項目二一位十進(jìn)制加法計算器的邏輯電路設(shè)計與制作教學(xué)提綱

1、項目二一位十進(jìn)制加法計算器的邏輯電路設(shè)計與制作任務(wù)一任務(wù)一 BCD編碼器的邏輯電路設(shè)編碼器的邏輯電路設(shè)計與制作計與制作【實踐活動實踐活動】2.實踐活動任務(wù)描述實踐活動任務(wù)描述在電路輸入端按下代表在電路輸入端按下代表09的任何一個按鈕開關(guān)，在輸出端，的任何一個按鈕開關(guān)，在輸出端，LED就會顯示與該十進(jìn)制數(shù)對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)值。任何時刻只允就會顯示與該十進(jìn)制數(shù)對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)值。任何時刻只允許輸入一個有效信號。許輸入一個有效信號。3.實踐活動要求實踐活動要求要求每人用邏輯門設(shè)計要求每人用邏輯門設(shè)計BCD編碼器的控制電路，并在焊接板編碼器的控制電路，并在焊接板（或面包板）上將設(shè)計的電路搭建起來，然后調(diào)試并

2、實現(xiàn)所要（或面包板）上將設(shè)計的電路搭建起來，然后調(diào)試并實現(xiàn)所要求的功能。求的功能。4.實踐儀器與元件實踐儀器與元件萬用表、電烙鐵、按鈕開關(guān)萬用表、電烙鐵、按鈕開關(guān)10只，紅色只，紅色LED4只，集成邏輯門只，集成邏輯門若干，電阻、電容若干，導(dǎo)線，焊接板（或面包板），焊錫絲若干，電阻、電容若干，導(dǎo)線，焊接板（或面包板），焊錫絲下一頁下一頁上一頁上一頁任務(wù)一任務(wù)一 BCD編碼器的邏輯電路設(shè)編碼器的邏輯電路設(shè)計與制作計與制作【實踐活動實踐活動】5.活動提示活動提示（1）LED正、負(fù)板間加正向電壓時導(dǎo)通，一般電壓大于正、負(fù)板間加正向電壓時導(dǎo)通，一般電壓大于2V時發(fā)光，不加電壓或加反向電壓時不導(dǎo)通，時發(fā)

3、光，不加電壓或加反向電壓時不導(dǎo)通，LED不亮，應(yīng)與不亮，應(yīng)與LED串聯(lián)一串聯(lián)一1001000 的電阻保護(hù)的電阻保護(hù)LED不致因過流而損壞。不致因過流而損壞。（2）10個按鈕開關(guān)代表個按鈕開關(guān)代表09這這10個十進(jìn)制數(shù)，輸出個十進(jìn)制數(shù)，輸出4個信號個信號控制控制4個個LED的顯示。的顯示。（3）此設(shè)計為組合邏輯，用集成邏輯門實現(xiàn)，設(shè)計方法可見）此設(shè)計為組合邏輯，用集成邏輯門實現(xiàn)，設(shè)計方法可見后面的知識鏈接。后面的知識鏈接。下一頁下一頁上一頁上一頁任務(wù)一任務(wù)一 BCD編碼器的邏輯電路設(shè)編碼器的邏輯電路設(shè)計與制作計與制作【知識鏈接：編碼器的基本知識知識鏈接：編碼器的基本知識】按照被編碼信號的不同特點

4、和要求，有二進(jìn)制編碼器、二按照被編碼信號的不同特點和要求，有二進(jìn)制編碼器、二-十十進(jìn)制編碼器、優(yōu)先編碼器之分。一下著重介紹二進(jìn)制編碼器進(jìn)制編碼器、優(yōu)先編碼器之分。一下著重介紹二進(jìn)制編碼器和和BCD編碼器。編碼器。1.二進(jìn)制編碼器二進(jìn)制編碼器用用n位二進(jìn)制代碼對位二進(jìn)制代碼對N=2n個一般信號進(jìn)行編碼的電路，叫做個一般信號進(jìn)行編碼的電路，叫做二進(jìn)制編碼器。這種編碼器有一個特點：任何時刻只允許輸二進(jìn)制編碼器。這種編碼器有一個特點：任何時刻只允許輸入一個有效信號，不允許同時出現(xiàn)兩個或兩個以上的有效信入一個有效信號，不允許同時出現(xiàn)兩個或兩個以上的有效信號，因而其輸入是一組互相排斥的變量。號，因而其輸入

5、是一組互相排斥的變量。觀以觀以3位二進(jìn)制編碼器為例，分析編碼器的工作原理。位二進(jìn)制編碼器為例，分析編碼器的工作原理。圖圖2-1所示是所示是3位二進(jìn)制編碼的框圖，它的輸入是位二進(jìn)制編碼的框圖，它的輸入是I0I7這這8個高電平個高電平信號，輸出是信號，輸出是3位二進(jìn)制代碼位二進(jìn)制代碼Y2、Y1、Y0.為此，又把它叫做為此，又把它叫做8-3線編碼器。輸出與輸入的對應(yīng)關(guān)系如線編碼器。輸出與輸入的對應(yīng)關(guān)系如表表2-1所示。所示。下一頁下一頁上一頁上一頁任務(wù)一任務(wù)一 BCD編碼器的邏輯電路設(shè)編碼器的邏輯電路設(shè)計與制作計與制作【實踐活動實踐活動】根據(jù)以上真值表，無需繪制卡諾圖，可以直接推導(dǎo)根據(jù)以上真值表，無

