制变换译码器多种。,显示器简介,显示器分为点阵式和

7、分段式两种（也可按器件分为半导体和液晶两类）,点阵式显示器,要点亮某一个字形时，只要点亮这些字形的点就行。,一般由发光二极管等矩阵组成，常用于广告、车站等场合。,分段显示器,它可以是液晶分段式和半导体分段式（LED数码管）两种。,LED显示器,它由7段（不含小数点） 、8段（含小数点）两种，每一段就是一只发光二极管。又分为共阳极和共阴极结构。,共阳极,共阴极,要点亮某一段时，只需给该段加一个信号即可,共阳极,共阴极,显示字型时的基本笔划,分段式液晶显示器（LCD）,使用日益普遍,功耗极微,工作电压低（25V）,显示清晰、体积小、寿命长,缺点是响应速度慢（10200ms）,结构,电路符号,二-十

8、进制译码器设计举例,【例2.3.1】试用非门和或非门设计一个8421BCD码输入的驱动七段半导体数码管（共阴极）的二-十进制译码器。,解：由于显示器为七段半导体数码管，所以译码器的输出为七个输出，四位BCD 码输入，设计电路如下框图所示：,由于LED是共阴极，所以译码器输出应为高电平才能点亮某段发光二极管。可列出真值表：,二十进制译码器真值表,用卡诺图化简，得出七段的逻辑函数式，由于用或非门且驱动共阴极，所以用包围“0”格，求或与式的最简原函数。以a段为例：,同理可得其它各段的函数式,从逻辑式可以计算出需要或非门的个数，画出该设计电路如图所示：,74LS247集成译码器,A3A0是四位8421

9、BCD码输入端,YaYg是集电极开路门结构,为低电平输出,适用于七段共阳极数码管。,另外还有三个测试和控制端,LT灯测试控制端：低电平有效，LT=0时，不管A3 A0状态如何， YaYg输出都为低电平，共阳极七段数码都能点亮。不测试时，LT置“1”。,BI/RBO灭灯输入/灭零输出控制端： BI=0为灭灯输入，不管A3 A0状态如何， YaYg输出都为高电平，把共阳的七段数码管熄灭。作为灭零输出端用时，可以作为下一位的灭零输入。正常时应置高电平。,RBI灭零输入端： 用来将不必显示的零熄灭掉，它与RBO配合使用。如有一个8位数码显示，整数部分5位，小数部分3位，在显示16 . 8这个数字时将呈

10、现00016 . 800字样，如将前后多余零灭掉，则更加明了醒目。,灭零输入RBI和灭零输出RBO连接如图：,液晶显示器的驱动,液晶显示器LCD的驱动比LED显示器要复杂一些。因为液晶电极之间不允许长时间地加直流电压，否则电极会因电解而损坏。因此，液晶要求用交流电压驱动（直流分量应小于100mV）。,异或门驱动一段液晶,A为0时，液晶不显示； A为1时，液晶显示。,C306集成译码器,BCD码输入,驱动七段液晶显示,3. 译码器应用举例,由于译码器的每一个输出就是一个最小项，而任何一个输出函数都可以表示为最小项之和表达式。所以，译码器配上适当的逻辑门电路就可实现各种组合电路。,【例】试用3/8

11、译码器设计一个能判别四位二进制码中1的位数是奇数还是偶数的奇偶识别电路。可用与非和与或非两种门电路。,解：令四位二进制码为A3A2A1A0，输出YOD表示1的位数为奇数，YE表示为偶数。则卡诺图为：,图中1方格表示奇数，0格为偶数。所以结合1格得到YOD函数，结合0格得YE函数。,其电路如图所示：,2.3.3 数值比较器,数值比较器用来比较二个数据的大、小、是否相等，它经常用在逻辑判断，执行程序的跳转路经或执行何种操作等场合。分为串行比较器和并行比较器。,一、1位并行数值比较器,三个输出函数表达式为：,由函数式画出电路图：,二、多位数值比较器,多位数值比较器通常用“高位优先”的比较原则，如两个4位的数值比较器A和B，A=A3A2A1A0、B=B3B2B1B0，若A3B3，则AB；若A3B3，则AB；若高位相等时，按同样的原则比较次高位，如此进行，直到最低位比较完毕。,例：设计一个4位数码比较器，要求除比较本四位以外，在本四位相等时，还能比较低位的比较结果，以便能实现更多位的比较。框图如图所示：,解：列出真值表如下：,由真值表得出三个输出函数式如下：,由此画出电路图（基本框图）：,电路符号,用两个4位数值比较器实现8位数值比较的连接：,集成数值比较器：CC4585,数值比较器的级联：,END,