1、第四章第四章 常用组合逻辑功能器件常用组合逻辑功能器件4 41 1 编码器编码器编码编码(encode)：将某种特定含义的信号变换成用二：将某种特定含义的信号变换成用二进制代码表示的过程。进制代码表示的过程。编码器（编码器（encoderencoder）：实现编码功能的电路。：实现编码功能的电路。4.1.1 编码器的定义与功能编码器的定义与功能 1.4线线2线编码器线编码器2.2.键盘输入键盘输入8421BCD8421BCD码编码器码编码器 98983IIIIY765476542IIIIIIIIY763276321IIIIIIIIY97531975310IIIIIIIIIIY3.优先编码器优先
2、编码器输入：输入：I0I1I2I3，(I3优先级别最高，优先级别最高，I2I1I0依次降低，高电平依次降低，高电平有效）有效）输出输出Y1 Y0 原码原码真值表真值表表达式表达式优先编码器允许优先编码器允许同时输入多个编码信号同时输入多个编码信号。当多个输入信。当多个输入信号输入时，只有号输入时，只有优先权最高优先权最高的一个信号被进行编码。的一个信号被进行编码。思考思考:设计一个设计一个4线线-2线优先编码器线优先编码器4.1.2 4.1.2 集成电路编码器集成电路编码器 集成集成8 8线一线一3 3线优先编码器线优先编码器7414874148的功能表的功能表输入使能，输入使能，低电平有效低
3、电平有效输入：低电平有效，输入：低电平有效，有优先级别有优先级别编码输出：编码输出：反码反码优先编码状态标志优先编码状态标志输出使能输出使能1.8线线-3线优先编码器线优先编码器74148642176436570IIIIIIIIIIIY542543671IIIIIIIIY45672IIIIY由真值表的表达式，经化简得由真值表的表达式，经化简得0.70.7:8:8个信号输入端；个信号输入端；A2A2、A1A1、A0A0:3:3个二进制码输出端。个二进制码输出端。EI:输入使能端输入使能端；EO:输出使能端；输出使能端；GS:优先编码工作状态表示。优先编码工作状态表示。2.编码器的扩展编码器的扩展
4、 1616线线-4-4线的优先编码器线的优先编码器:由两片由两片8 8线线-3-3线优先编码器线优先编码器扩展扩展 连接连接：高位片：高位片(II)(II)输出使能端输出使能端EOEO与低与低位片位片(I)(I)输入使能端输入使能端EIEI相连；高、低位相连；高、低位片的片的A2A1A0A2A1A0相与，相与，获得低三位输出码，获得低三位输出码，而最高位码为高位而最高位码为高位片的片的GSGS端端 ；4 42 2译码器译码器 /数据分配器数据分配器译码是编码的逆过程，即将二进制代码翻译成电路的某种状态。译码是编码的逆过程，即将二进制代码翻译成电路的某种状态。二进制译码器二进制译码器：将将n n
5、个输入的组合个输入的组合(n(n位二进制代码）译成位二进制代码）译成2 2n n种电路种电路状态，也叫状态，也叫n n线线-2-2n n 线译码器。线译码器。译码器的输入：译码器的输入：n位二进制代码位二进制代码译码器的输出：译码器的输出：2n个高低电平信号个高低电平信号4.2.1 4.2.1 译码器译码器 的定义与功能的定义与功能（Decoder)Decoder)1.设计一个设计一个2线线4线译码器线译码器4.2.2 集成集成 译码器译码器1.3线线8线集成译码器线集成译码器74138 当当G11 G2A0，G2B=0时时Y0m0Y1m1Y2m2.而任意逻辑函数均有唯一的最小项表达式，所以可
6、以用74138实现任意一个三变量函数例1：用74138实现FXYZXYZXYZXYZ译码器的扩展：用两片译码器的扩展：用两片74138实现实现4线线16线译码线译码当A3A2A1A00101时Y50，其它为1当A3A2A1A01101时Y130，其它为12.42.4线线-10-10线译码器（二线译码器（二 -十进制译码器十进制译码器7442 7442）3.3.数字显示译码器数字显示译码器二二-十进制十进制计数、编码计数、编码显示译码驱显示译码驱动器动器显示显示器件器件在数字系统中，常常需要将运算结果用在数字系统中，常常需要将运算结果用人们习惯的十进制显示出来，这就要用到人们习惯的十进制显示出来
7、，这就要用到显示译码器显示译码器。1 1）数码显示管）数码显示管 显示器件显示器件：常用的是常用的是七段显示器件七段显示器件abcdefg共阴极共阴极共阳极共阳极LEDLCDLight Emitting DiodeLiquid Crystal Display2 2）段译码原理和七段显示译码驱动器段译码原理和七段显示译码驱动器 74487448CT7448CT7448七段译码器七段译码器输出高电平有效输出高电平有效共阴极共阴极七段码七段码显示器显示器共阳极共阳极七段码七段码显示器显示器CT7447CT7447七段译码器七段译码器输出低电平有效输出低电平有效共阳极共阳极七段码七段码显示器显示器七段
