第三章:组合逻辑电路(第二节.pptx
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1、3.23.4 中规模集成组合电路中规模集成组合电路中规模集成电路中规模集成电路(MSI)加法器(全加器)加法器(全加器)数值比较器数值比较器编码器编码器译码器译码器数据选择器数据选择器 数据分配器数据分配器第1页/共85页3.2.1 加法器加法器一、半加器:一、半加器:(Half Adder)1.1.半加半加:两个:两个 1 1 位二进制数相加不考虑低位进位。位二进制数相加不考虑低位进位。2.2.表达式:表达式:3.3.逻辑图及符号:逻辑图及符号:4.集成芯片:集成芯片:COSiAiBiCi第2页/共85页二二.全加器:(全加器:(Full Adder)1.1.全加:全加:两个两个 1 1 位
2、二进制数相加,考虑低位进位。位二进制数相加,考虑低位进位。2.2.表达式:表达式:3.3.逻辑图及符号:逻辑图及符号:(a)(a)用用与门与门、或门或门和和非门非门实现实现(b)(b)用用与或非门与或非门和和非门非门实现实现COC ISiAiBiCi-1Ci国标符号国标符号第3页/共85页&1111AiSiCiBiCi-11用用与门与门、或门或门和和非门非门实现实现第4页/共85页用用与或非门与或非门和和非门非门实现实现&1&1111CiSiAiBiCi-1用卡诺图求出非,然后再取非。用卡诺图求出非,然后再取非。第5页/共85页1 2 3 4 5 6 714 13 12 11 10 9 8C6
3、61C661VDD 2Ai2Bi 2Ci-1 1Ci 1Si 2Si 1Ci-1 2Ci 1Ai1Bi VSS 74LS18374LS183VCC 2Ai2Bi 2Ci-1 2Ci 2Si VCC 2A 2B 2CIn 2COn+1 2F1A1B 1CIn1FGND1Ai1Bi1Ci-11Si地1Ci1COn+1 4.4.集成全加器:集成全加器:TTL:74LS183CMOS:C661思考:思考:如何用这个芯片组成两位的加法器如何用这个芯片组成两位的加法器第6页/共85页三、多位加法器三、多位加法器(Adder)实现多位二进制数相加的电路实现多位二进制数相加的电路串行进位加法器串行进位加法器并
4、行进位加法器并行进位加法器加法器加法器第7页/共85页1.4 1.4 位串行进位加法器位串行进位加法器C0S0B0A0C0-1COS SCIC1S1B1A1COS SCIC2S2B2A2COS SCIC3S3B3A3COS SCI特点:电路简单,连接方便速度低特点:电路简单,连接方便速度低 第8页/共85页2.2.超前进位加法器超前进位加法器 作加法运算时,总进位信号由输入二进制数直接作加法运算时,总进位信号由输入二进制数直接产生。产生。超前进位电路 S3 S2 S1 S0C3A3B3A2B2A1B1A0B0C0-1CICICICI74LS182特点:电路比较复杂,但速度较快特点:电路比较复杂
5、,但速度较快第9页/共85页3.3.集成加法器芯片:集成加法器芯片:TTL:74LS283CMOS:CC4008P155 图3.2.7第10页/共85页三、全加器的应用三、全加器的应用 例例 1 试用全加器构成二进制减法器。(AB0)如果AB均为正数,而且:A原 -B原 C原那么:当 AB时:A补 +(-B)补 C补原理:第11页/共85页图图 4 18 全加器实现二进制减法电路全加器实现二进制减法电路 第12页/共85页 例例 2 2 试用全加器完成二进制的乘法功能。解解 以两个二进制数相乘为例。乘法算式如下:第13页/共85页利用全加器实现二进制的乘法 第14页/共85页 例例3 3:试采
6、用四位全加器完成8421BCD码到余3代码的转换。由于 8421BCD码加0011 即为余 3 代码,所以其转换电路就是一个加法电路,如图 4-22 所示。原理:第15页/共85页转换电路 第16页/共85页3.2.2 数值比较器数值比较器一、一、1 1 位数值比较器:位数值比较器:Li(A B)Gi(A=B)Mi(A BL=1A=BM=1A 1 00=1 00=1 00=1 00=0 10 0 01=0 01=0 01=0 01B=B3B2B1B0LGM4 4位数值比较器A3 B3 A2 B2 A1 B1 A0 B0第19页/共85页2、逻辑表达式:、逻辑表达式:L=L3 G3L2 G3G2
