9.3組合邏輯電路組合邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)常用組合邏輯部件及應(yīng)用組合邏輯電路的競(jìng)爭(zhēng)-冒險(xiǎn)本節(jié)小結(jié)本節(jié)點(diǎn)睛A/D轉(zhuǎn)換器（ADC)模擬信號(hào)組合邏輯電路時(shí)序邏輯電路脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路存儲(chǔ)器D/A轉(zhuǎn)換器模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)問題1：什么是組合邏輯電路？

問題2：組合邏輯電路的特點(diǎn)是什么？問題3：組合邏輯電路的邏輯功能如何表示？

熟練掌握組合邏輯電路的分析重點(diǎn)掌握組合邏輯電路的設(shè)計(jì)主要要求9.3.1組合邏輯電路分析

數(shù)字電路按其完成邏輯功能的不同特點(diǎn)，可劃分為組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路兩大類。組合邏輯電路：①從邏輯上講，組合電路在任一時(shí)刻的輸出狀態(tài)僅由該時(shí)刻的輸入信號(hào)決定，而與電路原來的狀態(tài)無關(guān)。②從結(jié)構(gòu)上講，組合電路都是單純由邏輯門組成，且輸出不存在反饋路徑。（不包含存儲(chǔ)單元）－－電路無記憶功能1.組合邏輯電路的特點(diǎn)2.組合邏輯電路分析步驟

根據(jù)給定的邏輯電路，找出其輸出信號(hào)和輸入信號(hào)之間的邏輯關(guān)系，確定電路邏輯功能的過程叫做組合邏輯電路的分析。組合邏輯電路的一般分析步驟為：①根據(jù)已知邏輯電路圖用逐級(jí)遞推法寫出對(duì)應(yīng)的邏輯函數(shù)表達(dá)式；

②用公式法或卡諾圖法對(duì)已寫出的邏輯函數(shù)式進(jìn)行化簡，得到最簡邏輯表達(dá)式；

③根據(jù)最簡邏輯表達(dá)式，列出相應(yīng)的邏輯電路真值表；

④根據(jù)真值表找出電路可實(shí)現(xiàn)的邏輯功能并加以說明，以理解電路的作用。

【例1】分析圖所示電路的邏輯功能。（2）由最簡邏輯式列寫其真值表

【例2】一個(gè)雙輸入、雙輸出的組合邏輯電路如圖（a）所示，分析其邏輯功能。ABSC0000011010101101輸入AB輸出SC0001101100101011&=1ABSCHAABCS（a）邏輯圖（b）圖形符號(hào)S=AB+ABC=AB真值表表達(dá)式邏輯電路3.全加器(FullAdder)的設(shè)計(jì)（補(bǔ)充）

輸出輸入AiBiCiSiCi+100100101001100101101111010100110010111Si=AiBiCi+AiBiCi+AiBiCi+AiBiCi=∑m(1,2,4,7)真值表表達(dá)式Ci+1=AiBiCi+AiBiCi+AiBiCi+AiBiCi=∑m(3,5,6,7)Si=（AiBi）CiCi+1=（AiBi）Ci+AiBi變換全加器的邏輯圖和邏輯符號(hào)

化簡

2

3

4

5

1

當(dāng)輸入A、B、C中有2個(gè)或2個(gè)以上為1時(shí)，輸出F就為1，否則輸出F為0。若輸入是裁判，輸出是裁定結(jié)果，顯然該電路是一個(gè)多數(shù)表決器。例分析下圖所示組合電路的功能。應(yīng)用了反演律寫出邏輯真值表由真值表數(shù)據(jù)分析例分析下圖所示組合電路的功能。

1

2

3應(yīng)用了反演律應(yīng)用了吸收律

由最簡式可直接看出：電路輸出只與輸入AB有關(guān)，且具有與非功能。步驟4可省略！

ABC0001011110111111AB

由最簡邏輯函數(shù)式可知，電路的輸出F只與輸入A、B有關(guān)，而與輸入變量C無關(guān)，且F和A、B的邏輯關(guān)系為：有0出1，全1出0，即具有對(duì)AB的與非功能！也可應(yīng)用卡諾圖對(duì)該函數(shù)式進(jìn)行化簡：用卡諾圖化簡之前應(yīng)找出該邏輯函數(shù)具有的所有最小項(xiàng)：用卡諾圖化簡：1.分析下圖所示邏輯電路的功能：AB1&