6、需繪制卡諾圖，可以直接推導(dǎo)8-3線編碼線編碼器的邏輯表達(dá)式。器的邏輯表達(dá)式。根據(jù)以上邏輯表達(dá)式可以繪制出根據(jù)以上邏輯表達(dá)式可以繪制出8-3線編碼器的邏輯電路。如線編碼器的邏輯電路。如圖圖2-2。下一頁下一頁上一頁上一頁任務(wù)一任務(wù)一 BCD編碼器的邏輯電路設(shè)編碼器的邏輯電路設(shè)計與制作計與制作【實踐活動實踐活動】2.BCD編碼器編碼器將十進(jìn)制數(shù)將十進(jìn)制數(shù)09這這10個信號編成二進(jìn)制代碼的電路叫二個信號編成二進(jìn)制代碼的電路叫二-十進(jìn)十進(jìn)制制BCD編碼器。它和二進(jìn)制編碼器特點一樣，任何時刻只允編碼器。它和二進(jìn)制編碼器特點一樣，任何時刻只允許輸入一個有效信號。許輸入一個有效信號。本項目的任務(wù)是要實現(xiàn)一個

7、十進(jìn)制本項目的任務(wù)是要實現(xiàn)一個十進(jìn)制8421BCD編碼器，因輸入編碼器，因輸入變量相互排斥，可直接列出編碼表如變量相互排斥，可直接列出編碼表如表表2-2所示。將表中各位所示。將表中各位輸出碼為輸出碼為1的相應(yīng)輸入變量相加，便可得到編碼器的各輸出表的相應(yīng)輸入變量相加，便可得到編碼器的各輸出表達(dá)式：達(dá)式：根據(jù)以上邏輯表達(dá)式可以繪制出根據(jù)以上邏輯表達(dá)式可以繪制出8421BCD碼編碼器的邏輯電碼編碼器的邏輯電路，如路，如圖圖2-3所示。所示。上一頁上一頁返返 回回任務(wù)二任務(wù)二 譯碼器邏輯電路設(shè)計與制譯碼器邏輯電路設(shè)計與制作作【技能目標(biāo)技能目標(biāo)】能設(shè)計并使用譯碼器。能設(shè)計并使用譯碼器?！局R目標(biāo)知識目標(biāo)

8、】（1）掌握編碼技術(shù)。）掌握編碼技術(shù)。（2）掌握集成）掌握集成LED譯碼器的使用方法。譯碼器的使用方法。下一頁下一頁任務(wù)二任務(wù)二 譯碼器邏輯電路設(shè)計與制譯碼器邏輯電路設(shè)計與制作作【實踐活動實踐活動】1.實踐活動任務(wù)描述實踐活動任務(wù)描述設(shè)計制作二設(shè)計制作二-十進(jìn)制譯碼顯示電路：以七段顯示譯碼器十進(jìn)制譯碼顯示電路：以七段顯示譯碼器74LS48為核心制作十進(jìn)制數(shù)譯碼顯示電路，電路的輸入端是為核心制作十進(jìn)制數(shù)譯碼顯示電路，電路的輸入端是4個個74LS48連接的按鈕開關(guān)，通過這連接的按鈕開關(guān)，通過這4個按鈕開關(guān)輸入一個個按鈕開關(guān)輸入一個4位二進(jìn)制數(shù)，這個二進(jìn)制數(shù)經(jīng)位二進(jìn)制數(shù)，這個二進(jìn)制數(shù)經(jīng)74LS48譯

9、碼后驅(qū)動后端的譯碼后驅(qū)動后端的LED數(shù)碼管顯示對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)字。數(shù)碼管顯示對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)字。2.實踐活動要求實踐活動要求要求每人用要求每人用74LS48譯碼器設(shè)計二譯碼器設(shè)計二-十進(jìn)制譯碼顯示電路，十進(jìn)制譯碼顯示電路，并在焊接板（或面包板）上將設(shè)計的電路搭建起來，然后調(diào)并在焊接板（或面包板）上將設(shè)計的電路搭建起來，然后調(diào)試并實現(xiàn)所要求的功能。試并實現(xiàn)所要求的功能。下一頁下一頁上一頁上一頁任務(wù)二任務(wù)二 譯碼器邏輯電路設(shè)計與制譯碼器邏輯電路設(shè)計與制作作【實踐活動實踐活動】3.實踐儀器與元件實踐儀器與元件萬用表、電烙鐵、七段顯示譯碼器萬用表、電烙鐵、七段顯示譯碼器74LS48一片，按鈕開關(guān)一片，按鈕

10、開關(guān)4只，只，LED4數(shù)碼管數(shù)碼管1個，電阻、電容若干，導(dǎo)線，焊接板個，電阻、電容若干，導(dǎo)線，焊接板（或面包板），焊錫絲（或面包板），焊錫絲4.活動提示活動提示（1）務(wù)必詳細(xì)閱讀）務(wù)必詳細(xì)閱讀74LS48芯片說明書，正確連接按鈕開芯片說明書，正確連接按鈕開關(guān)和數(shù)碼管。關(guān)和數(shù)碼管。（2）此設(shè)計為組合邏輯，用集成邏輯電路實現(xiàn)，設(shè)計方法）此設(shè)計為組合邏輯，用集成邏輯電路實現(xiàn)，設(shè)計方法可見后面的知識鏈接?？梢姾竺娴闹R鏈接。下一頁下一頁上一頁上一頁任務(wù)二任務(wù)二 譯碼器邏輯電路設(shè)計與制譯碼器邏輯電路設(shè)計與制作作【知識鏈接知識鏈接1：譯碼器的基本知識：譯碼器的基本知識】譯碼是編碼的逆過程，它的功能是將具有

