计算机电路与电子技术第9章

编译码显示电路的设计第9章编译码显示电路的设计9.1编码器9.2译码器9.3加法器9.4数据选择器9.5编译码显示电路的设计的设计编译码显示电路的设计一、掌握与非门结构基本RS触发器的电路、逻辑功能和工作特点。二、熟练掌握RS触发器、D触发器、JK触发器、T触发器的逻辑功能及其描述方法。三、掌握智力抢答器电路的组成及工作原理。本章教学目标编译码显示电路的设计所谓编码就是赋予选定的一系列二进制代码以固定的含义。能够实现编码功能的逻辑部件称为编码器。1、二进制编码器将一系列信号状态编制成二进制代码的逻辑部件称为二进制编码器。9.1编码器一般而言，N个不同的信号，至少需要n位二进制数编码。N和n之间满足下列关系:2n≥N编译码显示电路的设计解用或门组成三位二进制编码器例1（1）三位二进制编码器即为8线-3线编码器，有八个输入端，设为I0~I7，与之对应的输出设为F2、F1、F0，共三位二进制数。列出其真值表，信号高电平有效。I0I1I2I3I4I5I6I7F2F1F01000000000001000000001001000000100001000001100001000100000001001010000001011000000001111编译码显示电路的设计真值表（2）根据真值表写出表达式并进行化简。76542IIIIF76321IIIIF75310IIIIF（3）根据表达式画出逻辑图编译码显示电路的设计9.1.2二---十进制编码器将十个状态（对应于十进制的十个代码）编制成BCD码。十个输入需要几位输出？四位输入：I0I9。输出：F3F0编译码显示电路的设计状态表9876543210IIIIIIIIII0123FFFF输入输出01111111111011111111110111111111101111111111011111111110111111111101111111111011111111110111111111100000000100100011010001010110011110001001编译码显示电路的设计逻辑表达式由功能表可得出与或表达式，若要求用与非门实现，则需转换成与非式，其方法是对与或式两次取反，即有：9898983IIIIIIF7654765476542IIIIIIIIIIIIF7632763276321IIIIIIIIIIIIF9753197531975310IIIIIIIIIIIIIIIF编译码显示电路的设计逻辑图编译码显示电路的设计9.1.3优先编码器允许同时输入两个以上信号，并按优先级输出。（1）优先编码器74LS148编译码显示电路的设计74LS148电路图7IEII1I2I543I6IIA01A2AEOGS0I111111111111≥1≥1≥1≥1&&&&编译码显示电路的设计74LS148功能表编译码显示电路的设计各信号介绍①控制信号为使能输入端，当时，电路允许编码；当时，电路禁止编码，输出均为高电平，称为封锁状态。和为使能输出端和优先标志输出端，主要用于级联和扩展，两者配合使用。当，时，标志可编码，但输入信号处于无效状态，无码可编；当，，标志允许编码，并且正在编码；当时，标志禁止编码。EI0EI1EIEOGS0EO1GS1EO0GS1GSEO编译码显示电路的设计各信号介绍②输入信号端为信号输入端，低电平有效，以优先级别最高，并依次降低。③输出信号端为信号输出端，三位二进制输出是以反码形式对输入信号的编码，或者称为低电平有效。70I~I7I02A~A编译码显示电路的设计优先编码器应用——级联0允许编码输入有效信号，开始编码无有效信号输入101禁止编码输出均为1输出为高位片状态100允许编码F3做第四输出编译码显示电路的设计9.2译码器译码是编码的逆过程，将某个二进制代码翻译成电路的某种状态，即将输入代码转换成特定的输出信号。1、二进制译码器将n种输入的组合译成2n种电路状态。也叫n---2n线译码器。译码器的输入：一组二进制代码译码器的输出：一组高低电平信号编译码显示电路的设计2线-4线译码器BAEI3210FFFF输入输出1××00000101001111110111101111011110BAEIF0BAEIF1BAEIF2ABEIF3编译码显示电路的设计2线-4线译码器逻辑图BAEIF0BAEIF1BAEIF2ABEIF3编译码显示电路的设计二进制集成译码器74LS13874LS1383线—8线全译码器，按照三位输入码和使能输入条件，从8个输出端中译出一个低电平输出，可用于高性能的存储译码或要求传输延迟时间短的数据传输系统。编译码显示电路的设计74LS138电路图&&&&Y4Y5Y6Y73&2&&Y0&Y1YYA0A1A2G1G2AG2B&1111111编译码显示电路的设计74LS138功能表编译码显示电路的设计7012760126501254012430123201221012100120mAAAYmAAAYmAAAYmAAAYmAAAYmAAAYmAAAYmAAAY74LS138逻辑输出三个变量全部最小项译码输出，称为最小项译码器编译码显示电路的设计9.2.2二-十进制译码器编译码显示电路的设计74LS42功能表编译码显示电路的设计9.2.4译码器的应用1）译码器的扩展：用两片74LS138扩展为4线—16线译码器111都不工作00G1G2AG2B=100输出Y0～Y7(0000～0111)G1G2AG2B=000禁止工作1G1G2AG2B=110禁止工作G1G2AG2B=100输出Y8～Y15(1000～1111)编译码显示电路的设计例2）实现组合逻辑电路试用译码器和门电路实现逻辑函数：ACBCABLABCCABCBABCAL解：将逻辑函数转换成最小项表达式，再转换成与非—与非形式。