7、L1 G3G2G1L0G G3G2G1G0M=M3 G3M2 G3G3M1 G3G2G1M0为了用前边的为了用前边的逻辑单元逻辑单元,将上式变成或与非的形式,将上式变成或与非的形式L G M第20页/共85页&1&1&1&1&1&1&1 1&1&1&1 1 MLGA2A1B3A3B2B1B01 A04 位数值比较器逻辑图第21页/共85页3.集成数值比较器:集成数值比较器:VCC A3 B2 A2 A1 B1 A0 B0B3 AB FAB FA=B FAB FABAB由其它两个输出确定,所以该引由其它两个输出确定,所以该引脚不起判断作用,只是为了让电路对称,脚不起判断作用,只是为了让电路对称,
8、AB 同理也一样。同理也一样。74LS85 74LS85 则是由各位数码直接产生输出结果。则是由各位数码直接产生输出结果。注意:注意:第22页/共85页用两片用两片 4 位位数值比较器扩展成为数值比较器扩展成为 8 位位数值比较器数值比较器级联输入74LS85 AB74LS85 AB1低位比较结果高位比较结果 FAB FAB B7 A7 B6 A6 B5 A5 B4 A4 B3 A3 B2 A2 B1 A1 B0 A0 比较输出A A、用、用TTLTTL门实现:门实现:第23页/共85页B B、用、用CMOS 门实现:门实现:B7 A7 B6 A6 B5 A5 B4 A4 FAB CC1458
9、5 ABB3 A3 B2 A2 B1 A1 B0 A0 FAB CC14585 AB1低位比较结果高位比较结果1第24页/共85页加法器 比较器 编码器 译码器 数据选择器和分配器 只读存储器常见的中规模集成组合逻辑电路:常见的中规模集成组合逻辑电路:掌握各电路的工作原理、设计方法以及它们对掌握各电路的工作原理、设计方法以及它们对应芯片的使用方法应芯片的使用方法要求:要求:第25页/共85页3.3.1 编码器编码器Y1I1编 码 器Y2YmI2In代代码码输输出出信信息息输输入入编编 码码 器器 框框 图图编码:用二进制数表示文字、字符、数字等信息的过程编码:用二进制数表示文字、字符、数字等信
10、息的过程二进制编码器二进制编码器二二十进制编码器十进制编码器分类:分类:2 2n n n n10 410 4第26页/共85页一、二进制编码器:一、二进制编码器:一、二进制编码器:一、二进制编码器:用用 n n 位二进制代码对位二进制代码对 N N=2=2n n 个信号进行编码的电路个信号进行编码的电路(一)(一)(一)(一)3 3 3 3位二进制编码器位二进制编码器位二进制编码器位二进制编码器(8(8(8(8 线线线线 -3-3-3-3 线线线线):输输入入输输出出3 位二进制编码器I0I1I6I7Y2Y1Y0I2I4I5I3第27页/共85页I0I1I2I3I4I5I6I7编码表输 入输
11、出0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1Y2 Y1 Y0一、函数式:一、函数式:Y2=I4+I5+I6+I7Y1=I2+I3+I6+I7Y0=I1+I3+I5+I7 I I0 0 I I7 7 是一组互相排斥是一组互相排斥的输入变量,任何时刻只能的输入变量,任何时刻只能有一个端输入有效信号。有一个端输入有效信号。二、逻辑图:二、逻辑图:用用或门或门实现实现用用与非门与非门实现实现第28页/共85页 用用或门或门实现实现 用用与非门与非门实现实现Y2 Y1 Y0111I7 I6 I5 I4 I3I2 I1I0&Y2 Y1 Y0第29页/共85页允许几个信
12、号同时输入,但只对优先级别最高的进行编码。允许几个信号同时输入,但只对优先级别最高的进行编码。允许几个信号同时输入,但只对优先级别最高的进行编码。允许几个信号同时输入,但只对优先级别最高的进行编码。编码表(二)(二)(二)(二)3 3 3 3位二进制优先编码器:位二进制优先编码器:位二进制优先编码器:位二进制优先编码器:0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 Y2 Y1 Y0 I7 I6 I5 I
