数字电子技术第四章的PPT(徐丽香-第二版).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,DET,4.1,概述,42 编码器,退 出,43 译码器及数码显示电路,44 数据分配器和选择器,45 数据比较器,46 加法器,第4单元 常用组合逻辑电路模块,.,通过这一单元的学习，主要掌握如下知识：,1,掌握编码器、译码器、数据选择器、数据分配器、数值比较器和加法器的功能。,2,熟练使用某一型号的编码器、译码器。,学习内容,.,常用组合逻辑电路模块的品种很多，主要有,全加器、编码器、译码器、数据分配器、数据选择器、数值比较器,等。,4.1,概述,对逻辑电路的学习主要掌握电路的端子名称、作用以及有效控制电平。,.,4.2 编码器,二进制编码：输入M位代码，输出N位,二进制,代码,M2,N,编码：用文字、符号或数码表示特定的对象。,.,4.2 编码器,逻辑功能：任何一个输入端接低电平时，三个输出端有一组对应的二进制代码输出,（一）二进制编码器,将输入信号编成二进制代码的电路,任何时刻只允许一个输入端有信号输入,.,（1）二十进制编码器,十个按键8421码编码器功能表,.,（2）优先编码,二-十进制（9-4）优先编码器74HC147,.,二-十进制（9-4）优先编码器74HC147功能表,.,利用编码器的使能端来实现扩展。,如74148是8-3线编码器，只能对8条输入线进行编码，但如要对16条输入线进行编码，则可以用两块74148进行编码，编码输出4位二进制码的优先编码器。,（3）编码器的扩展,.,74148的扩展,串行扩展实现的,16,线,4,线优先编码器,.,将N个输入转换成对应的M个输出的过程。,M2,N,类型：全部译码和部分译码；,二进制译码和代码译码器。,4.3 译码器及数码显示电路,.,4.3.1 二进制译码器,二进制译码器输入输出满足：,m,=2,n,译码输入 译码输出,a1 a0 y0 y1 y2 y3,0 0,1,0 0 0,0 1 0,1,0 0,1 0 0 0,1,0,1 1 0 0 0,1,2位二进制译码器,译码输入 译码输出,a1 a0 y0 y1 y2 y3,0 0,0,1 1 1,0 1 1,0,1 1,1 0 1 1,0,1,1 1 1 1 1,0,2位二进制译码器,.,38译码器74LS138,EN=1（）,EN=0，禁止译码，输出均为,使能端,输 出端,输入端,.,74138集成译码器的功能表,.,译码功能：根据输出引脚哪一条线有效，就可知道具体输入的二进制代码是哪一种组合。,想一想,：,10,位地址输入线最多可以表示多少种不同的地址，,10,根输入线的二进制数译码器的输出线为多少？可否采用某种传输方式来减少输出线数？,.,从真值表可得输出逻辑函数,表达式,为：,从表达式中可知每一个输出相当于是3变量的全部最小项取反。有些译码器其每一个输出直接就是最小项的形式。,.,例31：用译码器实现电视频段的选择。电视信号通常分为三个频段：V,L,、V,H,和U。如选中一个频段，则由相应的输出端输出12V电压给后面的电路。,.,2,、二,十进制译码器（又称,BCD,译码器）,二,十进制译码器是输入编码是BCD码，输出有10根引线与输入10个BCD编码对应。,BCD码有多种，对应着多种译码器，常用的是8421BCD译码器。,BCD码译码器都有4个输入端，10个输出端，常称之为 4,10线译码器,也是一种唯一地址译码器。,.,8421BCED译码器74HC42,.,8421BCED译码器74HC42真值表,.,3.,唯一地址译码器的应用,计算机系统中利用译码器选通器件示意图,.,4,七段数字显示译码器,在数字系统中计数器、定时器、数字电压表等方面，需要将表示数字信息的二进制数以人们习惯的十进制数形式显示出来，以便查看，因此，数字显示电路是许多数字设备不可缺少的部分。