F≥11&2.分析下圖所示邏輯電路的功能。ABF≥1≥1≥1≥1同或功能同或功能組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法

工程上的最佳設(shè)計(jì)，通常需要用多個(gè)指標(biāo)去衡量，主要考慮的問題有以下幾個(gè)方面：

①所用的邏輯器件數(shù)目最少，器件的種類最少，且器件之間的連線最少。這樣的電路稱“最小化”（最簡）電路。

②滿足速度要求，應(yīng)使級(jí)數(shù)最少，以減少門電路的延遲。

③功耗小，工作穩(wěn)定可靠。

與分析過程相反，組合邏輯電路的設(shè)計(jì)是根據(jù)給出的實(shí)際邏輯問題，求出實(shí)現(xiàn)這一邏輯功能的最佳邏輯電路。9.3.2組合邏輯電路設(shè)計(jì)一、邏輯抽象。將文字描述的邏輯命題轉(zhuǎn)換成真值表叫邏輯抽象。1、分析事件的因果關(guān)系，確定輸入變量和輸出變量。

一般把事情的原因定為輸入變量，事情的結(jié)果作為輸出變量。2、定義邏輯狀態(tài)的含義——邏輯賦值。

用二值邏輯的0、1兩種狀態(tài)分別代表輸入、輸出變量的兩種不同狀態(tài)。這里0和1的具體含義由設(shè)計(jì)者人為選定。3、列真值表：

這樣就將一個(gè)實(shí)際邏輯問題抽象成一個(gè)邏輯函數(shù)了，邏輯函數(shù)首先是以真值表的形式給出。1.組合邏輯電路分析步驟

一、邏輯抽象。二、寫出邏輯表達(dá)式

三、化簡。變換為與門電路相對(duì)應(yīng)的最簡式。

四、畫邏輯電路圖。（原理性設(shè)計(jì)已完成）

五、工藝設(shè)計(jì)。包括設(shè)計(jì)機(jī)箱、面板、電源、顯示電路、控制開關(guān)等等。最后還必須完成組裝、測(cè)試。

已知邏輯圖寫出邏輯式運(yùn)用邏輯代數(shù)化簡或變換列出邏輯真值表指出邏輯功能用與非門設(shè)計(jì)一個(gè)交通報(bào)警控制電路。交通信號(hào)燈有黃、綠、紅3種，3種燈分別單獨(dú)工作或黃、綠燈同時(shí)工作時(shí)屬正常情況，其他情況均屬故障，出現(xiàn)故障時(shí)輸出報(bào)警信號(hào)。要求用與非門組成電路。設(shè)計(jì)設(shè)黃、綠、紅三燈分別用輸入變量A、B、C表示，燈亮?xí)r為工作，其值為“1”，燈滅時(shí)為不工作，其值為“0”；輸出報(bào)警信號(hào)用F表示，正常工作時(shí)F值為“0”，出現(xiàn)故障時(shí)F值為“1”。

