组合逻辑功能器件

常 用 组 合 逻 辑 功 能 器 件 4.1 编 码 器

如果将“0”、“1”按一定规律编排在一起，组成不同的代码，反映不同的物理状态，且代码和物理状态有着一一对应的关系，这个过程称为编码，能完成编码任务的电路称编码器。 编码：赋予二进制代码特定含义的过程称为编码

如：8421BCD 码中用1000表示数字8 如：ASCII 码中用100 0001表示字母A 等 编码器：具有编码功能的逻辑电路。

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。

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； 如8-3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；

如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 4.1.1 普通编

码器：普通编码器对输入要求比较苛刻，任何时刻只允许一个输

入信号有效，即输入信号之间是有约束的。

1. ４线—２线编码器:４个输入端，２ 个输出端。 （1） 电路图如图 （2）逻辑框图 I I I I 0 1 电路图

逻辑框图 （4）真值表

（3）表达式：

2．键盘输入8421BCD 码编码器 （1） 电路图 3

21032100I I I I I I I I Y +=

GS D C B

A （2）功能表

4.1.2优先编码器

优先编码器的提出：如果有两个或更多输入信号有效，将会出现

输出混乱。必须根据轻重缓急，规定好这些外设允许操作的先后次序，即优先级别。识别多个编码请求信号的优先级别，并进行相应编码的逻辑部件称为优先编码器。

优先编码器——允许同时输入两个以上信号，并按优先级输出。 1．4 线─2 线优先编码器（设计） （1）列出功能表 （2）写出逻辑表达式 （3）画出逻辑电路

2. 优先编码器74148 （1）逻辑电路

3321I I I Y +=33210I I I I Y += A 2 A 1 A 0

（2） 优先编码器74148的示意框图、引脚图

（3 EI 0 1 2

注意：该电路为反码输出。EI为使能输入端(低电平有效)，EO为使能输出端(高电平有效) ，GS为优先编码工作标志(低电平有效)。

编码器有如下特点：

（a）这种编码器是以输入为“0”电平而实现编码的，其输出是8421的反码。

（b）编码器的输入端按高位优先排队，I7具有最高优先权，当I7为“0”时，不论其它输入端处于何状态，输出ABCD=“111”，I5为“0”时，首先要看比I6高的I7处于什么状态，比I5低位的不予考虑，看I6和I7均为“1”，则输出ABCD=“101”。

（c）编码器的八个输入端I1～I7分别对应十进制数1—7，由于当I1～I7全为“1”时，ABC=“111”，相当于I0=“0”的情况，所以输入端I。在实际电路中被省略了。

(4)集成电路编码器74148的应用: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。

4.2 译码器

译码：编码的逆过程，即把编码的特定含义“翻译”过来。 译码器：具有译码功能的逻辑电路称为译码器。 译码器的分类：

（1）唯一地址译码器：将一系列代码转换成与之对应的有效信号。 常见的唯一地址译码器：二进制译码器、二—十进制译码器、显示译码器。（2）代码变换器：将一种代码转换成另一种代码。

4.2.1 2线 - 4线译码器 1．电路图

2．功能表3．表达式

B A EI Y= B A EI Y= 1 B A EI Y= 2 AB EI Y= 3

4.2.2 二进制译码器74LS138（3线8线译

码器）

国产3线—8线译码器74LS138逻辑图如图所示。

y，它能将二进制代码按其原意翻译它由三个输入端A0、A1、A2和八个输出端0y～7

成相应的输出信号，输出端低电平表示有信号，高由平表示无信号。

由图3-10（a）所示逻辑图可写出各输出 Y0=A2A1A0 Y4=A2A1A0 Y1=A2A1A0 Y5=A2A1A0 Y2=A2A1A0 Y6=A2A1A0 Y3=A2A1A0 Y7=A2A1A0

这样根据输出表达式写出其电路的真值表

1.用二进制译码器设计组合电路 小项的反变量

，利用附加的门电路就可以实现任何三变量的函数。 例题．利用74LS138实现Y=AB+BC+CA。 解：先将函数式转换成标准与或式

当时，若将A2、A1、A0作为三个输入变量，输出恰好是8个最

令 A = A2，B=A1，C=A0 再用摩根定理： 2．译码器的扩展

用两片74138扩展为4线—16线译码器

3．用74LS138构成数据分配器 输出中的某一路输出。

数据分配器——将一路输入数据根据地址选择码分配给多路数据用译码器设计一个“1线-8线”数据分配器，由74LS138构成的一位数据分配器如图所示。S1=1、3S =0、