11、特定含義的二進(jìn)制譯碼是編碼的逆過程，它的功能是將具有特定含義的二進(jìn)制碼進(jìn)行辨別，并轉(zhuǎn)換成控制信號，具有譯碼功能的邏輯電路碼進(jìn)行辨別，并轉(zhuǎn)換成控制信號，具有譯碼功能的邏輯電路稱為譯碼器。稱為譯碼器。1.二二-十進(jìn)制譯碼器十進(jìn)制譯碼器二二-十進(jìn)制譯碼器（見十進(jìn)制譯碼器（見圖圖2-4）是最基本的二進(jìn)制譯碼器，它）是最基本的二進(jìn)制譯碼器，它有有4個輸入端，需要譯碼的個輸入端，需要譯碼的4位二進(jìn)制代碼從這里并行輸入；位二進(jìn)制代碼從這里并行輸入；有有10個譯碼輸出端。功能是將個譯碼輸出端。功能是將4位并行輸入的二進(jìn)制代碼，位并行輸入的二進(jìn)制代碼，根據(jù)譯碼要求，選擇根據(jù)譯碼要求，選擇10輸出中的一個輸出譯碼

12、信息。輸出中的一個輸出譯碼信息。表表2-3所示為二所示為二-十進(jìn)制譯碼器的真值表。十進(jìn)制譯碼器的真值表。下一頁下一頁上一頁上一頁任務(wù)二任務(wù)二 譯碼器邏輯電路設(shè)計與制譯碼器邏輯電路設(shè)計與制作作【知識鏈接知識鏈接1：譯碼器的基本知識：譯碼器的基本知識】由真值表可以推導(dǎo)出二由真值表可以推導(dǎo)出二-十進(jìn)制譯碼器的邏輯表達(dá)式：十進(jìn)制譯碼器的邏輯表達(dá)式：根據(jù)以上邏輯表達(dá)式，可以繪制出二根據(jù)以上邏輯表達(dá)式，可以繪制出二-十進(jìn)制譯碼器的邏輯電路，十進(jìn)制譯碼器的邏輯電路，如如圖圖2-5所示。所示。下一頁下一頁上一頁上一頁任務(wù)二任務(wù)二 譯碼器邏輯電路設(shè)計與制譯碼器邏輯電路設(shè)計與制作作【知識鏈接知識鏈接1：譯碼器的基

13、本知識：譯碼器的基本知識】2.三線三線-八線譯碼器八線譯碼器功能是將功能是將3位并行輸入的二進(jìn)制代碼，根據(jù)譯碼要求，選擇位并行輸入的二進(jìn)制代碼，根據(jù)譯碼要求，選擇8個輸出中的一個輸出譯碼信息。典型的三線個輸出中的一個輸出譯碼信息。典型的三線-八線譯碼器是八線譯碼器是74LS138.74LS138有有3個地址輸入端個地址輸入端A、B、C，它們共有，它們共有8種狀態(tài)的組種狀態(tài)的組合，即可譯出合，即可譯出8個輸出信號個輸出信號Y0Y7。74LS138的引腳排列見的引腳排列見圖圖2-6，功能表見，功能表見表表2-4。可用兩片可用兩片38線譯碼器線譯碼器74LS138構(gòu)成構(gòu)成4-16線譯碼器，其具體線譯

14、碼器，其具體連接如連接如圖圖2-7所示。所示。下一頁下一頁上一頁上一頁任務(wù)二任務(wù)二 譯碼器邏輯電路設(shè)計與制譯碼器邏輯電路設(shè)計與制作作【知識鏈接知識鏈接2：LED數(shù)碼管及其驅(qū)動電路數(shù)碼管及其驅(qū)動電路】LED數(shù)碼管（也稱發(fā)光二極管數(shù)碼管）是用顯示數(shù)字、文字?jǐn)?shù)碼管（也稱發(fā)光二極管數(shù)碼管）是用顯示數(shù)字、文字和符號的常用器件。如和符號的常用器件。如圖圖2-8所示。所示。LED數(shù)碼管根據(jù)管內(nèi)數(shù)碼管根據(jù)管內(nèi)PN結(jié)的連接方式不同，可分為共陰數(shù)碼結(jié)的連接方式不同，可分為共陰數(shù)碼管和共陽數(shù)碼管兩種。共陰數(shù)碼管就是管內(nèi)所有管和共陽數(shù)碼管兩種。共陰數(shù)碼管就是管內(nèi)所有PN結(jié)的陰極結(jié)的陰極都連在一起，如都連在一起，如圖圖

15、2-9（a）所示。使用時應(yīng)將共陰端接低電所示。使用時應(yīng)將共陰端接低電平，陽極接顯示譯碼器的哥哥輸出端。共陽數(shù)碼管就是管內(nèi)平，陽極接顯示譯碼器的哥哥輸出端。共陽數(shù)碼管就是管內(nèi)所有所有PN結(jié)的陽極都連在一起，如結(jié)的陽極都連在一起，如圖圖2-9（b）所示。使用時應(yīng)所示。使用時應(yīng)將共陽端接高電平，陰極接顯示譯碼器的各個輸出端。將共陽端接高電平，陰極接顯示譯碼器的各個輸出端。下一頁下一頁上一頁上一頁任務(wù)二任務(wù)二 譯碼器邏輯電路設(shè)計與制譯碼器邏輯電路設(shè)計與制作作【知識鏈接知識鏈接3：集成：集成LED譯碼器譯碼器】集成集成LED譯碼器的功能是將輸入的譯碼器的功能是將輸入的BCD碼經(jīng)過譯碼后，驅(qū)動碼經(jīng)過譯碼后