根據(jù)上述假設(shè)，我們可根據(jù)題目要求，首先把電路的功能真值表表列寫出來。

1

確定邏輯函數(shù)與變量關(guān)系例12.組合邏輯電路設(shè)計(jì)舉例2列出相應(yīng)真值表

3

列出邏輯函數(shù)式ABC00010111101111

4

得出最簡式用卡諾圖對(duì)上式進(jìn)行化簡：

AB

CF&

&

&

&

1

1

1

5

畫出邏輯電路圖

顯然，組合邏輯電路的設(shè)計(jì)步驟為：①據(jù)題意確定輸入、輸出變量的邏輯形式；②列出相關(guān)真值表；③寫出相應(yīng)邏輯表達(dá)式；④化簡邏輯式；⑤根據(jù)最簡邏輯式設(shè)計(jì)出邏輯電路圖。應(yīng)用非非定律對(duì)邏輯式變換，找出輸出對(duì)輸入的與非關(guān)系：對(duì)組合邏輯電路的設(shè)計(jì)問題，不作深入要求，學(xué)習(xí)者可根據(jù)需要自己進(jìn)一步鞏固提高?！纠?】某發(fā)電廠的抽水站有三臺(tái)水泵，要求有兩臺(tái)或三臺(tái)水泵工作時(shí)，發(fā)出正常信號(hào)，否則不發(fā)出正常信號(hào)，試設(shè)計(jì)一個(gè)能發(fā)出正常信號(hào)的邏輯電路，要求用與非門實(shí)現(xiàn)。

【解】：（1）分析設(shè)計(jì)要求，列出真值表。設(shè)三臺(tái)水泵為A、B、C，輸出為Y；并設(shè)水泵工作為1，不工作為0，發(fā)出正常信號(hào)為1，否則為0，由此可列出真值表如表8.1.4所示。ABCY00000010010001111000101111011111（2）由真值表寫輸出邏輯函數(shù)Y=

（3）將邏輯函數(shù)化簡后變換成與非表達(dá)式。采用卡諾圖法化簡，如圖所示，得到最簡與或表達(dá)式Y(jié)=AB+AC+BC利用摩根定律變換成與非表達(dá)式

Y=（4）畫出邏輯圖。

【例3】試設(shè)計(jì)一個(gè)3輸入、3輸出的燈光控制電路，要求當(dāng)A=1、B=C=0時(shí)，紅、綠燈亮；B=1、A=C=0時(shí)，黃、綠燈亮；C=1、A=B=0時(shí)，紅、黃燈亮；A=B=C=0時(shí)，3個(gè)燈全亮?！窘狻浚海?）分析設(shè)計(jì)要求，列出真值表。設(shè)A、B、C為3個(gè)輸入信號(hào)，3個(gè)輸出分別為紅燈R、綠燈G、黃燈Y，并設(shè)燈亮為1，滅為0，真值表如表所示。ABCRGY000111001101010011011000100110101000110000111000（2）寫出輸出函數(shù)式。

R=

G=

Y=（3）用卡諾圖化簡邏輯函數(shù)

（4）畫出邏輯圖

【例4】一火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，設(shè)有煙感、溫感和紫外光感三種類型的火災(zāi)探測(cè)器。為了防止誤報(bào)警，只有當(dāng)其中有兩種或兩種以上類型的探測(cè)器發(fā)出火災(zāi)檢測(cè)信號(hào)時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)產(chǎn)生報(bào)警控制信號(hào)。設(shè)計(jì)一個(gè)產(chǎn)生報(bào)警控制信號(hào)的電路。解：(1)分析設(shè)計(jì)要求，設(shè)輸入輸出變量并邏輯賦值；

輸入變量：煙感A

、溫感B，紫外線光感C；輸出變量：報(bào)警控制信號(hào)Y。邏輯賦值：用1表示肯定，用0表示否定。(2)列真值表；把邏輯關(guān)系轉(zhuǎn)換成數(shù)字表示形式；

真值表ＡＢＣＹ００００００１００１０００１１１１０００１０１１１１０１１１１１(3)由真值表寫邏輯表達(dá)式，并化簡；

化簡得最簡式：的邏輯電路圖

(4)畫邏輯電路圖：

用與非門實(shí)現(xiàn)，如果作以下變換：用一個(gè)與或非門加一個(gè)非門就可以實(shí)現(xiàn)，其邏輯電路圖如圖所示?！纠?】某工廠有三條生產(chǎn)線，耗電分別為1號(hào)線10kW，2號(hào)線20kW，3號(hào)線30kW，生產(chǎn)線的電力由兩臺(tái)發(fā)電機(jī)提供，其中1號(hào)機(jī)20kW，2號(hào)機(jī)40kW。試設(shè)計(jì)一個(gè)供電控制電路，根據(jù)生產(chǎn)線的開工情況啟動(dòng)發(fā)電機(jī)，使電力負(fù)荷達(dá)到最佳配置。解：①邏輯抽象輸入變量：1～3號(hào)生產(chǎn)線以A、B、C表示，生產(chǎn)線開工為1，停工為0；輸出變量：1～2號(hào)發(fā)電機(jī)以Y1、Y2表示，發(fā)電機(jī)啟動(dòng)為1，關(guān)機(jī)為0；邏輯真值表②邏輯函數(shù)式③卡諾圖化簡

