4.3-常用组合逻辑电路(1)-加法器、编码器省公开课一等奖全国示范课微课金奖PPT课件.pptx

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,2021/10/3,#,4.2.1 组合逻辑电路分析,组合逻辑电路分析步骤：,(1)依据已知逻辑电路图,写出最简逻辑表示式,；,(2)依据最简逻辑表示式,列出真值表,；,(3)由真值表,分析其逻辑功效,。,逻辑电路,输入输出之间逻辑关系,4.2 组合逻辑电路分析与设计,1,第1页,2)用中规模集成电路（,MSI）,功效模块实现组合逻辑电路；,3),用大规模集成电路，即编程逻辑器件,PLD,，,用编程软件来实现组合逻辑设计。,4.2.2,组合逻辑电路设计,1)用小规模集成电路（,SSI），,即集成门电路，采取数字设计经典方法来设计组合逻辑电路；,2,第2页,(3)依据所选器件类型，进行函数表示式变换 ，并,画出逻辑电路图,。,(1)将文字描述逻辑命题变换为,真值表,；,(2)写出,最简逻辑函数表示式,；,用小规模集成电路，即数字设计经典方法来设计组合逻辑电路，其步骤为：,3,第3页,4.3 惯用组合逻辑集成模块及其应用,加法器,编码器,译码器,数据选择器,数值比较器,中规模集成器件,4.3.1 加法器,1 0 0 1,1 0 1 1,+,0,1,0,1,1,0,0,1,半加,是只考虑两个,一位,二进制相加,而不考虑低进位加法运算。,全加,是实现同位被加数和加数以及来自低位进位三者相加。,4,第4页,01,1,0,真值表,0,0,0,1,S,A,B,0,0,0,1,1,0,1,1,C,半加器与全加器,(1),半加器,B,AB,AB,A,C=,A B,&,&,S,&,A,B,&,C,1,5,第5页,S,S,C,A,B,半加器逻辑符号:,半加,是只考虑本位两个,一位,二进制,A,和,B,相加,而不考虑低进位加法运算。,全加,是实现同位被加数,A,和加数,B,以及来自低进位,C,I,三者相加。,1 0 0 1,1 0 1 1,+,0,1,0,1,1,0,0,1,6,第6页,A,B,C,I,S,C,O,0,0,0,0,1,1,1,1,0,0,1,1,0,0,1,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,1,0,1,0,0,1,0,0,0,1,0,1,1,1,全加器真值表,S=,m(1,2,4,7),(2)全加器,C,O,=,m(3,5,6,7),B,C,I,S=A,B),C,I,(A,C,O,=AB+,7,第7页,A,B,C,I,S,C,O,S,全加器逻辑符号,&,C,I,A,B,S,C,O,1,=1,=1,1,B,C,I,S=A,B),C,I,(A,C,O,=AB+,8,第8页,用两个全加器实现两位二进制数,A,2,A,1,、B,2,B,1,相加。,串行进位,2加法器,(1)串行进位加法器,S,1,S,A,B,S,C,O,C,I,S,2,S,A,B,S,C,O,C,I,A,2,B,2,A,1,B,1,9,第9页,S,0,A,0,B,0,S,A,B,S,C,O,C,I,C,3,S,3,A,3,B,3,S,A,B,S,C,O,C,I,四位串行进位加法器,T692,A,2,B,2,S,2,S,A,B,S,C,O,C,I,S,1,A,1,B,1,S,A,B,S,C,O,C,I,1 0 0 1,1 0 1 1,+,0,1,0,1,1,0,0,1,1,1,0,1,0,1,0,1,0,0,1,0,1,1,0,1,10,第10页,(2)超前进位加法器,运算速度快,电路复杂,74LS283,74HC283,C,O,S,A,3,A,2,A,1,A,0,B,3,B,2,B,1,B,0,S,3S,2,S,1,S,0,C,I,11,第11页,3.加法器应用,(1)用加法器实现二进制数加/减法电路,a,3,a,2,a,1,a,0,S,3,S,2,S,1,S,0,C,O,S,A,3,A,2,A,1,A,0,B,3,B,2,B,1,B,0,S,3,S,2,S,1,S,0,C,I,设,A=a,3,a,2,a,1,a,0,B=b,3,b,2,b,1,b,0,求,A+B,b,3,b,2,b,1,b,0,12,第12页,求,A-B？