组合逻辑电路()幻灯片.ppt

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1、组合逻辑电路()第1页，共24页，编辑于2022年，星期一4.3 编码器编码器为了区分一系列不同的事物，将其中的每个事物用一个为了区分一系列不同的事物，将其中的每个事物用一个二值代码表示，这就是编码。其目的是为了便于运算或二值代码表示，这就是编码。其目的是为了便于运算或处理、易于保密或识别等。例如在座各位同学的学号。处理、易于保密或识别等。例如在座各位同学的学号。实现编码的数字电路称为编码器实现编码的数字电路称为编码器(Encoder)。编码器是组合逻辑电路中的一种类型，虽然可以由逻辑编码器是组合逻辑电路中的一种类型，虽然可以由逻辑门构成，但已有中规模集成电路芯片。门构成，但已有中规模集成电路

2、芯片。第2页，共24页，编辑于2022年，星期一4.3 编码器编码器编码器的逻辑功能是把输入的每一个高、低电平信号编编码器的逻辑功能是把输入的每一个高、低电平信号编成一组对应的代码。成一组对应的代码。针对二进制编码的组合电路称为二进制编码器。针对二进制编码的组合电路称为二进制编码器。而对十进制数进行编码时常用而对十进制数进行编码时常用BCD码，与之相应的编码，与之相应的编码器称为二码器称为二-十进制编码器。十进制编码器。普通编码器：任何时刻只允许输入一个编码信号，输入有普通编码器：任何时刻只允许输入一个编码信号，输入有约束。约束。优先编码器：允许多个输入同时出现，但只对优先优先编码器：允许多个

3、输入同时出现，但只对优先级最高的信号进行编码。级最高的信号进行编码。第3页，共24页，编辑于2022年，星期一4.3 编码器编码器二进制编码器是编码器中常二进制编码器是编码器中常见的一种，由于见的一种，由于n位二进制位二进制代码有代码有2n个取值组合，可个取值组合，可以表示以表示2n种信息，因此二进种信息，因此二进制编码器的输入信号个数制编码器的输入信号个数N与输出二进制数位数与输出二进制数位数n的关的关系满足系满足N2n，故通常编码，故通常编码器的输入端比输出端个数多。器的输入端比输出端个数多。第4页，共24页，编辑于2022年，星期一4.3 编码器编码器普通普通编码器在编码过程中要求在任何

4、时刻编码器在编码过程中要求在任何时刻只能对一个输入信号进行编码，否则输出只能对一个输入信号进行编码，否则输出将发生混乱。将发生混乱。编码器的输出代码可以是原码形式，也可编码器的输出代码可以是原码形式，也可以是反码形式，原码指的是与十进制数数以是反码形式，原码指的是与十进制数数值对应的二进制码，而把原码各位值取反值对应的二进制码，而把原码各位值取反得到的码称为反码。得到的码称为反码。第5页，共24页，编辑于2022年，星期一【例【例4-4】A0 A1A2A3A4A5A6A7Y2Y1Y010000000000010000000010010000001000010000011000010001000

5、00001001010000001011000000001111第6页，共24页，编辑于2022年，星期一【例【例4-4】试用小规模集成电路设计一个输入为低电试用小规模集成电路设计一个输入为低电平有效、输出为反码的平有效、输出为反码的3位二进制编码器。位二进制编码器。解：解：3位二进制编码器可以有位二进制编码器可以有8个输入信号。个输入信号。设设A0，A1，A7分别为低电平有效的分别为低电平有效的8个输入信号；个输入信号；Y0、Y1和和Y2为为3位输出代码，位输出代码，其构成的编码表示为其构成的编码表示为Y2 Y1 Y0。根据题意列出真值表如表根据题意列出真值表如表4-3所示。所示。第7页，共