1111ABC0100011110Y1

ABC0100011110Y211111與或式：與非－與非式：④邏輯電路圖與或式與非－與非式【例6】有一大水箱由YS、YL兩臺(tái)水泵供水，水箱中設(shè)置了三個(gè)水位檢測(cè)元件A、B、C，如圖所示。水面低于檢測(cè)元件時(shí)，檢測(cè)元件輸出高電平，水面高于檢測(cè)元件時(shí)，檢測(cè)元件輸出低電平?，F(xiàn)要求水位超過C點(diǎn)時(shí)，YS、YL停止工作；水位低于C點(diǎn)但高于B點(diǎn)時(shí)，YS單獨(dú)工作；水位低于B點(diǎn)但高于A點(diǎn)時(shí)，YL單獨(dú)工作；水位低于A點(diǎn)時(shí)，YS、YL同時(shí)工作。試設(shè)計(jì)此控制電路。解：①邏輯抽象輸入變量：水位檢測(cè)元件以A、B、C表示，低于檢測(cè)元件為1，高于為0；輸出變量：水泵以YS、YL表示，水泵工作為1，不工作為0；YSYLBAC示意圖邏輯真值表②卡諾圖化簡

ABC0100011110YL

ABC0100011110YS×1×1××1×1×××③邏輯電路圖【例7】用與非門設(shè)計(jì)一個(gè)舉重裁判表決電路。設(shè)舉重比賽有3個(gè)裁判，一個(gè)主裁判和兩個(gè)副裁判。只有當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上裁判判明成功，并且其中有一個(gè)為主裁判時(shí)，表明舉重成功。解：①邏輯抽象輸入變量：主裁判為A，副裁判為B、C。判明成功為1，失敗為0；輸出變量：舉重成功與否用變量Y表示，成功為1，失敗為0；邏輯真值表②卡諾圖化簡

ABC0100011110Y111③邏輯電路圖小結(jié)1．組合邏輯電路的特點(diǎn)是，電路任一時(shí)刻的輸出狀態(tài)只決定于該時(shí)刻各輸入狀態(tài)的組合，而與電路的原狀態(tài)無關(guān)。組合電路就是由門電路組合而成，電路中沒有記憶單元，沒有反饋通路。2．組合邏輯電路的分析步驟為：寫出各輸出端的邏輯表達(dá)式→化簡和變換邏輯表達(dá)式→列出真值表→確定功能。3．組合邏輯電路的設(shè)計(jì)步驟為：根據(jù)設(shè)計(jì)要求列出真值表→寫出邏輯表達(dá)式(或填寫卡諾圖)→邏輯化簡和變換→畫出邏輯圖思考與問題1.分析圖示電路的邏輯功能2.試設(shè)計(jì)一個(gè)三變量的判奇電路?！?≥1=1&≥1&&CCBBFF1F2F3F4F5F6B和C的異或功能9.3.3組合邏輯電路中的競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)1.競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)在組合邏輯電路中，當(dāng)輸入信號(hào)的狀態(tài)改變時(shí)，輸出端可能產(chǎn)生虛假錯(cuò)誤信號(hào)——過渡干擾脈沖，這種現(xiàn)象就稱為競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)。

產(chǎn)生正向干擾脈沖的競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)