2S 为数据输入端D 。而将A2、A1、A0作为数据分配器的地址。

4.2.3 二—十进制译码器

74LS42是二—十进制译码器，输入为8421BCD码，有10个输出，又叫4线—10线译码器，输出低电平有效。74LS42符号如下图所示，功能表如下表所示。

4.2.4 数字显示译码器 1.常用显示器

分类：A. 按显示方式分，有字型重叠式、点阵式、分段式等。 B. 按发光物质分，有发光二极管(LED)式、荧光式、液晶显示等。 如：七段式LED显示器（Light Emitting Diode LED）

LED显示器有两种结构：

2．液晶显示器件 液晶显示器

(Liguid Crystal Display,简称LCD)最大的优点是功耗小，每平方厘米的功耗不到1μW，它的工作电压也很低，在1V以下也可以工作。因此，它在便携式的仪器、仪表得到广泛应用。

液晶显示器也使用了七段字符显示，其公共极也叫背电极，图3-11是a段的简单驱动电路，其他段的驱动电路与a段完全一样。ucom是加在公共极(COM)的脉冲信号，A=0时，两个电极间电压ua=0，a段不显示，A=1时，两个电极间电压ua为交变电压，a段显示。

4．字符显示译码器

74LS48是一个BCD—七段译码LED驱动器

74LS48的逻辑功能：

（1）正常译码显示。LT=1，BI/RBO=1时，对输入为十进制数

l～15的二进制码（0001～1111）进行译码，产生对应的七段显示码。

（2）灭零。当LT=1，而输入为0的二进制码0000时，只有当

RBI =1时，才产生0的七段

显示码,如果此时输入RBI =0 ，则译码器的a～g输出全0，使显示器全灭；所以RBI称为灭零输入端。

（3）试灯。当LT=0时，无论输入怎样，a～g输出全1，数码管七段全亮。由此可以检测显示器七个发光段的好坏。 LT称为试灯输入端。

（4）特殊控制端BI/RBO。BI/RBO可以作输入端，也可以作输出端。

作输入使用时，如果BI=0时，不管其他输入端为何值，a～g均输出0，显示器全灭。因此BI称为灭灯输入端。

作输出端使用时，受控于RBI。当RBI=0，输入为0的二进制码0000时，RBO=0，用以指示该片正处于灭零状态。所以，RBO 又称为灭零输出端。

将BI/RBO和RBI配合使用，可以实现多位数显示时的“无效0消隐”功能。

4.2.5 数据分配器

数据分配器是数据选择器的逆过程，它是一个能将一路数据分配到按地址要求的输出端的电路，是单输入——多输出的组合电路，图

3-22是四路数据分配器的逻辑图，D为被传送的数据输入端，A、B是地址控制端，Y0～Y3为数据输出端。由图可写出表达式。

Y0=A B D Y1=A BD Y2=A B D Y3=ABD 由式得出其真值表图四路数据分配器

4.3 数据选择器 4.3.1数据选择器

数据选择器又称多路开关，它的功能是从多路输入数据中按照不同的地址选择其中的一路作为输出。下图是一个数据选择器的电路，下面分析其功能：

由图可见：Y=（ABD3+A B D2+A BD1+A B D0）G 根据公式写出真值表如表

表数据选择器真值表

由表看出：为使能端，当=1时，输出为0，当=0时，数据选择器

开始工作，不同的A、B组合，Y的输出不同。这是一个四选1的数据选择器。

图所示是中规模八选一数据选择器T4151的逻辑图，（b）图为外引线排例图。

D0～D7为数据输入端，A、B、C为地址控制端，S为使能端，Q和Q为两个互补的输出端，其真值表如表所示：

函数输出表达式：Q=[A B C D0+A B C

D1+A B C D2+A BCD3+A B C D4+A B CD5+AB C D6+ABCD7]·S

4.3.2 数据选择器的应用 1．74151的位扩展

74151的位扩展

74151的字扩展 2．74151的字扩展 3．逻辑函数产生器 ∑==7 i i i D m Y

当EN=0时：输出Y 的表达式为 控制Di ，就可得到不同的逻辑函数。 组成函数产生器的一般步骤：

a 、将函数变换成最小项表达式 b 、将使能端EN 接低电平

c 、地址信号C 、B 、A 作为函数的输入变量 d 、数据输入D0~D7作为控制信号

例 试用8选1数据选择器74LS151产生逻辑函数

解 将逻辑函数化为最小项表达式： L = m3D3+ m5D5+ m6D6+ m7D7

当D 3=D 5=D 6=D 7=1 ，D 0=D 1=D 2=D 4=0 ，74151的输出即为逻辑函数L 。

4．实现由并行数据到串行数据的转换

Z

XY XYZ Z Y X YZ X L +++ =