第10章组合逻辑模块及其应用

2019年12月20日星期五电子技术基础第10章第10章组合逻辑模块及其应用10.2译码器10.3数据分配器和数据选择器10.1编码器10.4数值比较器10.5加法器10.6半导体存储器2019年12月20日星期五电子技术基础第10章1.掌握编码器、译码器的逻辑功能及其应用；2.掌握数据选择器、数值比较器的逻辑功能及其应用；3.掌握加法器的功能及其应用；4.了解多功能集成逻辑器件及ALU的逻辑功能；5.学会阅读MSI器件的功能表，并能根据设计要求完成电路的正确连接。本章要求：2019年12月20日星期五电子技术基础第10章10.1编码器编码：用二进制代码表示文字、符号或者数码等特定对象的过程。10.1.1编码器（Encoder）的基本概念及工作原理编码器：实现编码的逻辑电路。如：8421BCD码中用1000表示数字8ASCII码中用1000001表示字母A等编码器的逻辑功能：能将每一组输入信息变换为相应二进制的代码输出。2019年12月20日星期五电子技术基础第10章对M个信号编码时，应如何确定位数N？N位二进制代码可以表示多少个信号？例：对101键盘编码时，采用几位二进制代码？编码原则：N位二进制代码可以表示2N个信号，则对M个信号编码时，应由2N≥M来确定位数N。例：对101键盘编码时，采用了7位二进制代码ASCⅡ码。27＝128＞101。2019年12月20日星期五电子技术基础第10章5如4线-2线编码器：将输入的4个状态分别编成4个2位二进制数码输出；8线-3线编码器：将输入的8个状态分别编成8个3位二进制数码输出；BCD编码器：将10个输入分别编成10个4位8421BCD码输出。编码器的分类：普通编码器优先编码器普通编码器：任何时候只允许一个编码输入信号有效，否则输出就会发生混乱。2019年12月20日星期五电子技术基础第10章6优先编码器：允许同时输入两个以上的有效编码信号。当同时输入几个有效编码信号时，优先编码器能按预先设定的优先级别，只对其中优先权最高的一个进行编码。2019年12月20日星期五电子技术基础第10章7Y1Y0I0I1I2I34输入二进制码输出I0I1I2I3Y1Y01000010000100001（2）逻辑功能表321032101IIIIIIIIY321032100IIIIIIIIY编码器的输入为高电平有效。1.普通4线─2线编码器（1）逻辑框图Y1Y0000110112019年12月20日星期五电子技术基础第10章8I0I1I2I31111&&&≥1≥1Y0Y1&（3）逻辑图2019年12月20日星期五电子技术基础第10章9该电路存在的问题：当所有的输入都为0时，电路的输出Y1Y0=？Y1Y0=00和真值表中第一行的输出编码相同，无法区分是哪个输入信号的编码。I0I1I2I31111&&&≥1≥1Y0Y1&•普通编码器不能同时输入两个以上的有效编码信号2019年12月20日星期五电子技术基础第10章(1)分析要求：输入有8个信号，即N=8，根据2nN的关系，即n=3，即输出为三位二进制代码。例：设计一个编码器，满足以下要求：(1)将I0、I1、…I78个信号编成二进制代码。(2)编码器每次只能对一个信号进行编码，不允许两个或两个以上的信号同时有效。(3)设输入信号高电平有效。2019年12月20日星期五电子技术基础第10章001011101000010100110111I0I1I2I3I4I5I6I7(2)列编码表：输入输出Y2Y1Y02019年12月20日星期五电子技术基础第10章(3)写出逻辑式并转换成“与非”式Y2=I4+I5+I6+I7=I4I5I6I7...=I4+I5+I6+I7Y1=I2+I3+I6+I7=I2I3I6I7...=I2+I3+I6+I7Y0=I1+I3+I5+I7=I1I3I5I7...=I1+I3+I5+I72019年12月20日星期五电子技术基础第10章(4)画出逻辑图10000000111I7I6I5I4I3I1I2&&&1111111Y2Y1Y02019年12月20日星期五电子技术基础第10章将十进制数0~9编成二进制代码的电路2.二–十进制编码器表示十进制数4位10个编码器高低电平信号二进制代码2019年12月20日星期五电子技术基础第10章列编码表：四位二进制代码可以表示十六种不同的状态，其中任何十种状态都可以表示0~9十个数码，最常用的是8421码。000输出输入Y1Y2Y00(I0)1(I1)2(I2)3(I3)4(I4)5(I5)6(I6)7(I7)8(I8)9(I9)Y300011101000011110001101100000000001118421BCD码编码表2019年12月20日星期五电子技术基础第10章写出逻辑式并化成“或非”门和“与非”门Y3=I8+I9.=I4+I6I5+I7Y2=I4+I5+I6+I7Y0=I1+I3+I5+I7+I9.=I1+I9I3+I7I5+I7..=I2+I6I3+I7Y1=I2+I3+I6+I72019年12月20日星期五电子技术基础第10章画出逻辑图10000000011101101001&&&111111I1I2I3I4I5I6I7I8I9Y3Y2Y1Y02019年12月20日星期五电子技术基础第10章法二：98983.IIIIY765476542IIIIIIIIY763276321IIIIIIIIY97531975310IIIIIIIIIIY7I2019年12月20日星期五电子技术基础第10章十键8421码编码器的逻辑图+5V&Y3&Y2&Y1&Y0I0I1I2I3I4I5I6I7I8I91K×10S001S12S23S34S45S56S67S78S89S92019年12月20日星期五电子技术基础第10章当有两个或两个以上的信号同时输入编码电路，电路只能对其中一个优先级别高的信号进行编码。