(a)邏輯圖(b)工作波形圖

2.產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)的原因1）前面討論組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)時(shí)，都是在輸入、輸出處于穩(wěn)定的邏輯電平下進(jìn)行的。沒有考慮信號(hào)通過導(dǎo)線和邏輯門的傳輸延遲時(shí)間。然而在實(shí)際中，信號(hào)通過導(dǎo)線和門電路時(shí)，都存在時(shí)間延遲，信號(hào)發(fā)生變化時(shí)也有一定的上升或下降時(shí)間。因此，同一個(gè)門的一組輸入信號(hào)，由于它們?cè)诖饲巴ㄟ^不同數(shù)目的門經(jīng)過不同長度導(dǎo)線的傳輸，到達(dá)門輸入端的時(shí)間會(huì)有先有后，這種現(xiàn)象稱為競(jìng)爭(zhēng)。競(jìng)爭(zhēng)可能導(dǎo)致輸出端產(chǎn)生不應(yīng)有的尖峰干擾脈沖。例如下圖所示電中，得到理想情況下的波形應(yīng)為一條水平直線（全為高電平）。如考慮反相器的平均傳輸延遲時(shí)間，則波形發(fā)生變化?？梢?，或門的兩個(gè)輸入信號(hào)由于傳輸路徑不同，到達(dá)時(shí)比A延遲了一個(gè)tpd。因此，使或門輸出端出現(xiàn)了很窄的負(fù)脈沖。這個(gè)負(fù)尖峰脈沖是不應(yīng)出現(xiàn)的，它的出現(xiàn)可能導(dǎo)致負(fù)載電路的錯(cuò)誤動(dòng)作。這種現(xiàn)象稱為競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)，即由于競(jìng)爭(zhēng)而導(dǎo)致電路輸出產(chǎn)生不應(yīng)有的尖峰干擾脈沖的現(xiàn)象。應(yīng)當(dāng)指出的是：有競(jìng)爭(zhēng)時(shí)不一定都會(huì)產(chǎn)生尖峰脈沖即冒險(xiǎn)。由上分析可看出：在組合邏輯電路中，當(dāng)一個(gè)門電路輸入兩個(gè)同時(shí)向相反方向變化的互補(bǔ)信號(hào)時(shí)，則在輸出端可能會(huì)產(chǎn)生不應(yīng)有的尖峰干擾脈沖。這是產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)的主要原因。

一個(gè)變量以原變量和反變量出現(xiàn)在邏輯函數(shù)F中時(shí)，則該變量是具有競(jìng)爭(zhēng)條件的變量。如果消去其他變量（令其他變量為0或1），留下具有競(jìng)爭(zhēng)條件的變量，①若函數(shù)出現(xiàn)則產(chǎn)生負(fù)的尖峰脈沖的冒險(xiǎn)現(xiàn)象，－－“0”型冒險(xiǎn)；②若函數(shù)出現(xiàn)則產(chǎn)生正的尖峰脈沖的冒險(xiǎn)現(xiàn)象，－－“1”型冒險(xiǎn)。3競(jìng)爭(zhēng)－冒險(xiǎn)現(xiàn)象的檢查方法1).代數(shù)識(shí)別法例：用代數(shù)識(shí)別法檢查競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象。解：A是具有競(jìng)爭(zhēng)條件的變量。例：用代數(shù)識(shí)別法判斷電路是否存在冒險(xiǎn)現(xiàn)象。解：A和C是具有競(jìng)爭(zhēng)條件的變量。變量C不存在冒險(xiǎn)現(xiàn)象。

如果兩卡諾圈相切，而相切處又未被其它卡諾圈包圍，則可能發(fā)生冒險(xiǎn)現(xiàn)象。如圖，圖上兩卡諾圈相切，當(dāng)輸入變量ABC由011變?yōu)?11時(shí)，Y從一個(gè)卡諾圈進(jìn)入另一個(gè)卡諾圈，若把圈外函數(shù)值視為0，則函數(shù)值可能按1-0-1

變化，從而出現(xiàn)毛刺。2).卡諾圖識(shí)別法ABC0100011110Y1111

毛刺很窄，因此常在輸出端對(duì)地并接濾波電容C，或在本級(jí)輸出端與下級(jí)輸入端之間，串接一個(gè)積分電路，可將尖峰脈沖消除。但C或R、C的引入會(huì)使輸出波形邊沿變斜，故參數(shù)要選擇合適，一般由實(shí)驗(yàn)確定。4競(jìng)爭(zhēng)－冒險(xiǎn)現(xiàn)象的消除1).接入濾波電容法加濾波電路排除冒險(xiǎn)