=m3+m5+m6+m7=用一片74LS138加一个与非门就可实现该逻辑函数。1G0A74138G2A2B12AGAY1YYY2YYY73Y4560ABC100L&7653mmmm编译码显示电路的设计常用的数字显示器有多种类型，按显示方式分，有点阵式、分段式等。按发光物质分，有半导体显示器，又称发光二极管(LED)显示器、荧光显示器、液晶显示器、气体放电管显示器等。1．七段数字显示器原理fabcdegDPCOMdcDPefCOMbag9.2.3显示译码器编译码显示电路的设计显示译码器编译码显示电路的设计9.4数据选择器1、数据选择器的基本概念及工作原理•数据选择器——根据地址选择码从多路输入数据中选择一路，送到输出。1DD0Yn位地址选择信号D2-1…数据选择器示意图图4.3.1数数据据输输出入n编译码显示电路的设计4选1数据选择器功能表根据功能表，可写出输出逻辑表达式：GDAADAADAADAAY)(301201101001编译码显示电路的设计4选1数据选择器逻辑图DA0123D10ADDGY≥1&11111编译码显示电路的设计2、集成数据选择器集成数据选择器74LS151（8选1数据选择器）编译码显示电路的设计8选1数据选择器功能表编译码显示电路的设计数据选择器应用（1）功能扩展1被选通1被禁止编译码显示电路的设计（2）实现组合逻辑函数例试用8选1数据选择器74LS151实现逻辑函数：ABCCABCBABCAL解：将逻辑函数转换成最小项表达式：=m3+m5+m6+m7画出连线图。ACBCABLYAD3474151G7DDDD162DY1DD02A5A0ABCL01图4.3.5例4.3.1逻辑图编译码显示电路的设计本章小结1．组合逻辑电路的特点。2．组合逻辑电路的分析步骤为：逐级写出各输出端的逻辑表达式→化简和变换逻辑表达式→列出真值表→确定功能。3．组合逻辑电路的设计步骤为：首先进行逻辑抽象，并根据设计要求列出真值表→写出逻辑表达式(或填写卡诺图)→逻辑化简和变换→画出逻辑图。4．常用的中规模组合逻辑器件包括编码器、译码器、加法器、数据选择器等。编译码显示电路的设计组合逻辑电路在电路结构上的特点①单纯由各类逻辑门电路组成，逻辑电路中不含存储元件；②逻辑电路的输入和输出之间无反馈通路。编译码显示电路的设计9.5编译码显示电路的设计□设计要求（1）采用数码管显示。（2）具有优先编码器进行编码处理。（3）具有译码器进行译码处理。（4）能正确显示优先者信息。编译码显示电路的设计2.电路原理图编译码显示电路的设计3．整机电路安装调试•无论共阴极、共阳极七段显示电路，都需要加限流电阻，否则通电后就把七段译码管烧坏了。限流电阻的选取是：5V电源电压减去发光二极管的工作电压除以10～15mA的数即限流电阻的取值范围。发光二极管的工作电压一般在1.8～2.2V，为计算方便，通常选2V即可。发光二极管的工作电流选取在10～20mA，电流选小了，七段数码管不太亮；选大了，工作时间长了发光管易烧坏。对于大功率七段数码管可根据实际情况来选取限流电阻及电阻的瓦数，在这里可选用1k。编译码显示电路的设计3．整机电路安装调试•（1）10线-4线优先编码器74LS147调试。将数字逻辑电路实验箱扩展板插在实验箱相应位置，并固定好，找一个16脚的插座插上芯片74LS147，并在16脚插座的第8脚接上实验箱的地（GND），第16脚接上电源（VCC）。8个输入端I0～I7接拨位开关（逻辑电平输出），输出端接发光二极管进行显示（逻辑电平显示），其他功能引脚的接法参见相关资料。编译码显示电路的设计3．整机电路安装调试•（2）译码显示器调试。将数字逻辑电路实验箱扩展板插在实验箱相应位置，并固定好，找一个16脚的插座插上芯片74LS48，并在16脚插座的第8脚接上实验箱的地（GND），第16脚接上电源（VCC）。可首先进行试灯输入和灭灯输入测试。为了检查数码显示器的好坏，使LT=0，其余为任意状态，这时数码管各段全部点亮，否则数码管是坏的。再用一根导线将接地，这时如果数码管全灭，说明译码显示是好的。使LT=1，接一个发光二极管，在为1和0的情况下，使数码开关的输出为0000，观察灭零功能。编译码显示电路的设计安装•先安装调试编码部分，然后安装译码显示部分，最后将两部分安装完后可连接起来进行调试。因为编码部分没有安装好，译码部分就没法得出正确的译码，最后也没法正确显示出来。按下相应按键，数码管显示出相应数字，但松开后，数码管又显示数字0。•在安装数码管前，应先测量数码管的好坏，选用万用表的R×10或R×1挡，根据内部等效电路将其等效为8个发光二极管进行测量。以共阴数码管为例：将红表笔接数码管公共端（接地端），黑表笔分别接其他各段，相应的字段应点亮，并且阻值较小，而共阳数码管则表笔接法相反。编译码显示电路的设计（4）元件布局•。选用万用板进行焊接前，应综合考虑整个项目元件的排布和走线，焊接集成电路最好使用集成电路插座，这样便于后面检修和元件的重复利用。焊接前先将插座插在万用板上模拟元件布局，考虑完全后再焊接电路。编译码显示电路的设计TheEnd编译码显示电路的设计TheEnd