16、，驅(qū)動LED數(shù)碼管顯示相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。數(shù)碼管顯示相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。1.74LS4874LS48是一種與共陰極數(shù)碼管配合使用的字符顯示譯碼器，是一種與共陰極數(shù)碼管配合使用的字符顯示譯碼器，邏輯符號如邏輯符號如圖圖2-10所示。所示。74LS48功能表如功能表如表表2-5所示。所示。圖圖2-11所示是所示是LED七段顯示器和譯碼驅(qū)動電路連接實例。七段顯示器和譯碼驅(qū)動電路連接實例。下一頁下一頁上一頁上一頁任務(wù)二任務(wù)二 譯碼器邏輯電路設(shè)計與制譯碼器邏輯電路設(shè)計與制作作【知識鏈接知識鏈接3：集成：集成LED譯碼器譯碼器】2.CD4511CD4511是一個用于驅(qū)動共陰極是一個用于驅(qū)動共陰極LED(數(shù)碼管數(shù)碼

17、管)顯示器的顯示器的BCD碼碼-七段碼譯碼器，它具有七段碼譯碼器，它具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動功能的碼及驅(qū)動功能的CMOS電路能提供較大的拉電流，可直接驅(qū)電路能提供較大的拉電流，可直接驅(qū)動動LED顯示器。顯示器。圖圖2-12描述了描述了CD5411的引腳設(shè)置及其與的引腳設(shè)置及其與LED連接的方法。其連接的方法。其真值表見真值表見表表2-6。上一頁上一頁返返 回回任務(wù)三任務(wù)三 一位十進(jìn)制加法器的邏輯一位十進(jìn)制加法器的邏輯電路設(shè)計與制作電路設(shè)計與制作【技能目標(biāo)技能目標(biāo)】能設(shè)計并制作一個一位十進(jìn)制加法器。能設(shè)計并制作一個一位十進(jìn)制加法器?！局R目標(biāo)知識

18、目標(biāo)】（1）掌握加法器的相關(guān)知識。）掌握加法器的相關(guān)知識。（2）掌握組合邏輯的設(shè)計方法。）掌握組合邏輯的設(shè)計方法。下一頁下一頁任務(wù)三任務(wù)三 一位十進(jìn)制加法器的邏輯一位十進(jìn)制加法器的邏輯電路設(shè)計與制作電路設(shè)計與制作【實踐活動實踐活動】1.實踐活動任務(wù)描述實踐活動任務(wù)描述任務(wù)的核心是設(shè)計制作一個十進(jìn)制加法器，實現(xiàn)個位十進(jìn)制任務(wù)的核心是設(shè)計制作一個十進(jìn)制加法器，實現(xiàn)個位十進(jìn)制加法功能，輸入為兩組十進(jìn)制數(shù)，輸出為輸入數(shù)據(jù)相加的值加法功能，輸入為兩組十進(jìn)制數(shù)，輸出為輸入數(shù)據(jù)相加的值（不含進(jìn)位位）。任務(wù)原理見（不含進(jìn)位位）。任務(wù)原理見圖圖2-13.2.實踐活動要求實踐活動要求要求每人用邏輯門設(shè)計一位十進(jìn)制

19、加法器電路，并在焊接板要求每人用邏輯門設(shè)計一位十進(jìn)制加法器電路，并在焊接板（或面包板）上將設(shè)計的電路搭建起來，調(diào)試并實現(xiàn)所要求（或面包板）上將設(shè)計的電路搭建起來，調(diào)試并實現(xiàn)所要求的功能。的功能。下一頁下一頁上一頁上一頁任務(wù)三任務(wù)三 一位十進(jìn)制加法器的邏輯一位十進(jìn)制加法器的邏輯電路設(shè)計與制作電路設(shè)計與制作【實踐活動實踐活動】3.實踐儀器與元件實踐儀器與元件萬用表、電烙鐵、按鈕開關(guān)若干，七段顯示譯碼器萬用表、電烙鐵、按鈕開關(guān)若干，七段顯示譯碼器74LS48一片，一片，LED數(shù)碼管一個，集成邏輯門若干，電阻、電容若干，數(shù)碼管一個，集成邏輯門若干，電阻、電容若干，導(dǎo)線，焊接板（或面包板），焊錫絲導(dǎo)線，

20、焊接板（或面包板），焊錫絲4.活動提示活動提示（1）為保證課堂效率，建議學(xué)生將前兩次任務(wù)中制作的電）為保證課堂效率，建議學(xué)生將前兩次任務(wù)中制作的電路保留并在此次任務(wù)中直接使用。路保留并在此次任務(wù)中直接使用。（2）此設(shè)計為組合邏輯，用集成邏輯門實現(xiàn)，設(shè)計方法可）此設(shè)計為組合邏輯，用集成邏輯門實現(xiàn)，設(shè)計方法可見后面的知識鏈接。見后面的知識鏈接。下一頁下一頁上一頁上一頁任務(wù)三任務(wù)三 一位十進(jìn)制加法器的邏輯一位十進(jìn)制加法器的邏輯電路設(shè)計與制作電路設(shè)計與制作【知識鏈接知識鏈接1：半加器與全加器的基本知識：半加器與全加器的基本知識】1.一位加法器一位加法器（1）半加器。）半加器。半加器的真值表如半加器的真