6、24页，编辑于2022年，星期一【例【例4-4】A0 A1A2A3A4A5A6A7Y2Y1Y00111111111110111111110110111111011110111110011110111011111110110101111110100111111110000例例4-4的真值表的真值表第8页，共24页，编辑于2022年，星期一【例【例4-4】由编码真值表可知，在由编码真值表可知，在A0 A7 的的8个输入编码信号中，在同个输入编码信号中，在同一个时刻只能对一个请求的信号进行编码，否则输出的二进一个时刻只能对一个请求的信号进行编码，否则输出的二进制代码会发生混乱，即制代码会发生混乱，即

7、A0 A7是相互排斥的。故输出函数为取是相互排斥的。故输出函数为取值为值为1的对应输入变量的逻辑值为的对应输入变量的逻辑值为0。由真值表写出输出函数表达式为由真值表写出输出函数表达式为 Y0=(A0)+(A2)+(A4)+(A6)=(A0 A2 A4 A6)Y1=(A0)+(A1)+(A4)+(A5)=(A0 A1 A4 A5)Y2=(A0)+(A1)+(A2)+(A3)=(A0 A1 A2 A3)由与非门组成的由与非门组成的3位二进制编码器的逻辑电路图如图所示。位二进制编码器的逻辑电路图如图所示。第9页，共24页，编辑于2022年，星期一【例【例4-4】由与非门组成的由与非门组成的3位二进制

8、编码器的逻辑电路图如位二进制编码器的逻辑电路图如图所示。图所示。Y2Y1Y0A1A2 A3 A4A5A6A7A0第10页，共24页，编辑于2022年，星期一4.3.2 二进制优先编码器二进制优先编码器优先编码器（优先编码器（Priority Encoder）电路中，）电路中，允许在多个输入端同时输入有效编码信号，允许在多个输入端同时输入有效编码信号，但电路根据规定好的优先顺序，只选择其但电路根据规定好的优先顺序，只选择其中优先级别最高的有效输入信号进行编码。中优先级别最高的有效输入信号进行编码。这种编码器广泛应用于计算机系统中的中这种编码器广泛应用于计算机系统中的中断请求和数字控制的排队逻辑电

9、路中。断请求和数字控制的排队逻辑电路中。第11页，共24页，编辑于2022年，星期一4.3.2 二进制优先编码器二进制优先编码器如图如图4-10为为4线线-2线优先编码线优先编码器。器。4个输入端个输入端A0A3，其中，其中A3具有最高优先级别，具有最高优先级别，A0的的优先级最低；若存在多个有优先级最低；若存在多个有效输入，则输出效输入，则输出Y1、Y0为最高为最高优先级有效输入的编码；输优先级有效输入的编码；输出使能出使能EO为一标志信号，当为一标志信号，当没有有效输入时，没有有效输入时，EO输出为输出为低电平。低电平。图图4-10 4线线-2线优先编线优先编码器框图码器框图第12页，共2

10、4页，编辑于2022年，星期一4.3.2 二进制优先编码器二进制优先编码器4线线-2线优先编码器的线优先编码器的真值表如表真值表如表4-4所示。所示。A3 A2 A1 A0Y1 Y0 EO 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1图图4-10 4线线-2线优先编线优先编码器框图码器框图第13页，共24页，编辑于2022年，星期一4.3.2 二进制优先编码器二进制优先编码器中规模集成芯片中规模集成芯片74HC148是具有使能输是具有使能输入和使能输出功能的入和使能输出功能的8线线-3线优先编码器。线优先编码器。其输入为低电

11、平有效，其输入为低电平有效，输出编码为反码形式。输出编码为反码形式。图图4-11为为74HC148的引脚的引脚排列图。排列图。图图4-11 74HC148的引脚图的引脚图第14页，共24页，编辑于2022年，星期一74HC148的真值表的真值表输入输入输出输出EIA0A1A2A3A4A5A6A7Y2Y1Y0GSEO11111101111111111110000000100100101001101001001110110100111110001001111110101001111111100100111111111101第15页，共24页，编辑于2022年，星期一第16页，共24页，编辑于202