13、4 I3 I2 I1 I0输 出输 入一、函数式:一、函数式:第30页/共85页输入输出为原变量逻辑图输入输出为反变量Y2Y1Y0111&111111111111111I7I6I5I4I3I2I1I0第31页/共85页(三)(三)(三)(三)集成集成集成集成8 8 8 8线线线线-3-3-3-3线优先编码器:线优先编码器:线优先编码器:线优先编码器:其中,其中,5为输入使能端为输入使能端/选通端(低),选通端(低),14为工作状为工作状态标志端(低),态标志端(低),15脚为选通输出端(高)。脚为选通输出端(高)。该集成电路可用于扩展该集成电路可用于扩展。P16674LS148STI7I0YE
14、XYSY2Y1Y06 7 9 14 4 3 2 1 13 12 11 10515第32页/共85页表 4 8 74LS148的功能表 STYSYEX第33页/共85页二、二二、二二、二二、二 十进制编码器:十进制编码器:十进制编码器:十进制编码器:用用用用 4 4 4 4 位二进制代码对位二进制代码对位二进制代码对位二进制代码对 0 0 0 0 9 9 9 9 十个信号进行编码的电路。十个信号进行编码的电路。十个信号进行编码的电路。十个信号进行编码的电路。(一)(一)(一)(一)8421 BCD 8421 BCD 8421 BCD 8421 BCD 编码器:编码器:编码器:编码器:二-十进制编
15、码器I0I2I4I6I8I1I3I5I7I9Y0Y1Y2Y3第34页/共85页编码表 I I0 0 I I9 9是一组互相排斥的输入变量,任何时刻只能有是一组互相排斥的输入变量,任何时刻只能有一个端输入有效信号。一个端输入有效信号。第35页/共85页1、表达式:、表达式:第36页/共85页2、逻辑图、逻辑图:第37页/共85页第38页/共85页(二)(二)8421 BCD 8421 BCD 优先优先编码器:编码器:真值表真值表表达式表达式逻辑图逻辑图集成芯片集成芯片 74LS147 74LS147(三)、几种常用编码(三)、几种常用编码1.1.二二-十进制编码:十进制编码:8421 码 余 3
16、 码 2421 码5211 码 余 3 循环码 右移循环码循环码(反射码或格雷码)ISO码ANSCII(ASCII)码2.2.其他其他第39页/共85页编码的逆过程,将二进制代码翻译为原来的含义一、二进制译码器(Binary Decoder)输入 n 位二进制代码如:2 线 4 线译码器 3 线 8 线译码器4 线 16 线译码器A0Y0A1An-1Y1Ym-1二进制二进制译码器译码器输出 m 个信号 m=2n3.3.2 译码器译码器第40页/共85页1.3位二进制译码器(3 线 8 线)真值表函数式A0Y0A1A2Y1Y73 位位二进制二进制译码器译码器0 0 0 0 0 0 0 1 0 0
17、 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1第41页/共85页3 线-8 线译码器逻辑图000 输出低电平有效工作原理:11111101&Y7&Y6&Y5&Y4&Y3&Y2&Y1&Y0A2A2A1A1A0A0111111A2A1A0001111101110101011111101111101111100111110111011111111011
18、01101111111101111111第42页/共85页2.集成 3 线 8 线译码器-74LS138输入选通控制端芯片禁止工作芯片正常工作74LS138Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 A0 A1 A2 S3 S2 S1 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 A0 A1 A2 STB STC STA Y7 第43页/共85页第44页/共85页3.二进制译码器的级联 两片3 线 8 线4 线-16 线Y0Y7Y8Y1574LS138Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 A0 A1 A2 STB STC STA 高位Y7 A0 A1 A2 A3 74LS138Y0 Y1
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