毛刺僅發(fā)生在輸入信號(hào)變化的瞬間，因此在這段時(shí)間內(nèi)先將門封鎖，待電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后，再加選通脈沖使輸出門電路開門。這樣可以抑制尖峰脈沖的輸出。該方法簡單易行，但選通信號(hào)的作用時(shí)間和極性等一定要合適。2).引入選通脈沖法利用選通脈沖克服冒險(xiǎn)選通脈沖1ABCL&D111ALD選通脈沖B=C=1

只要在其卡諾圖上兩卡諾圈相切處加一個(gè)卡諾圈，即增加了一個(gè)冗余項(xiàng)，就可消除邏輯冒險(xiǎn)。3).修改邏輯設(shè)計(jì)法－－增加冗余項(xiàng)ABC0100011110Y11119.4譯碼器9.4.1顯示譯碼器1．?dāng)?shù)碼顯示器件1）數(shù)碼顯示器件的類型在數(shù)字系統(tǒng)中，常常需要將數(shù)字、字母、符號(hào)等直觀地顯示出來，供人們讀取或監(jiān)視系統(tǒng)的工作情況。能夠顯示數(shù)字、字母或符號(hào)的器件稱為數(shù)字顯示器。常用的數(shù)字顯示器有多種類型。按發(fā)光的材料不同可分為熒光管顯示器、半導(dǎo)體發(fā)光二極管顯示器(LED)、液晶顯示器(LCD)等。按顯示方式分，有字型重疊式、點(diǎn)陣式、分段式等。目前常用的有LED數(shù)碼顯示器和LCD液晶顯示器。發(fā)光二極管顯示器(常稱：LED數(shù)碼管)，由于其工作原理簡單，使用方便得到普遍運(yùn)用。LED數(shù)碼管是由LED組成的，較普通二極管相比，LED具有更高的導(dǎo)通電壓（一般在2V左右），LED點(diǎn)亮電流一般在10~20mA。下面看一看由發(fā)光二極管構(gòu)成的七段數(shù)碼顯示器的工作原理。數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個(gè)“8”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管，如圖所示。562）LED七段數(shù)碼管1.半導(dǎo)體數(shù)碼管LED由7個(gè)發(fā)光二極管組成的七段字形顯示器件。LightEmittingDiodegfedcba實(shí)物圖四、譯碼器和數(shù)碼顯示57四、譯碼器和數(shù)碼顯示

發(fā)光二極管功能：能將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)。顏色：紅、綠、黃、橙。單向?qū)щ娦裕和饧诱螂妷捍笥陂_啟電壓時(shí)才發(fā)光。

開啟電壓：紅色——1.6—1.8V

綠色——2V58低電平時(shí)發(fā)光高電平時(shí)發(fā)光共陽極接法共陰極接法gfedcba

兩種接法：共陽極接法共陰極接法四、譯碼器和數(shù)碼顯示abcdefgR?7LED?7LED?7R?7+5Vabcdefg59共陰極接法abcdefg01100001101101舉例gfedcba1111011111100101100111011011101111111100001111111四、譯碼器和數(shù)碼顯示3.顯示譯碼器

顯示譯碼器的功能是將輸入的BCD碼轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的輸出信號(hào)，來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼顯示器顯示0~9十個(gè)數(shù)字。

共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。然后還要清楚共陰數(shù)碼管和共陽數(shù)碼管各自的管腳分布，如圖。2.數(shù)碼管的類型判斷3.數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類顯示方式。4.數(shù)碼管的使用注意事項(xiàng)1）數(shù)碼管使用時(shí)的電流與電壓。2）顯示效果。3）安全性。4）亮度一致性的問題。5）焊接溫度：260度左右；焊接時(shí)間：5S左右。6）表面上有保護(hù)膜的產(chǎn)品，可以在使用前撕下來。9.4.2顯示譯碼驅(qū)動(dòng)器