8、显示译码器7448功能表灭灯输入灭灯输入BI/RBO:BI=0 时熄灭时熄灭试灯输入试灯输入LT:LT=0 时时 各段均亮且各段均亮且RBO=1动态灭零输入动态灭零输入RBI:LT=1 RBI=0且且DCBA=0000 时时,应应该该 显示的显示的0熄灭熄灭,且且动态灭零输出动态灭零输出RBO=0,用于多位用于多位数字显示时的连接数字显示时的连接4.4.译码器用作分配器译码器用作分配器 分配器示意图分配器示意图由译码器实现分配器由译码器实现分配器（1 1）C B A 输入地址信号输入地址信号（2 2）G G1 1 使能端，使能端，接地。接地。BG2（3 3）输入数据端输入数据端D。AG2四选一
9、数据选择器框图四选一数据选择器框图四选一数据选择器真值表四选一数据选择器真值表 常用的数据选择器有四选一、双四选一、八选一和十六常用的数据选择器有四选一、双四选一、八选一和十六选一等多种类型。选一等多种类型。4.3 数据选择器数据选择器一、一、数据选择器的定义和功能数据选择器的定义和功能二、集成电路数据选择器二、集成电路数据选择器1.74LS1511.74LS151集成电路数据选择器的功能集成电路数据选择器的功能数据选择器数据选择器74LS15174LS151逻辑符号逻辑符号 2.数据选择器的扩展数据选择器的扩展2位位8选选116选选12.2.数据选择器的应用数据选择器的应用步步骤骤 包含地址
10、选择输入的全部最小项，包含地址选择输入的全部最小项，所以可以用来实现逻辑函数所以可以用来实现逻辑函数 YXYZXYZXY1。化成最小项表达式。化成最小项表达式2。根据最小项表达式确定各数据输入端。根据最小项表达式确定各数据输入端Di的值的值(1)用有用有 m个地址选择输入端的数据选择器实现个地址选择输入端的数据选择器实现n变量函数变量函数A.m=n时时例例1 1：用：用7415174151数据选择器实现逻辑函数：数据选择器实现逻辑函数：Tip:当函数变量数目小于数据选择器地当函数变量数目小于数据选择器地址选择输入端数时，实现方法不唯一。址选择输入端数时，实现方法不唯一。例例2：用：用74LS1
11、51实现二变量函数实现二变量函数 YABAB例例3：用：用74LS151实现实现Y（D，C，B，A）m(1,6,9,12)m(1,6,9,12)Tip:当函数变量数目大于数据选择器地当函数变量数目大于数据选择器地址选择输入端数时，在数据输入端需要址选择输入端数时，在数据输入端需要加入多出变量的组合。加入多出变量的组合。B.mn时时C.m=B 如如14-6=814的原码1110+6的反码1001+0001_进位 11000借位为0差100014的原码1100-6的原码0110_借位为0差10002)AB如如5-14=-95的原码0101+14的反码0001+0001_进位 00111借位为1差1
12、0015的原码0101-14的原码1110_借位为1差1001实训实训4 编编/译码及数码显示译码及数码显示 1）了解编码器、译码器和数码管的逻辑功能。2）熟悉74LS147、74LS48和数码管各管脚的功能。3）进一步掌握数字电路逻辑关系的检测方法。2.实训设备与器件实训设备与器件 实训设备：逻辑试电笔、示波器、直流稳压电源、集成电路测试仪。实训器件、实验电路板、训3所调试好的抢答器实验板、二-十进制编码器74LS147、字符译码器74LS48、共阴极数码管、非门74LS04各一块。3.实训电路实训电路 实训电路如图4.1所示。图 4.1 编/译码及数码显示实训电路图74LS147I1I2I
13、3I4I5I6I7I8I9ABCD111213123451091736514974LS041113101227416286ABCD74LS48abcdefgLTBI/RBORBI345VCC1312111091514g fa be dc d 4.实训步骤与要求实训步骤与要求 1）预习 查集成电路手册，初步了解74LS147、74LS48和数码管的功能，确定74LS147和74LS48的管脚排列，了解各管脚的功能。2）连接电路 用集成电路测试仪测试所用集成块，确认完好后，按实训电路图在实验板上安装好实训电路。将实训3中 4 人抢答器的 4 个指示信号按实训电路所示接到编码器74LS147的I1、