21、值表如表表2-7所示。表中的所示。表中的A和和B分別表示兩個相分別表示兩個相加的一位二進(jìn)制數(shù)，加的一位二進(jìn)制數(shù)，S是本位和，是本位和，COUT是本位向高位的進(jìn)位。是本位向高位的進(jìn)位。由真值表可以直接寫出以下函數(shù)表達(dá)式：由真值表可以直接寫出以下函數(shù)表達(dá)式：半加器的邏輯符號和邏輯圖如半加器的邏輯符號和邏輯圖如圖圖2-14所示。所示。下一頁下一頁上一頁上一頁任務(wù)三任務(wù)三 一位十進(jìn)制加法器的邏輯一位十進(jìn)制加法器的邏輯電路設(shè)計與制作電路設(shè)計與制作【知識鏈接知識鏈接1：半加器與全加器的基本知識：半加器與全加器的基本知識】（2）全加器）全加器全加器的真值表如全加器的真值表如表表2-8所示。表中的所示。表中的

22、A和和B分別表示兩個相分別表示兩個相加的一位二進(jìn)制數(shù)，加的一位二進(jìn)制數(shù)，Cin是來自低一位向本位的進(jìn)位；是來自低一位向本位的進(jìn)位；S是本是本位和；位和；Cout是本位向高一位的進(jìn)位。是本位向高一位的進(jìn)位。由真值表可以推導(dǎo)出全加器的邏輯表達(dá)式：由真值表可以推導(dǎo)出全加器的邏輯表達(dá)式：全加器的邏輯圖和邏輯符號如全加器的邏輯圖和邏輯符號如圖圖2-15所示。所示。下一頁下一頁上一頁上一頁inininoutCBAABBCACABCABCBACBACBACS)(inininin任務(wù)三任務(wù)三 一位十進(jìn)制加法器的邏輯一位十進(jìn)制加法器的邏輯電路設(shè)計與制作電路設(shè)計與制作【知識鏈接知識鏈接1：半加器與全加器的基本知識

23、：半加器與全加器的基本知識】2.多位加法器多位加法器根據(jù)電路結(jié)構(gòu)的不同，常見的多位加法器分為串行進(jìn)位加法根據(jù)電路結(jié)構(gòu)的不同，常見的多位加法器分為串行進(jìn)位加法器和超前進(jìn)位加法器。器和超前進(jìn)位加法器。N位串行進(jìn)位加法器由位串行進(jìn)位加法器由n個一位加法器串聯(lián)構(gòu)成，個一位加法器串聯(lián)構(gòu)成，圖圖2-16所所示是一個示是一個4位串行進(jìn)位加法器，用它可實現(xiàn)一位十進(jìn)制數(shù)的位串行進(jìn)位加法器，用它可實現(xiàn)一位十進(jìn)制數(shù)的加法。加法。下一頁下一頁上一頁上一頁任務(wù)三任務(wù)三 一位十進(jìn)制加法器的邏輯一位十進(jìn)制加法器的邏輯電路設(shè)計與制作電路設(shè)計與制作【知識鏈接知識鏈接2：數(shù)據(jù)選擇器、數(shù)據(jù)分配器及：數(shù)據(jù)選擇器、數(shù)據(jù)分配器及數(shù)值比較

24、器數(shù)值比較器】1.數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器又稱多路選擇器（數(shù)據(jù)選擇器又稱多路選擇器（Multiplexer，簡稱，簡稱MUX），），其原理框圖如其原理框圖如圖圖2-17所示。所示。常用的數(shù)據(jù)選擇器有常用的數(shù)據(jù)選擇器有2選選1、4選選1、8選選1、16選選1等。等。圖圖2-18所示是所示是4選選1數(shù)據(jù)選擇器的邏輯圖及邏輯符號。數(shù)據(jù)選擇器的邏輯圖及邏輯符號。其功能表見其功能表見表表2-9。下一頁下一頁上一頁上一頁任務(wù)三任務(wù)三 一位十進(jìn)制加法器的邏輯一位十進(jìn)制加法器的邏輯電路設(shè)計與制作電路設(shè)計與制作【知識鏈接知識鏈接2：數(shù)據(jù)選擇器、數(shù)據(jù)分配器及：數(shù)據(jù)選擇器、數(shù)據(jù)分配器及數(shù)值比較器數(shù)值比較器】2

25、.數(shù)據(jù)分配器數(shù)據(jù)分配器數(shù)據(jù)分配器又稱多路分配器（數(shù)據(jù)分配器又稱多路分配器（DEMUX），其功能與數(shù)據(jù)選），其功能與數(shù)據(jù)選擇器相反，它可以將一路輸入數(shù)據(jù)按擇器相反，它可以將一路輸入數(shù)據(jù)按n位地址分送到位地址分送到2n個數(shù)個數(shù)據(jù)輸出端上。據(jù)輸出端上。圖圖2-19所示為所示為2-4DEMUX的邏輯符號，其功的邏輯符號，其功能表如能表如表表2-10所示。所示。前面學(xué)習(xí)的前面學(xué)習(xí)的74LS138就可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)分配器功能，如就可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)分配器功能，如圖圖2-20所示。所示。下一頁下一頁上一頁上一頁任務(wù)三任務(wù)三 一位十進(jìn)制加法器的邏輯一位十進(jìn)制加法器的邏輯電路設(shè)計與制作電路設(shè)計與制作【知識鏈接知識鏈接2：