即允许几个信号同时有效，但电路只对其中优先级别高的信号进行编码，而对其它优先级别低的信号不予理睬。10.1.2优先编码器2019年12月20日星期五电子技术基础第10章211.优先编码器74148逻辑图2345671EI111111111111≥1&&&&&&&&&&&&&≥1≥1≥1A2A1A0GSEO08个信号输入端0～71个使能输入端EI3个编码输出端A2～A01个编码器工作状态标志1个输出使能标志2019年12月20日星期五电子技术基础第10章22I0I1I2I3I4I5I6I7EO74148EIA0A1A2GS123456789101112131415164567EIA2A1GNDVCCEOGS3210A0引脚图示意框图2.优先编码器74148的示意框图、引脚图2019年12月20日星期五电子技术基础第10章3.优先编码器74148的逻辑功能表输入输出EI01234567A2A1A0GSEO1××××××××11111011111111111100×××××××0000010××××××01001010×××××011010010××××0111011010×××01111100010××011111101010×01111111100100111111111101EI=1，电路不工作，GS=EO=1，A2A1A0=111EI=0，电路工作，无有效低电平输入，A2A1A0=111，GS=1，EO=0；EI=0，电路工作，输入0_7分别有低电平输入时，A2A1A0为0_7的编码输出，GS=0，EO=1。2019年12月20日星期五电子技术基础第10章CT740S4147编码器功能表I9Y0I8I7I6I5I4I3I2I1Y1Y2Y31111111111111输入(低电平有效)输出(8421反码)0011010011111010001110100111110101011111010111111110110011111110110111111111011102019年12月20日星期五电子技术基础第10章例:CT740S147集成优先编码器(10线-4线)T4147引脚图低电平有效GND1287654YYIIIII091233CCNYIIIIYU16151413121110912345678CT740S41472019年12月20日星期五电子技术基础第10章10.1.3集成电路编码器74148的应用例4.1.1用二片74148构成16位输入、4位二进制码输出的优先编码器如图所示，试分析其工作原理。I0I1I2I3I4I5I6I7I8I9I10I11I12I13I14I15EOEI74148(Ⅰ)74148(Ⅱ)A0A1A2A0A1A2GSGS2GS1GS&A&B&C&GSDEI2EO2EO1EI1111I0I1I2I3I4I5I6I7I8I9I10I11I12I13I14I15EOEI74148(Ⅰ)74148(Ⅱ)A0A1A2A0A1A2GSGS2GS1GS&A&B&C&GSDEI2EO2EO1EI110有编码请求1I8~I15I0I1I2I3I4I5I6I7I8I9I10I11I12I13I14I15EOEI74148(Ⅰ)74148(Ⅱ)A0A1A2A0A1A2GSGS2GS1GS&A&B&C&GSDEI2EO2EO1EI10无编码请求00I0~I72019年12月20日星期五电子技术基础第10章解：根据功能表对逻辑图进行分析（1）当时，,从而使，这时74148（Ⅰ)(Ⅱ)均禁止编码，它们的输出A2A1A0都是111.由电路图可知，,表示此时整个电路的代码输出端DCBA=1111是非编码输出。21EI21EO11EI121GSGSGS（2）当时，高位片（Ⅱ）允许编码，但若I15~I8都是高电平，即均无编码请求，则，从而,允许低位片（Ⅰ）编码。这时高位片的A2A1A0=111，使门C、B、A都打开，C、B、A取决于低位片的A2A1A0，而,总是等于1，所以输出代码在1111~1000之间变化。如果I0单独有效，输出为1111；20EI20EO10EI2DGS2019年12月20日星期五电子技术基础第10章（3）当且I15~I8中有编码请求（至少一个为低电平）时，，从而，高位片编码，低位片禁止编码。显然。高位片的编码级别优先于低位片。此时，C、B、A取决于高位片的A2A1A0，输出代码在0111~0000之间变化。同理可知，高位片中I15优先级别最高。20EI21EO11EI20DGS如果I7及任意其他输入同时有效，则输出为1000，低位片以I7的优先级别最高。整个电路实现了16位输入的优先编码，优先级别从I15至I0依次递减。2019年12月20日星期五电子技术基础第10章740S148电路的功能表例：八线—三线优先编码器740S1482019年12月20日星期五电子技术基础第10章740S148的逻辑功能描述：(1)编码输入端：逻辑符号输入端上面均有“—”号，这表示编码输入低电平有效。I0~I7低电平有效允许编码，但无有效编码请求优先权最高2019年12月20日星期五电子技术基础第10章(2)编码输出端：从功能表可以看出，740S148编码器的编码输出是反码。Y2、Y1、Y012019年12月20日星期五电子技术基础第10章（3）选通输入端：只有在=0时，编码器才处于工作状态；而在=1时，编码器处于禁止状态，所有输出端均被封锁为高电平。SS禁止状态工作状态2019年12月20日星期五电子技术基础第10章允许编码，但无有效编码请求正在优先编码（4）选通输出端YS和扩展输出端YEX：为扩展编码器功能而设置。2019年12月20日星期五电子技术基础第10章740S148的逻辑符号以上通过对740S148编码器逻辑功能的分析，介绍了通过MSI器件逻辑功能表了解集成器件功能的方法。要求初步具备查阅