,设,A=a,3,a,2,a,1,a,0,B=b,3,b,2,b,1,b,0,a,3,a,2,a,1,a,0,b,3,b,2,b,1,b,0,1,S,A,3,A,2,A,1,A,0,B,3,B,2,B,1,B,0,S,3,S,2,S,1,S,0,C,I,C,O,&,&,&,&,1001,-0011,0,1,1,0,1001,1100,1,0,1,1,0,+,A-B=A+B+1,AB,C,O,=1,AB,C,O,=0,13,第13页,a,3,a,2,a,1,a,0,b,3,b,2,b,1,b,0,1,S,A,3,A,2,A,1,A,0,B,3,B,2,B,1,B,0,S,3,S,2,S,1,S,0,C,I,C,O,&,&,&,&,a,3,a,2,a,1,a,0,S,3,S,2,S,1,S,0,C,O,S,A,3,A,2,A,1,A,0,B,3,B,2,B,1B,0,S,3,S,2,S,1,S,0,C,I,b,3,b,2,b,1,b,0,14,第14页,M,b,3,=1,b,2,=1,b,1,=1,b,0,=1,a,3,a,2,a,1,a,0,S,3,S,2,S,1,S,0,C,O,S,A,3,A,2,A,1,A,0,B,3,B,2,B,1,B,0,S,3,S,2,S,1,S,0,C,I,当,M=0,时,执行,A+B,当,M=1,时,执行,A-B,B 0=B,B 1=B,15,第15页,(2).用四位二进制加法器实现8421,BCD,码转换为余3码电路,余三码是8421,BCD,码加,3,形成代码,0,0,1,1,8421,BCD,码,余,三,码C,O,S,A,3,A,2,A,1,A,0,S,3,S,2,S,1,S,0,C,I,B,3,B,2,B,1,B,0,16,第16页,(3).用四位二进制加法器实现余3码转换为8421,BCD,码电路,余,三码,C,O,S,A,3,A,2,A,1,A,0,B,3,B,2,B,1,B,0,S,3,S,2,S,1,S,0,C,I,8421,BCD,码,0,0,1,1,1,=1,=1,=1,=1,1,1,0,0,1,A-B=A+B+1,17,第17页,C,O,S,A,3,A,2,A,1,A,0,S,3,S,2,S,1,S,0,C,I,B,3,B,2,B,1,B,0,S,3,S,2,S,1,S,0,A3,A,2,A,1,A,0,C,B,3,B,2,B,1,B,0,0,C,O,S,A,3,A,2,A,1,A,0,S,3,S,2,S,1,S,0,C,I,B,3,B,2,B,1,B,0,S,7,S,6,S,5,S,4,A,7,A,6,A,5,A,4,B,7,B,6,B,5,B,4,18,第18页,4.3.2,编码器,1.概述,数字系统中许多数值或文字符号信息都是用,二进制数,来表示，多位二进制数排列组合叫做,代码,，给代码赋以一定含义叫做,编码,。,一位,二进制代码有几个状态？,0，1,二位,二进制代码有几个状态？,00，01，10，11,n,位,二进制代码有几个状态？,2,n,若有,1,个信号，最少要几位二进制代码？,1位,若有,3,个信号，最少要几位二进制代码？,2位,若有,10,个信号，最少要几位二进制代码？,4位,1 2,1,3 2,2,102,4,19,第19页,若有,3,个信号，最少要几位二进制代码？,2位,3 2,2,若有,10,个信号，最少要几位二进制代码？,4位,102,4,若有,m,个信号，设需要,n,位二进制代码，应满足：,m2,n,实现编码功效电路叫,编码器。,计算机输入键盘逻辑电路,x,0,x,1,x,m-1,z,0,z,1,z,n-1,编码器,m,n,m2,n,20,第20页,试设计3位二进制编码器,I,0,I,1,I,2,I,3,I,4,I,5,I,6I,7,Y,2,Y,1,Y,0,输 入 输 出,1,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,1,(1)列出3位二进制编码器真值表,2普通编码器,0 0 0,0 0 1,0 1 0,0 1 1,1 0 0,1 0 1,1 1 0,1 1 1,21,第21页,（2）依据真值表写出每位逻辑函数表示式,（3）依据以上逻辑表示式，可画出逻辑电路图，如图所表示。图(,a),和(,b),分别示出用,或门,及,与非门,实现逻辑图。,22,第22页,I,1,I,2,I,3,I,4,I,5,I,6,I,7,Y,2,1,Y,1,1,Y,0,(,a),1,23,第23页,1,&,&,&,1,1,1,1,1,1,Y,2,Y,1,Y,0,I,1,I,2,I,3,I,4,I,5,I,6,I,7,(,b),24,第24页,二-十进制编码器,将十个状态（对应于十进制十个数码）编制成,BCD,码。,十个输入,需要几位输出？,四位,输入：,I,0,I,9,。