常見的顯示譯碼器分兩類，分別是4000系列CMOS數(shù)字電路（如CD4511）和74系列TTL數(shù)字電路（如74LS247，74LS248）。其中4000系列工作電壓范圍較寬，可在3~18V間選擇；74系列工作電壓為5±0.5V，工作電壓范圍較小。（1）譯碼器CD4511BE管腳：4腳是消隱輸入控制端，當(dāng)BI=0時(shí)，不管其它輸入端狀態(tài)如何，七段數(shù)碼管均處于熄滅（消隱）狀態(tài)，不顯示數(shù)字。LT：3腳是測(cè)試輸入端，當(dāng)BI=1，LT=0時(shí)，譯碼輸出全為1，不管輸入DCBA狀態(tài)如何，七段均發(fā)亮，顯示“8”。它主要用來檢測(cè)數(shù)碼管是否損壞。LE：鎖定控制端，當(dāng)LE=0時(shí)，允許譯碼輸出。LE=1時(shí)譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，譯碼器輸出被保持在LE=0時(shí)的數(shù)值。A1、A2、A3、A4、為8421BCD碼輸入端。a、b、c、d、e、f、g：為譯碼輸出端，輸出為高電平1有效。CD4511的內(nèi)部有上拉電阻，在輸入端與數(shù)碼管筆段端接上限流電阻就可工作。（2）譯碼器CD4511BE的功能CD4511BE的功能表輸入輸出LEBILIDCBAabcdefg顯示XX0XXXX11111118X01XXXX0000000消隱01100001111110001100010110000101100101101101201100111111001301101000110011401101011011011501101100011111601101111110000701110001111111801110011110011901110100000000消隱01110110000000消隱01111000000000消隱01111010000000消隱01111100000000消隱011111100000

0消隱111XXXX鎖存鎖存注：?表示狀態(tài)可以是0也可以是1；*表示狀態(tài)鎖定在LE=0時(shí)的輸出狀態(tài)。9.4.3變量譯碼器1.74LS138管腳排布及內(nèi)部邏輯圖74LS138為3線－8線譯碼器，共有54LS138和74LS138兩種線路結(jié)構(gòu)型式。54LS138為軍用，74LS138為民用。74LS138管腳排布及內(nèi)部邏輯圖如圖所示。

2..74LS138的應(yīng)用74LS138可以組成三變量輸入，四變量輸入的任意組合邏輯電路。（1）用一塊3線-8線譯碼器74LS138可以組成任何一個(gè)三變量輸入的邏輯函數(shù)，任意一個(gè)輸入三變量的邏輯函數(shù)都可以用一塊3線-8線譯碼器74LS138來實(shí)現(xiàn)。因?yàn)槿我庖粋€(gè)組合邏輯表達(dá)式都可以寫成標(biāo)準(zhǔn)與或式的形式，即最小項(xiàng)之和的形式，而·塊3線-8線譯碼器74LS138的輸出正好是二變量最小項(xiàng)的全部體現(xiàn)。（2）二塊3線-8線譯碼器74LS138可以組成任何一個(gè)四變量輸入的邏輯函數(shù)。常見的一些編碼器、譯碼器如（74LS138）都只是三位或四位二進(jìn)制的編碼譯碼，只能滿足一些簡單電子電路的需求，對(duì)于復(fù)雜電子電路就無能為力了。中規(guī)模集成電路74LS138的工作原理十分簡單，根據(jù)輸出表達(dá)式，從中可以看出譯碼器74LS138是一個(gè)完全譯碼器，涵蓋了所有三變量輸入的最小項(xiàng)，這個(gè)特性正是它組成任意一個(gè)組合邏輯電路的基礎(chǔ)。74ls138還有另一重要應(yīng)用，可以組成數(shù)據(jù)分配器。其實(shí)在電路在家用電器、自動(dòng)化控制等方面都有重要的應(yīng)用。允許端