26、數(shù)據(jù)選擇器、數(shù)據(jù)分配器及：數(shù)據(jù)選擇器、數(shù)據(jù)分配器及數(shù)值比較器數(shù)值比較器】3.數(shù)值比較器數(shù)值比較器數(shù)據(jù)比較器是用來判斷輸入數(shù)據(jù)大小的邏輯器件，數(shù)值比較數(shù)據(jù)比較器是用來判斷輸入數(shù)據(jù)大小的邏輯器件，數(shù)值比較器可以按位數(shù)分為一位數(shù)值比較器和多位數(shù)值比較器，首先器可以按位數(shù)分為一位數(shù)值比較器和多位數(shù)值比較器，首先簡要介紹一位數(shù)值比較器的功能和特點。簡要介紹一位數(shù)值比較器的功能和特點。其真值表如其真值表如表表2-11所示。由真值表可以得到下列邏輯表達(dá)所示。由真值表可以得到下列邏輯表達(dá)式：式：根據(jù)上面的表達(dá)式可畫出如根據(jù)上面的表達(dá)式可畫出如圖圖2-21所示的邏輯電路圖。所示的邏輯電路圖。上一頁上一頁iiii

27、iiiiiiiiiiiBAMBABABABAGBAL返返 回回仿真演練一仿真演練一 七段數(shù)碼管顯示電路七段數(shù)碼管顯示電路【技能目標(biāo)技能目標(biāo)】（1）學(xué)會用字信號發(fā)生器。）學(xué)會用字信號發(fā)生器。（2）學(xué)會編碼七段數(shù)碼管。）學(xué)會編碼七段數(shù)碼管。（3）進(jìn)一步會用邏輯分析儀。）進(jìn)一步會用邏輯分析儀?！局R目標(biāo)知識目標(biāo)】（1）掌握數(shù)碼管的編碼方法。）掌握數(shù)碼管的編碼方法。（2）掌握字信號發(fā)生器的使用方法。）掌握字信號發(fā)生器的使用方法。下一頁下一頁仿真演練一仿真演練一 七段數(shù)碼管顯示電路七段數(shù)碼管顯示電路【實踐活動實踐活動】七段數(shù)碼管顯示仿真七段數(shù)碼管顯示仿真（1）搭接如）搭接如圖圖2-22所示的數(shù)碼管顯示電

28、路。所示的數(shù)碼管顯示電路。（2）在字信號發(fā)生器中選擇模式設(shè)置（）在字信號發(fā)生器中選擇模式設(shè)置（Pattern）下的左）下的左移編碼（移編碼（Shift Left），運行電路，觀察數(shù)碼管的變化，記），運行電路，觀察數(shù)碼管的變化，記錄各字段對應(yīng)的信號端口。錄各字段對應(yīng)的信號端口。（3）根據(jù)字段信息，對七段數(shù)碼管進(jìn)行編碼，使之輸出字）根據(jù)字段信息，對七段數(shù)碼管進(jìn)行編碼，使之輸出字符符09，并將編碼填入，并將編碼填入表表2-12中。將編碼在字信號模型編中。將編碼在字信號模型編輯區(qū)輯區(qū)Edit處輸入，送到字信號發(fā)生器的縣顯示區(qū)顯示出來，處輸入，送到字信號發(fā)生器的縣顯示區(qū)顯示出來，如如圖圖2-23所示。字

29、信號發(fā)生器設(shè)置運行的起始地址為所示。字信號發(fā)生器設(shè)置運行的起始地址為0000、結(jié)束地址為結(jié)束地址為0009；再以單調(diào)期（；再以單調(diào)期（Burst）或循環(huán)（）或循環(huán)（Cycle）方式運行電路，觀察電路運行結(jié)果，并用邏輯分析儀驗證電方式運行電路，觀察電路運行結(jié)果，并用邏輯分析儀驗證電路，波形如路，波形如圖圖2-24所示。所示。下一頁下一頁上一頁上一頁仿真演練一仿真演練一 七段數(shù)碼管顯示電路七段數(shù)碼管顯示電路【知識鏈接：字信號發(fā)生器知識鏈接：字信號發(fā)生器】字信號發(fā)生器（字信號發(fā)生器（Word Generator）是一個最多能夠產(chǎn)生）是一個最多能夠產(chǎn)生32位同步邏輯信號的儀器，可以用來對數(shù)字邏輯電路進(jìn)

30、行測位同步邏輯信號的儀器，可以用來對數(shù)字邏輯電路進(jìn)行測試，實際上是一個數(shù)字激勵源編輯器，其圖標(biāo)和面板如試，實際上是一個數(shù)字激勵源編輯器，其圖標(biāo)和面板如圖圖2-25所示。所示。1.連接電路連接電路在字信號發(fā)生器圖標(biāo)的左邊有在字信號發(fā)生器圖標(biāo)的左邊有015共共16個端子輸出低個端子輸出低16位邏輯信號，右邊位邏輯信號，右邊1631個端子輸出高個端子輸出高16位邏輯信號，下位邏輯信號，下邊的邊的R端為數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒端，端為數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒端，T端為外觸發(fā)信號端。端為外觸發(fā)信號端。2.設(shè)置字信號地址設(shè)置字信號地址面板圖中的面板圖中的Address區(qū)用于設(shè)置字信號地址，如區(qū)用于設(shè)置字信號地址，如圖圖2-26所