,输出：,Y,3,Y,0,25,第25页,1,0 0 0 0 0 0 0 0 0,0 0 0 0,0 0 0 1,0 0 1 0,输 入 输 出,I,0,I,1,I,2,I,3,I,4,I,5,I,6,I,7,I,8,I,9,Y,3,Y,2,Y,1,Y,0,0 0 1 1,0 1 0 0,0 1 0 1,0 1 1 0,0 1 1 1,1 0 0 0,1 0 0 1,0,1,0 0 0 0 0 0 0 0,0 0,1,0 0 0 0 0 0 0,0 0 0,1,0 0 0 0 0 0,0 0 0 0,1,0 0 0 0 0,0 0 0 0 0,1,0 0 0 0,0 0 0 0 0 0,1,0 0 0,0 0 0 0 0 0 0,1,0 0,0 0 0 0 0 0 0 0,1,0,0 0 0 0 0 0 0 0 0,1,输入变量用,I,0,-I,9表示,“1”表示有信号输入,“0”表示无信号输入;,输出变量用,Y,3,-Y,0,表示。,输入高电平有效,26,第26页,写出每位逻辑函数表示式,表示式中没有,I,0,27,第27页,1 1 1 1 1 1 1 1,0,1 1 1 1 1 1 1,0,1,1 1 1 1 1 1,0,1 1,1 1 1 1 1,0,1 1 1,1 1 1 1,0,1 1 1 1,1 1 1,0,1 1 1 1 1,1 1,0,1 1 1 1 1 1,1,0,1 1 1 1 1 1 1,0 1 1 0,0 1 1 1,1 0 0 0,输 入 输 出,I,1,I,2,I,3,I,4,I,5,I,6,I,7,I,8I,9,0,1 1 1 1 1 1 1 1,1 1 1 1 1 1 1 1 1,Y,3,Y,2,Y,1,Y,0,1 0 0 1,1 0 1 0,1 0 1 1,1 1 0 0,1 1 0 1,1 1 1 0,1 1 1 1,输入变量用“0”表示有信号输入,“1”表示无信号输入;输出变量用,BCD,反码表示。,输入低电平有效,不表示逻辑非只表示低电平有效,28,第28页,3,优先编码器设计,上述编码器每次只允许一个输入信号有效,假如同时有多个输入信号有效时，其输出将产生混乱。,比如：当计算机所控制外设（键盘、打印机、磁盘）同时要求工作时，因为计算机同一时间只能做一件事，所以计算机就要按事先编好优先次序，使外设按优先级别工作。,能识别这类服务请求信号优先级别，并进行编码逻辑电路，称为,优先编码器。,29,第29页,8-3线优先编码器真值表,输 入 输 出,0,0,1,0,1 1,0,1 1 1,0,1 1 1 1,0,1 1 1 1 1,0 0 0,I,0,I,1,I,2,I,3,I,4,I,5,I,6,I,7,0,1 1 1 1 1 1,0,1 1 1 1 1 1 1,Y,2,Y,1,Y,0,0 0 1,0 1 0,0 1 1,1 0 0,1 0 1,1 1 0,1 1 1,ST,1,1 1 1 1,1 1 1 1 1 1 1 1,Y,ES,1 1 1,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,0,Y,S,30,第30页,8-3线优先编码器真值表,输 入 输 出,1 ,0 1 1 1 1 1 1 1 1,0 ,0,0 ,0,1,0 ,0,1 1,0 ,0,1 1 1,0 ,0,1 1 1 1,0 ,0,1 1 1 1 1,1 1 1 1 1,1 1 1 1 0,0 0 0 0 1,ST I,0,I,1,I,2,I,3,I,4,I,5,I,6,I,7,0 ,0,1 1 1 1 1 1,0,0,1 1 1 1 1 1 1,Y,2,Y,1,Y,0,Y,ES,Y,S,0 0 1 0 1,0 1 0 0 1,0 1 1 0 1,1 0 0 0 1,1 0 1 0 1,1 1 0 0 1,1 1 1 0 1,使能输入端,无编码信号输入时为低电平,有编码信号输入时为低电平,I,7,I,6,I,5,I,4,I,3,I,2,I,1,I,0,ST,Y,ES,Y,2,Y,1,Y,0,Y,S,74,LS148,31,第31页,图4.3.1,4,（,P128）,用两片74,LS148,扩展为16-4线优先编码器,Z,3,Z,2,Z,1,Z,0,Z,ES,32,第32页,表 4.3.6,33,第33页,34,第34页,74,LS,147,I,1,I,2,I,3,I,4,I,5,I,6,I,7,I,8,I,9,Y,0,Y,1,Y,2,Y,3,二十进制优先编码器74,LS147,35,第35页,74,LS147,组成,BCD,码编码器,74,LS,147,I,1,I,9,X,1,X,2,X,4,X,8,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,V,CC,R,Y,没有按键,Y=0;,按键,Y=1,编码有效,36,第36页,ASCII,A,merican,S,tandard,C,ode for,I,nformation,I,nterchange,美国家标准准信息交换码,0,DH-,回车,30,H-0,41,H-A,61H-a,七位二进制码,八位二进制码-扩展,ASCII,码,37,第37页,作业,4.10,38,第38页,