數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng),湖南科技大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院主講：余慶春Email：fishhead_516,數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng),湖南科技大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院,本章內(nèi)容,第四章組合邏輯電路,（1）組合邏輯電路的特點與表示方法,（2）組合邏輯電路的分析方法與設(shè)計方法,（3）各種數(shù)值比較器、譯碼器、編碼器、全加器、數(shù)據(jù)選擇器、數(shù)據(jù)分配器的邏輯功能與應(yīng)用(4)組合邏輯電路中的競爭冒險問題,2,數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng),湖南科技大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院,第四章組合邏輯電路,4.4常用組合邏輯電路,數(shù)值比較器,譯碼器,多位加法器,編碼器,數(shù)據(jù)選擇器,通用性強、兼容性好、功耗小、工作穩(wěn)定可靠,3,數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng),湖南科技大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院,第四章組合邏輯電路,4.4常用組合邏輯電路,4.1.4編碼器（Encoder）,編碼的概念用數(shù)碼信號表示特定對象的過程稱為編碼，如運動員號碼、身份證號碼、漢字編碼等。,計算機系統(tǒng)中的編碼：將輸入的每個高/低電平信號變成一個對應(yīng)的二進制代碼特點：n位二進制符號可以表示2n種信息，稱為2n線-n線編碼器,4,數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng),湖南科技大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院,5,輸出0100（4）,典型編碼器示例：鍵盤或按鍵的編碼工作,4.1.4編碼器（Encoder）,5,數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng),湖南科技大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院,6,編碼器：具有編碼功能的邏輯電路。,編碼器的邏輯功能：能將每一組輸入信息變換為相應(yīng)二進制的代碼輸出。,如4線-2線編碼器：將輸入的4個狀態(tài)分別編成4個2位二進制數(shù)碼輸出；,如8-3編碼器：將輸入的8個狀態(tài)分別編成8個3位二進制數(shù)碼輸出；,如BCD編碼器：將10個輸入分別編成10個4位8421BCD碼輸出。,特點：n位二進制符號可以表示2n種信息，稱為2n線-n線編碼器,4.1.4編碼器（Encoder）,6,數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng),湖南科技大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院,有一鍵盤輸入電路，一共有8個按鍵，鍵按下時，對應(yīng)的輸入信號為高電平。,編碼器的作用就是把每一個鍵信號轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的編碼（鍵碼）。,第四章組合邏輯電路,二進制編碼器,4.1.4編碼器（Encoder）,7,數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng),湖南科技大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院,真值表：,假設(shè)任何時刻有且只有一個輸入信號有效,邏輯表達式：,第四章組合邏輯電路,二進制編碼器,8,數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng),湖南科技大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院,以此類推：,令,代入Y2的表達式就得到：,同理,則滿足,第四章組合邏輯電路,二進制編碼器,9,數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng),湖南科技大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院,思考：當(dāng)有兩個輸入信號同時有效時，如I2和I4同時有效時，將出現(xiàn)什么情況？,第四章組合邏輯電路,二進制編碼器,4.1.4編碼器,二進制編碼器,4.1.4編碼器（Encoder）,10,數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng),湖南科技大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院,二十進制編碼器,將09十個十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制代碼的電路。又稱十進制編碼器。,10個輸入端,8421編碼器,4個輸出端,B=“7”+“6”+“5”+“4”,A=“9”+“8”,C=“7”+“6”+“3”+“2”,D=“9”+“7”+“5”+“3”+“1”,教材采用非與非表達式，用與非門實現(xiàn)。,二進制編碼器和二十進制（BCD碼）編碼器均為普通編碼器。特點：任何時刻只允許輸入一個編碼信號。即輸入信號互斥。,11,數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng),湖南科技大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院,優(yōu)先編碼器：對輸入信號規(guī)定不同的優(yōu)先級，當(dāng)有多個信號同時有效時，只對優(yōu)先級高的信號進行編碼。,第四章組合邏輯電路,優(yōu)先編碼器74LS148,例如：優(yōu)先排隊電路?；疖囉刑乜臁⒅笨旌吐?。它們進出站的優(yōu)先次序是：特快、直快、慢車，同一時刻只能有一列車進出。,4.1.4編碼器（Encoder）,12,試用與非門和反相器設(shè)計一個優(yōu)先排隊電路?；疖囉刑乜臁⒅笨旌吐?。它們進出站的優(yōu)先次序是：特快、直快、慢車，同一時刻只能有一列車進出。,解：,例4,當(dāng)特快A=1時，無論直快B，慢車C為何值，LA=1，LB=0LC=0；當(dāng)直快B=1，且A=0時，無論C為何值，LB=1，LA=0,LC=0；當(dāng)慢車C=1，且A=B=0時，LC=1，LA=0,LB=0。,3）根據(jù)題意，變換成與非形式,經(jīng)過邏輯抽象，可列真值表：,2）寫出邏輯表達式。,1）由題意進行邏輯抽象,設(shè)快車用A表示、直快用B表示、慢車用C表示；1表示該列車要進出站，否則為0。,13,數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng),湖南科技大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院,4）畫出邏輯電路圖。,4.1.4編碼器（Encoder）,14,數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng),湖南科技大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院,集成優(yōu)先編碼器：8-3線優(yōu)先編碼器74LS148,第四章組合邏輯電路,優(yōu)先編碼器,真值表,4.1.4編碼器（Encoder）,15,數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng),湖南科技大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院,邏輯函數(shù)表達式,優(yōu)先編碼器,16,數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng),湖南科技大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院,使能輸入,邏輯圖,優(yōu)先編碼器74LS148,17,數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng),湖南科技大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院,簡化邏輯符號,邏輯符號,國標符號,優(yōu)先編碼器,18,數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng),湖南科技大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院,：輸入，低電平有效。