輸入端

輸出端STASTBSTCA2A1A0Y0~Y7

100

0

1

1

000001010011100101110111Y0=0其余為1Y1=0其余為1Y2=0其余為1Y3=0其余為1Y4=0其余為1Y5=0其余為1Y6=0其余為1Y7=0其余為1Y0~Y7全174LS138譯碼器真值表【例】用3線-8線譯碼器74LS138實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)【解】：已知3線-8線譯碼器74LS138的輸出表達(dá)式為所謂的編碼器，就是在數(shù)字系統(tǒng)中，能把具有特定意義的信息（數(shù)字和字符）變成若干位代碼的電路。分類：

普通編碼：

優(yōu)先編碼二進(jìn)制編碼器二—十進(jìn)制編碼器任何時(shí)刻只能允許一個(gè)信號(hào)輸入。允許多個(gè)信號(hào)同時(shí)輸入，但輸出信號(hào)則按優(yōu)先等級(jí)次序進(jìn)行編碼輸出。9.5編碼器9.5.1普通編碼器I0I1I2I3Y1Y0100000010001001010000111４線－２線編碼器真值表

４線－２線編碼器原理框圖

４線－２線編碼器邏輯圖

9.5.2二進(jìn)制優(yōu)先編碼器(a)外引線排列圖(b)慣用邏輯符號(hào)

8線-3線優(yōu)先編碼器74LS148

74LS148功能表

【相關(guān)鏈接】編碼器的功能擴(kuò)展9.5.38421BCD碼優(yōu)先編碼器1.8421BCD碼優(yōu)先編碼器的結(jié)構(gòu)74LS147是8421BCD碼優(yōu)先編碼器表

優(yōu)先編碼器74LS147功能真值表（1）編碼器本身故障：是指編碼器本身元器件出現(xiàn)故障，導(dǎo)致其不能產(chǎn)生和輸出正確的波形。這種情況下需更換編碼器或維修其內(nèi)部器件。（2）編碼器連接電纜故障：這種故障出現(xiàn)的幾率

最高，維修中經(jīng)常遇到，應(yīng)是優(yōu)先考慮的因素。通常為編碼器電纜斷路、短路或接觸不良，這時(shí)需更換電纜或接頭。還應(yīng)特別注意是否是由于電纜固定不緊，造成松動(dòng)引起開焊或斷路，這時(shí)需卡緊電纜。（3）編碼器+5V電源下降：是指+5V電源過低，通常不能低于4.75V，造成過低的原因是供電電源故障或電源傳送電纜阻值偏大而引起損耗，這時(shí)需檢修電源或更換電纜。（4）絕對(duì)式編碼器電池電壓下降：這種故障通常有含義明確的報(bào)警，這時(shí)需更換電池，如果參考點(diǎn)位置記憶丟失，還須執(zhí)行重回參考點(diǎn)操作。（5）編碼器電纜屏蔽線未接或脫落：這會(huì)引入干擾信號(hào)，使波形不穩(wěn)定，影響通信的準(zhǔn)確性，必須保證屏蔽線可靠的焊接及接地。（6）編碼器安裝松動(dòng)：這種故障會(huì)影響位置控制

精度，造成停止和移動(dòng)中位置偏差量超差，甚至剛一開機(jī)即產(chǎn)生伺服系統(tǒng)過載報(bào)警，請(qǐng)?zhí)貏e注意。（7）光柵污染：這會(huì)使信號(hào)輸出幅度下降，必須用脫脂棉沾無水酒精輕輕擦除油污。2.8421BCD碼優(yōu)先編碼器常見故障9.6數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器也稱為多路選擇器或多路開關(guān)，其邏輯功能是根據(jù)地址輸入（又稱選擇輸入）信號(hào)從多路輸入數(shù)據(jù)中選取其中的一路數(shù)據(jù)作為輸出。

1.中規(guī)模集成數(shù)據(jù)選擇器A2A1A0Y1×××00000D00001D10010D20011D30100D40101D50110D60111D774LS151功能表

2.數(shù)據(jù)選擇器的應(yīng)用【例1】用8選1數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)：

Y=AB+BC+AC【解】：（1）將邏輯函數(shù)轉(zhuǎn)換成最小項(xiàng)表達(dá)式。

Y=AB+BC+AC

==m3+m5+m6+m7（2）寫出8選1數(shù)據(jù)選擇器的輸出函數(shù)式

Y'=