数字显示电路通常由译码器、驱动器和显示器等部分组成。,脉冲信号,计数器,译码器,驱动器,显示器,.,（1）数码显示器件,数码显示器件种类繁多，其作用是用以显示数字和符号。用于十进制数的显示，目前使用较多的是分段式显示器。如图4.9是七段显示器显示字段布局及字形组合。,.,七段显示器主要有荧光数码管和半导体显示器、液晶数码显示器。半导体（发光二极管）显示器是数字电路中比较方便使用的显示器。它有共阳极和共阴极两种接法，如图所示。,（1）数码显示器件,.,(2)数字显示译码器,数字显示译码器将BCD代码译成数码管显示字所需要的相应高、低电平信号，使数码管显示出BCD代码所表示的对应十进制数，这是一种代码译码器。,74HC4511是8421BCD码七段显示译码器。,.,74HC511,与显示器的连接示意图，如图所示。,.,想一想：,1,电梯楼层显示电路，按动标有,1,、,2,、,3,、,4,、,5,、,6,、,7,、,8,的其一按键时，为什么可显示相应的数字？根据你的知识尝试解析其原理。,2,计算机内字符是如何保存和显示？字符的代码与字形是否相同？字库是什么字库存放的是字符的代码还是字形？,.,在多个通道中选择其中的某一路，或 个信息中选择其中的某一个信息传送或加以处理，,将传送来的或处理后的信息分配到各通道去。,数据选择器,数据分配器,多输入,一输出,选择,一输入,多输出,分配,4.4 数据选择器和数据分配器,.,1,、数据分配器,(1),数据分配器的逻辑功能,数据分配器有一根输入线，,n,根地址线,(,又称为选择控制线,),和,2,n,根输出线。根据,n,个选择变量的不同代码组合来选择输入数据从哪个输出通道输出。,.,(a),方框图 （b）用译码器实现分配器,（c)逻辑符号,一输入,多输入出,.,(2),数据分配器的实现电路,.,有2,n,根输入线，n根选择控制线和一根输出线。根据n个选择变量的不同代码组合，在2,n,个不同输入中选一个送到输出。,2.数据选择器,(1)数据选择器的逻辑功能,.,(2)数据选择器的实现电路,数据选择器的主体电路一般是与或门阵列（也有用传输门开关和门电路混合组合而成的）。,可见，输出Y取决于选择变量S,1,S,0,的不同组合。当,S,1,S,0,=00,时，,Y=D,0,；当,S,1,S,0,=01,时，,Y=D,1,；当,S,1,S,0,=1,0时，,Y=D,2,；当,S,1,S,0,=11,时，,Y=D,3,。,四路选择器,.,数据选择器在智能小区的应用,.,(3),数据选择器和分配器的应用,由译码器连,成的数据,分配器,0 0 0,0,1,1,0,译码,禁止译码,0,1,传送端,接收端,.,设1位数值比较器输入1位二进制数为A、B。当A大于B时，对应输出Y,AB,为高电平；,当AB时，对应输出Y,AB,3,B,2,B,1,B,0,时，输出F=1，否则F=0，若把F当作进位，则该电路可实现四舍五入。,.,(2)中断优先判断电路,中断优先判别电路,.,工作原理,优先权编码器首先将外部中断请求信号排队，需要紧急处理的请求一般级别最高，优先权编码器把对应的输入位编成三位二进制作为比较器的输入，比较器的另一端的数据输入连到现行状态寄存器的输出端，接受的数据是计算机正在处理的中断请求信号系统。如果比较器AB=1表示，当前的中断请求对象级别比现行处理的事件级别高，计算机必须暂停当前的事件处理转而响应新的中断请求。,如果AB=0表示，则表示中断请求对象级别比现行处理的事件级别低，比较器不发出中断信号，直到计算机处理完当前的事件后再将现行状态寄存器中的状态清除，转向为别的低级中断服务。,.,4.6.1,半加器,半加器可如组合逻辑电路分析的例3.1中介绍的用与非门组成，也可以如图(a)由异或门及与门组成。