31、所示。示。下一頁下一頁上一頁上一頁仿真演練一仿真演練一 七段數(shù)碼管顯示電路七段數(shù)碼管顯示電路【知識鏈接：字信號發(fā)生器知識鏈接：字信號發(fā)生器】3.字信號輸出方式設(shè)置字信號輸出方式設(shè)置字信號的輸出方式如字信號的輸出方式如圖圖2-27所示，所示，4.模式設(shè)置模式設(shè)置單擊單擊圖圖2-27中的中的Pattern按鈕，屏幕彈出如按鈕，屏幕彈出如圖圖2-28所示的所示的對話框。對話框。5.觸發(fā)方式及輸出頻率設(shè)置觸發(fā)方式及輸出頻率設(shè)置圖圖2-25中的中的Trigger區(qū)用于設(shè)置觸發(fā)方式。區(qū)用于設(shè)置觸發(fā)方式。6.編輯字信號編輯字信號圖圖2-25所示面板中的所示面板中的Edit區(qū)用于字信號模型編輯，如區(qū)用于字信號

32、模型編輯，如圖圖2-29所示。所示。7.應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例具體操作步驟如下，操作過程如具體操作步驟如下，操作過程如圖圖2-30所示。所示。下一頁下一頁上一頁上一頁仿真演練一仿真演練一 七段數(shù)碼管顯示電路七段數(shù)碼管顯示電路【實訓(xùn)及思考題實訓(xùn)及思考題】實訓(xùn)：譯碼器構(gòu)成一位全加器實訓(xùn)：譯碼器構(gòu)成一位全加器實訓(xùn)目的：實訓(xùn)目的：（1）學(xué)會使用字信號發(fā)生器）學(xué)會使用字信號發(fā)生器.（2）學(xué)會分析簡單的數(shù)字電路。）學(xué)會分析簡單的數(shù)字電路。用用74LS138D譯碼器組成一位全加器，實現(xiàn)兩個二進(jìn)制數(shù)譯碼器組成一位全加器，實現(xiàn)兩個二進(jìn)制數(shù)的相加。的相加。全加器真值表如全加器真值表如表表2-13所示。所示。創(chuàng)建該全加器

33、電路如創(chuàng)建該全加器電路如圖圖2-31所示。所示。上一頁上一頁返返 回回仿真演練二仿真演練二 全加器全加器【技能目標(biāo)技能目標(biāo)】（1）學(xué)會用邏輯轉(zhuǎn)換儀設(shè)計數(shù)字電路。）學(xué)會用邏輯轉(zhuǎn)換儀設(shè)計數(shù)字電路。（2）學(xué)會選擇常見的元器件型號。）學(xué)會選擇常見的元器件型號。（3）學(xué)會將較復(fù)雜的邏輯電路生成子電路。）學(xué)會將較復(fù)雜的邏輯電路生成子電路。（4）學(xué)會用生成的子電路構(gòu)成更復(fù)雜的數(shù)）學(xué)會用生成的子電路構(gòu)成更復(fù)雜的數(shù)字電路。字電路?！局R目標(biāo)知識目標(biāo)】（1）掌握邏輯轉(zhuǎn)換儀的使用方法。）掌握邏輯轉(zhuǎn)換儀的使用方法。（2）掌握子電路的生成步驟。）掌握子電路的生成步驟。下一頁下一頁仿真演練二仿真演練二 全加器全加器【實踐

34、活動實踐活動】仿真一位加法器。仿真一位加法器。1.工作原理工作原理（1）半加器。其真值表如）半加器。其真值表如表表2-14所示。所示。（2）全加器。其真值表如）全加器。其真值表如表表2-15所示。所示。2.仿真分析仿真分析（1）利用邏輯轉(zhuǎn)換儀分別獲得半加器的）利用邏輯轉(zhuǎn)換儀分別獲得半加器的Sn和和Cn表達(dá)式。如表達(dá)式。如圖圖2-34所示為在邏輯轉(zhuǎn)換儀中設(shè)置的真值表所示為在邏輯轉(zhuǎn)換儀中設(shè)置的真值表Sn。得到半加器邏輯表達(dá)。得到半加器邏輯表達(dá)式為：式為： 。同理得到。同理得到 Cn表達(dá)式為：表達(dá)式為：Cn=AB。如。如圖圖2-35所示為在邏輯轉(zhuǎn)換儀設(shè)置的真值表所示為在邏輯轉(zhuǎn)換儀設(shè)置的真值表Cn。

35、（2）用同樣方法獲得全加器邏輯表達(dá)式：）用同樣方法獲得全加器邏輯表達(dá)式： ，如，如圖圖2-36所示。所示。Cn =AB+BC+AC+，如，如圖圖2-37所示。所示。下一頁下一頁上一頁上一頁BABAnSABCCBACBACBAnS仿真演練二仿真演練二 全加器全加器【實踐活動實踐活動】（3）根據(jù)邏輯表達(dá)式產(chǎn)生電路。電路如）根據(jù)邏輯表達(dá)式產(chǎn)生電路。電路如圖圖2-38、圖圖2-39、圖圖2-40、圖圖2-41所示。所示。（4）驗證邏輯關(guān)系。以）驗證邏輯關(guān)系。以圖圖2-41所示的全加器所示的全加器Cn的電路為例，的電路為例，將其輸入端將其輸入端A、B、C改接為單刀雙擲的開關(guān)分別接改接為單刀雙擲的開關(guān)分別