14、I2、I3、I4输入端（即11、12、13、1 脚）。检查电路连接,确认无误后再接电源。3）电路功能显示 接通电源，分别触按 4 个抢答器的抢答键，如果电路工作正常，数码管将分别显示抢答成功者的号码。如果没有显示或显示的不是抢答成功者的号码，说明电路有故障，应予以排除。4）电路逻辑关系检测 （1）用逻辑试电笔（或示波器）测试抢答器输入到编码器74LS147的I1、I2、I3、I4输入端的 4个信号，其中一个信号应是低电平，并观察该低电平信号与数码管显示的数字有什么关系。（2）当4个输入信号I1、I2、I3、I4分别为低电平时，用逻辑试电笔（或示波器）测试74LS147的 4 个输出端A、B、C
15、、D的电平并记录于表4.1中。表中“1”表示高电平，“0”表示低电平。（3）用同样的方法测试译码器74LS48的 7 个输出端ag的电平并记录于表4.1中。观察数码管 7 个输入端ag 电平的高低与数码管相应各段的亮灭有什么关系。表表 4.1 I4 I3 I2 I1D C B A a b c d e f g1 1 1 01 1 0 11 0 1 1 0 1 1 1 5）74LS147功能试验 (1)编码功能。给一块74LS147接通电源和地，在74LS147的9个输入端加上输入信号(按表4.2所示，依次给I1I9加信号）,用逻辑试电笔或示波器测试D、C、B、A 4个输出端的电平，将测试结果填入
16、表4.2中。如果操作准确，对应每一个低电平输入信号，在编码器输出端D、C、B、A将得到一组对应的二进制编码。分析测试结果可知，编码器输出端D、C、B、A以反码输出，D为最高位,A为最低位。每组 4 位二进制代码表示1位十进制数。低电平输入信号为有效信号。若无有效信号输入，即9个输入信号全为“1”，代表输入的十进制数是0，则输出DCBA=1111（0的反码）。输入 输出I9 I8 I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1D C B A11 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 110 1 1 1 1 1 1 11 1 0 1 1 1 1 1 11 1 1 0 1 1 1 1
17、 11 1 1 1 0 1 1 1 11 1 1 1 1 0 1 1 11 1 1 1 1 1 0 1 11 1 1 1 1 1 1 0 11 1 1 1 1 1 1 1 0表表42 （2）优先编码。如果74LS147同时有两个或两个以上的输入信号为低电平，将输出哪一个信号的编码呢？请按表4.3的输入方式，测试相应的输出编码。表中的“”既可以表示低电平，也可以表示高电平。如果测试准确，可以看出，编码器对级别高的信号进行编码;I9状态信号的级别最高，I1状态信号的级别最低。这就是优先编码功能，因此，74LS147是一个优先编码器。6）数码管功能测试 将共阴极数码管的公共电极接地，分别给ag 7个
18、输入端分别加上高电平，观察数码管的发亮情况，并记录输入信号与发亮显示段的对应关系。最后给7个输入端都加上高电平，观察数码管的发亮情况。7）74LS48功能试验 （1）译码功能。将 、BI/RBO端接高电平，输入十进制数09中的任意一组8421码（原码），则输出端ag将得到一组相应的7位二进制代码。如果将这组代码输入到数码管，就可以显示出该十进制数。LTRBI （2）试灯功能。给试灯输入端 加低电平，而BI/RBO端加高电平时，则输出端ag均为高电平。若将其输入到数码管，则所有的显示段都发亮。此功能可用于检查数码管的好坏。（3）灭灯功能。将低电平加于灭灯输入端BI时，不管其他输入为什么电平，所有
19、输出端都为低电平。将这样的输出信号加至数码管，数码管将不发亮。RBI （4）动态灭灯功能。端为灭零输入端。其作用是把数码管显示的数字0熄。当 且DCBA=0000时，ag的输出均为低电平，数码管无任何显示。利用该灭零端，可熄灭不需要显示的多个零。5.实训分析实训分析 （1）从步骤3）的试验可以看出，该实训电路的功能就是在数码管上显示出4位抢答者的号码。在该实验中我们只有 4 个输入信号，如果有 10 个输入信号，则数码管可以显示09十个数字。（2）分析步骤4）中第（1）步的测试结果可知，无论哪个输入信号为低电平，数码管将显示该输入端号码。如果所有的输出信号都为高电平，则数码管将显示数字0。RBI0,1RBILT （3）表4.的数据表明74LS147是将一个输入信号编成了一组相应的二进制代码，因此称其为编码器。（）观察步骤4）中第（3）步的结果发现，ag 7个信号中哪个信号为高电平，数码管与之相应的那一段就会发亮。在74LS48输入端输入不同的二进制代码时 a g的输出也不同，数码管将显示不同的数字。ag 端的信号电平是按照输入代码对字型的要求输出的，因此称74LS48为字符译码器。返回目录