12、2年，星期一74HC148的应用的应用编码器的扩展：编码器的扩展：用两片用两片7414874148优先编码器串行扩展实现的优先编码器串行扩展实现的1616线线4 4线优先编码器线优先编码器第17页，共24页，编辑于2022年，星期一【例【例4-5】某医院有某医院有4间病房，分别是一、二、三、四号病室，每室间病房，分别是一、二、三、四号病室，每室设有一个呼叫按钮，同时在护士值班室对应地装有一、二、设有一个呼叫按钮，同时在护士值班室对应地装有一、二、三、四号三、四号4个指示灯。个指示灯。假设这假设这4个病室有轻重缓急之分，一号病室最优先，其次个病室有轻重缓急之分，一号病室最优先，其次为二号病室，四

13、号病室最后。为二号病室，四号病室最后。试用试用74HC148及必要的门电路设计满足上述控制要求及必要的门电路设计满足上述控制要求的逻辑电路，给出控制的逻辑电路，给出控制4个指示灯状态的高、低电平个指示灯状态的高、低电平信号。信号。第18页，共24页，编辑于2022年，星期一【例【例4-5】解：由命题可知，逻辑电路有解：由命题可知，逻辑电路有4个输入变量，个输入变量，4个输出函个输出函数。数。假设假设4个输入变量个输入变量I0 、I1 、I2 和和I3 分别对应一、二、分别对应一、二、三、四号病室的呼叫按钮电平，且规定三、四号病室的呼叫按钮电平，且规定0代表按钮被代表按钮被按下，按下，1表示没被

14、按下；表示没被按下；4个输出函数个输出函数F0、F1、F2和和F3分别对应一、二、三、四号指示灯的信号，且规定灯亮分别对应一、二、三、四号指示灯的信号，且规定灯亮用用1表示，灯灭用表示，灯灭用0表示。表示。第19页，共24页，编辑于2022年，星期一【例【例4-5】解：将解：将I0、I1、I2和和I3分别对应接到分别对应接到74HC148的的A3A0端，端，74HC148的编码结果由的编码结果由Y2Y1Y0端组合输出，由于端组合输出，由于Y2不变，只不变，只列出列出Y1Y0的编码输出与的编码输出与F0、F1、F2和和F3的真值表。的真值表。Y1 Y0 F0 F1 F2 F3 0 0 0 1 1

15、 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1例例4-5的逻辑电路图的逻辑电路图第20页，共24页，编辑于2022年，星期一4.3.3 二二-十进制优先编码器十进制优先编码器二二-十进制编码器是将代表十进制数的十进制编码器是将代表十进制数的10个个输入信号分别变成对应的输入信号分别变成对应的BCD代码输出的代码输出的电路。电路。图图4-13 74HC147的引脚图的引脚图第21页，共24页，编辑于2022年，星期一4.3.3 二二-十进制优先编码器十进制优先编码器表表4-7 74HC147的真值表的真值表输入输入输出输出A1A2A3A4A5A6A7A8A9Y3Y2

16、Y1Y01111111111111001100101110111000011110010111110100111111011011111111000111111111010111111111110第22页，共24页，编辑于2022年，星期一4.3.3 二二-十进制优先编码器十进制优先编码器74HC147允许同时有多个输入端送入编码信允许同时有多个输入端送入编码信号，且只对优先级最高输入的进行编码，其号，且只对优先级最高输入的进行编码，其中中A9优先级最高，之后依次降低。编码输优先级最高，之后依次降低。编码输入信号为低电平有效，编码输出为反码形式。入信号为低电平有效，编码输出为反码形式。当当A1 A9各输入均为高电平的无效编码信各输入均为高电平的无效编码信号时，输出号时，输出Y3Y2Y1Y0均为均为1，恰好是对，恰好是对A0的编码，故的编码，故74HC147中省去了中省去了A0输入线。输入线。第23页，共24页，编辑于2022年，星期一补充习题补充习题8线线3线优先编码器线优先编码器74HC148和与非门构成和与非门构成的电路如图所示。的电路如图所示。试说明该电路的逻辑功试说明该电路的逻辑功能。能。第24页，共24页，编辑于2022年，星期一