36、接+5V和地，和地，輸出端輸出端Cn改接為電壓探測器，如改接為電壓探測器，如圖圖2-42所示。所示。（5）用子電路形式表示全加器。）用子電路形式表示全加器。圖圖2-42中將與門用中將與門用74LS08替換，將或門用替換，將或門用74LS32替換，并在輸入端和輸出替換，并在輸入端和輸出端將連接器替換為端將連接器替換為I/O端所示，替換后的電路如端所示，替換后的電路如圖圖2-43所示。所示。同樣可以將圖同樣可以將圖2-38、圖、圖2-39、圖、圖2-40、圖、圖2-41都替換成都替換成實際元件，電路如實際元件，電路如圖圖2-44、圖圖2-45、圖圖2-46所示。所示。（6）生成子電路。用鼠標(biāo)拉框選

37、中）生成子電路。用鼠標(biāo)拉框選中圖圖2-43中的所有內(nèi)容，中的所有內(nèi)容，復(fù)制電路，得到子電路，如復(fù)制電路，得到子電路，如圖圖2-47所示。所示。下一頁下一頁上一頁上一頁仿真演練二仿真演練二 全加器全加器【實訓(xùn)及思考題實訓(xùn)及思考題】實訓(xùn)：實訓(xùn)：3人表決器電路測試及仿真人表決器電路測試及仿真1。實訓(xùn)目的。實訓(xùn)目的（1）掌握邏輯轉(zhuǎn)換儀的使用方法。）掌握邏輯轉(zhuǎn)換儀的使用方法。（2）初步學(xué)會使用邏輯轉(zhuǎn)換儀進(jìn)行數(shù)字電路設(shè)計。）初步學(xué)會使用邏輯轉(zhuǎn)換儀進(jìn)行數(shù)字電路設(shè)計。2.實訓(xùn)內(nèi)容實訓(xùn)內(nèi)容（1）根據(jù)設(shè)計原理，在邏輯轉(zhuǎn)換儀中設(shè)置真值表。）根據(jù)設(shè)計原理，在邏輯轉(zhuǎn)換儀中設(shè)置真值表。根據(jù)設(shè)計原理輸入真值表，如根據(jù)設(shè)計原

38、理輸入真值表，如圖圖2-48所示。所示。（2）單擊）單擊 按鈕，生成簡單的電路表達(dá)式為：按鈕，生成簡單的電路表達(dá)式為：Y=AC+AB+BC.（3）單擊）單擊 按鈕，根據(jù)表達(dá)式按鈕，根據(jù)表達(dá)式Y(jié)=AC+AB+BC生成電路。生成電路。下一頁下一頁上一頁上一頁仿真演練二仿真演練二 全加器全加器【實踐活動實踐活動】（4）在生成的電路中添加圖標(biāo)按鈕）在生成的電路中添加圖標(biāo)按鈕A、B、C和結(jié)果指示燈和結(jié)果指示燈Y，從，從Basic器件庫中選擇開關(guān)器件庫中選擇開關(guān)SPDT作為圖標(biāo)按鈕，將其作為圖標(biāo)按鈕，將其標(biāo)號和控制鍵分別設(shè)置為標(biāo)號和控制鍵分別設(shè)置為A、B、C，從，從Indicators器件庫器件庫中選擇電

39、壓探測器中選擇電壓探測器Probe作為結(jié)果只是。作為結(jié)果只是。圖圖2-49所示為設(shè)計好的測試電路。所示為設(shè)計好的測試電路。（5）啟動電路，根據(jù)真值表輸入按鍵組合，觀察輸出結(jié)果）啟動電路，根據(jù)真值表輸入按鍵組合，觀察輸出結(jié)果是否符合設(shè)計要求。是否符合設(shè)計要求。（6）執(zhí)行菜單）執(zhí)行菜單Place Place Text Description Box命令，添加電路描述。命令，添加電路描述。（7）生成子電路如）生成子電路如圖圖2-50所示。所示。上一頁上一頁返返 回回圖圖2-1 3位二進(jìn)制位二進(jìn)制8-3線編碼器框圖線編碼器框圖返返 回回表表2-1 二進(jìn)制編碼器的真值表二進(jìn)制編碼器的真值表返返 回回圖圖

40、2-2 8-3線編碼器的邏輯電路線編碼器的邏輯電路返返 回回表表2-2 8421BCD碼編碼表碼編碼表返返 回回圖圖2-3 8421BCD編碼器的邏輯電路編碼器的邏輯電路返返 回回圖圖2-4 二二-十進(jìn)制譯碼器十進(jìn)制譯碼器返返 回回表表2-3 二二-十進(jìn)制譯碼器真值表十進(jìn)制譯碼器真值表返返 回回圖圖2-5 二二-十進(jìn)制譯碼器邏輯電路十進(jìn)制譯碼器邏輯電路返返 回回圖圖2-6 74LS138的引腳排列的引腳排列返返 回回表表2-4 74LS138的功能表的功能表返返 回回圖圖2-7 兩片兩片74LS138擴(kuò)展成擴(kuò)展成4-16線線譯碼器譯碼器返返 回回圖圖2-8 LED數(shù)碼管模型數(shù)碼管模型返返 回回圖圖2-9 LED數(shù)碼管內(nèi)部接線數(shù)碼管內(nèi)部接線返返 回回圖圖2-10 74LS48的邏輯符號的邏輯符號返返 回回表表2-5 74LS48的功能表的功能表返返 回回圖圖2-11 LED七段顯示器譯碼驅(qū)動電七段顯示器譯碼驅(qū)動電路邏輯圖路邏輯圖返返 回回圖圖2-12 CD4511與與LED的連接示意的連接示意圖圖返返 回回表表2-6 CD4511的真值表的真值表返返 回回圖圖2-13 一位十進(jìn)制加法器原理一位十進(jìn)制加法器原理返返 回回表表2-7 半加器的真值表半加器的真值表返返