,：編碼輸出端,：使能輸入端,：使能輸出端，,：擴展輸出端，,引腳功能說明,優(yōu)先編碼器,19,數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng),湖南科技大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院,懸空,輸入信號,編碼輸出,優(yōu)先編碼器74LS148的應(yīng)用,第四章組合邏輯電路,優(yōu)先編碼器,20,數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng),湖南科技大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院,將兩塊54LS148芯片級聯(lián)起來就可將輸入端擴展為16個，組成16線4線優(yōu)先編碼器,總輸出的最高位輸出，高電平有效,IN8IN15有輸入,54LS148,1,以此類推,總的輸出標志,時編碼器工作,111,0,優(yōu)先編碼器,21,數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng),湖南科技大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院,第四章組合邏輯電路,4.1.5譯碼器（Decoder）,譯碼,譯碼器的分類：,唯一地址譯碼器,將一系列代碼轉(zhuǎn)換成與之對應(yīng)的有效信號。,二進制譯碼器二十進制譯碼器顯示譯碼器,常見的唯一地址譯碼器：,譯碼是編碼的逆過程，即將某個二進制碼翻譯成特定的信號，即電路的某種狀態(tài)。,譯碼器：,具有譯碼功能的邏輯電路稱為譯碼器。,22,數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng),湖南科技大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院,第四章組合邏輯電路,4.1.5譯碼器（Decoder）,二進制譯碼器,譯碼輸入：n位二進制代碼,譯碼輸出：m位輸出信號m=2n,譯碼規(guī)則：對應(yīng)輸入的一組二進制代碼有且僅有一個輸出端為有效電平，其余輸出端為相反電平,23,數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng),湖南科技大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院,1）二進制譯碼器結(jié)構(gòu)框圖,當(dāng)使能輸入端EI為有效電平時，對應(yīng)每一組輸入代碼，只有其中一個輸出端為有效電平，其余輸出端則為相反電平。,n個輸入端,1個使能輸入端EI,2n個輸出端,二進制譯碼器,24,數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng),湖南科技大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院,2）2線4線譯碼器的邏輯電路,Y0,Y1,Y2,Y3,真值表,二進制譯碼器,25,數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng),湖南科技大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院,74LS138集成譯碼器,3個輸入端,3個控制端,8個輸出端,3)3線8線譯碼器的邏輯電路,26,74138集成譯碼器功表能,一個3線8線譯碼器能產(chǎn)生三變量函數(shù)的全部最小項。,27,數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng),湖南科技大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院,如果將一邏輯函數(shù)的輸入變量加到譯碼器的譯碼輸入端，則譯碼輸出的每一個輸出端都對應(yīng)一個邏輯函數(shù)的最小項。,基于這一點用該器件能夠方便地實現(xiàn)三變量邏輯函數(shù)。,74LS138集成譯碼器,28,數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng),湖南科技大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院,74138工作條件：G1=1，G2A=G2B=0,例1用一個3線8線譯碼器實現(xiàn)函數(shù),集成譯碼器74138的應(yīng)用-實現(xiàn)邏輯函數(shù),29,數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng),湖南科技大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院,由總線來的數(shù)字信號輸送到不同的下級電路中去。,集成譯碼器74138的應(yīng)用-構(gòu)成的數(shù)據(jù)分配器,30,數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng),湖南科技大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院,數(shù)據(jù)分配器真值表如下表,數(shù)據(jù)分配器通常用譯碼器實現(xiàn),數(shù)據(jù)分配器,集成譯碼器74138的應(yīng)用-構(gòu)成的數(shù)據(jù)分配器,當(dāng)ABC=010時，,31,數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng),湖南科技大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院,74HC138譯碼器作為數(shù)據(jù)分配器時的功能表,集成譯碼器74138的應(yīng)用-構(gòu)成的數(shù)據(jù)分配器,32,數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng),湖南科技大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院,4線-10線譯碼器74LS42,74LS42是一種二-十進制譯碼器，其輸入是4位BCD碼，輸出是10個高、低電平信號。其真值表如右表：,33,數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng),湖南科技大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院,74LS42是一種二-十進制譯碼器，其輸入是4位BCD碼，輸出是10個高、低電平信號。其邏輯圖如右圖：,4線-10線譯碼器74LS42,34,數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng),湖南科技大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院,b,c,d,f,e,顯示譯碼器,（1）最常用的顯示器有：半導(dǎo)體發(fā)光二極管、熒光管顯示、液晶顯示和氣體放電顯示（等離子體顯示板）器。,共陽極顯示器,共陰極顯示器,顯示器分段布局圖,a,g,35,數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng),湖南科技大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院,a,b,c,d,f,g,abcdefg,1111110,0110000,1101101,e,共陰極顯示器,顯示譯碼器,36,數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng),湖南科技大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院,集成電路顯示譯碼器74LS48,邏輯圖,4個輸入端,3個控制端,7個輸出端,37,數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng),湖南科技大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院,7448功能框圖,集成電路顯示譯碼器74LS48,顯示譯碼器,38,真值表,39,數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng),湖南科技大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院,邏輯功能,滅燈輸入BI/RBO：該控制端有時作為輸入，有時作為輸出。當(dāng)BI/RBO用作輸入且BI=0時，無論其他輸入端是什么電平，所有各段輸出ag為0，所以字形熄滅，故稱“消隱”。,動態(tài)滅零輸入RBI：當(dāng)LT=1，RBI=0且輸入