,4.6 加法器,.,全加器的真值表,输入,输出,A,i,B,i,C,i,S,i,C,i+1,0,0,0,0,0,0,0,1,1,0,0,1,0,1,0,0,1,1,0,1,1,0,0,1,0,1,0,1,0,1,1,1,0,0,1,1,1,1,1,1,4.6.2,全加器,1,1,位全加器,全加器,：进行加数、被加数和低位来的进位信号相加，并根据求和结果输出该位的进位信号。,据,3,个二进制数相加及加法规则，不难列出全加器的真值表。表中,A,i,、,B,i,为两个,1,位二进制数，,C,i,是低位的进位数，,S,i,为全加和，,C,i+1,是向相邻高位的进位数。,.,据表可得,S,i,和,C,i+1,的逻辑表达式：,由表达式画出全加器的逻辑图和逻辑符号，如下图所示。,.,.,用多个全加器可以组成多位二进制加法器，它是最基本的算术运算单元。例如它可以作加法运算。在计算机中用补码可以做减法运算，把乘法转化为连续的加运算，把除法转换为减法，再将减法转换为补码用加法来完成运算。,2,多位加法器,.,（3）加法器的应用,四位全加器构成的二进制加法器。加数，被加数分别存放在A，B两个变量寄存器，数据可以来源于各种方式或是上一级运算器或是计算机的存储单元，进行的是加法运算还是减法运算则决定于所送入A，B寄存器本身的性质，由它们是原码还是反码所决定。,.,(4),集成加法器的应用,。,（,1,）加法器级联实现多位二进制数加法运算,图,(a),所示,74283,是一种典型的集成加法器。一片,74283,只能进行,4,位二进制数的加法运算，将多片,74283,进行级联，就可扩展加法运算的位数。,.,（,2,）用,74283,构成一位,8421BCD,码加法器。,.,本单元学习指导,编码器、译码器、数据选择器、数据分配器加法器、数值比较器等是常用的组合电路器件。,编码器主要是实现把一些数字、符号、文字等用二进制代码表示的器件。译码器相当于是编码器的逆过程。数据选择器、数据分配器主要用于数据的传送，从而实现数据点对点的传送和数据传送的并行,-,串行的转换。数值比较器由于其可以比较数值的大小从而应用于一些判断电路。加法器是,CPU,的核心器件，可以完成加法和减法的运算。,.,中规模集成电路大多数都设置了附加的控制端（或称使能端、选通输入端、片选端、禁止端等）。这些控制端既可用于控制电路的状态（工作或禁止），又可作为输出信号的选通输入端，还能用作输入信号的一个输入端以扩展电路功能。,设计组合逻辑电路时应尽量选用集成电路。要掌握查集成电路参数的方法。使用中规模集成电路来实现组合逻辑电路时，方法与使用小规模集成电路基本一样。,本单元学习指导,.,实验四,编码、译码和显示驱动电路综合实验,一、实验目的,熟悉编码器、七段译码器、,LED,和数据选择器等中规模集成电路的典型应用。,.,二、实验仪器及器件,1,数字实验箱,2,BCD,码（,94,线）优先编码器,74HC147,1,块,3,七段译码器,74HC4511,1,块,4,共阴极,LED,1,块,5,6,反相器,74LS04,2,块,6,2,输入四或门,74LS32,1,块,.,三、实验内容,1,BCD,码编译码显示电路,右图所示是,BCD,码编码器和七段译码显示电路的框图。按框图意示的逻辑要求选用适合的器件连接好（提示：其中,BCD,编码器可选用,94,线优先编码器,74HC147,，七段译码显示可选用,74HC4511,构成的,LED,显示电路。选用各器件时要注意级连间输入、输出的有效电平要一致，否则就须加接反相器）。,.,2,想办法使两个显示器显示自己的学号。,.,四、实验报告,:,记录实验结果，画出显示自己学号的电路连接图。说明工作原理。,五、想想做做,请用译码器设计一个控制电路，当输入为,000,时，控制红色二极管亮，当输入为,001,时，控制绿色发光二极管亮，当输入为,010,时，控制黄色发光二极管亮，当输入为,011,时，控制继电器,J1,闭合，当输入为,100,时，控制小电机旋转。,.,本单元结束,返回本单元目录,退出,.,