第三節(jié) 組合邏輯電路

第九章數(shù)字電路基礎(chǔ)

第三節(jié)組合邏輯電路第三節(jié)組合邏輯電路理解組合邏輯電路特點(diǎn)；了解典型組合邏輯電路（編碼器、譯碼器、加法器）的功能與應(yīng)用；掌握譯碼顯示器的使用。

【教學(xué)目標(biāo)】應(yīng)知：

應(yīng)會(huì)：會(huì)根據(jù)功能表正確使用典型集成編碼器、典型集成譯碼器及典型集成譯碼顯示器?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】典型集成編碼器、典型集成譯碼器及典型集成譯碼顯示器的認(rèn)識(shí)及使用。

【難點(diǎn)分析】對(duì)于編碼、譯碼過程的理解。第三節(jié)組合邏輯電路常用的組合邏輯電路有編碼器、譯碼器、加法器等。組合邏輯電路:用基本邏輯門電路組成的邏輯電路稱為組合邏輯電路，簡稱組合電路。任何時(shí)刻電路的輸出狀態(tài)直接由同一時(shí)刻的輸入狀態(tài)所決定，而與信號(hào)輸入前的狀態(tài)無關(guān)，即組合邏輯電路無記憶能力。組合邏輯電路的特點(diǎn):一、編碼器1．編碼的概念數(shù)字電路中的編碼是指將輸入的各種信號(hào)（例如數(shù)字、文字、符號(hào)等）轉(zhuǎn)換成若干位二進(jìn)制碼的過程。用來完成編碼工作的數(shù)字電路稱為編碼器。一位二進(jìn)制數(shù)只有0和1兩個(gè)狀態(tài)，可表示兩種特定的含義；兩位二進(jìn)制數(shù)有00、01、10、11共4個(gè)狀態(tài)，可表示4種特定含義，由此可知2n

個(gè)輸入信號(hào)至少需用n位二進(jìn)制碼就可以完成編碼，即需要n個(gè)輸出口。

編碼器一般都制成集成電路。一、編碼器2．二—十進(jìn)制編碼器二—十進(jìn)制編碼器示意圖將十進(jìn)制的10個(gè)數(shù)字0～9編成二進(jìn)制代碼的電路稱為二—十進(jìn)制編碼器。如右圖所示。該編碼器有十個(gè)輸入信號(hào)；該編碼器有四個(gè)輸出信號(hào)；最常用的二—十進(jìn)制編碼器是8421BCD碼編碼器一、編碼器2．二—十進(jìn)制編碼器74LS147是一種常用的8421BCD碼集成優(yōu)先編碼器，其實(shí)物外形圖及引腳功能如圖所示。一、編碼器[做中教]：74LS147功能測(cè)試電路分組試驗(yàn)總結(jié)2．二—十進(jìn)制編碼器一、編碼器學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)利用測(cè)試電路：（1）當(dāng)輸入端全為高電平觀察輸出情況；74LS147編碼表十進(jìn)制數(shù)（輸入）

8421碼（輸出）

0111111111111111111111101110211111110×110131111110××11004111110×××1011511110××××101061110×××××10017110××××××1000810×××××××011190××××××××0110（3）當(dāng)輸入端有兩個(gè)或兩個(gè)以上為高電平時(shí)觀察輸出情況。（2）當(dāng)輸入只有一端為高電平時(shí)觀察輸出情況；記錄觀察結(jié)果并填表比較輸出結(jié)果，討論74LS147功能，體會(huì)優(yōu)先權(quán)的意義。

一、編碼器總結(jié)（3）74LS147為優(yōu)先編碼器，即當(dāng)輸入端同時(shí)輸入兩個(gè)或兩個(gè)以上有效信號(hào)時(shí)，只接受優(yōu)先級(jí)別高的輸入信號(hào)編碼。其優(yōu)先級(jí)別為:由高至低（1）輸入端、輸出端均為低電平有效，即0表示有信號(hào)，1表示無信號(hào)。（2）當(dāng)輸入數(shù)據(jù)為十進(jìn)制0時(shí)，只需要將全部數(shù)據(jù)輸入端接高電平即可。一、編碼器課堂練習(xí)1、當(dāng)74LS147的輸入端按順序輸入110101111時(shí)，輸出為（）

A．1101B．1010C．1000D．1110

2、當(dāng)74LS147的輸入端按順序輸入111111111時(shí)，輸出為（）

A．1111B．1010C．1000D．00003、當(dāng)74LS147的輸入端按順序輸入111011001時(shí)，輸出為（）

A．0110B．1010C．1000D．1001CAD二、譯碼器1．譯碼的概念一個(gè)n位二進(jìn)制數(shù)有2n個(gè)狀態(tài)，可表示2n個(gè)特定含義，即可譯出2n個(gè)信號(hào)。如電報(bào)局將每組4個(gè)十進(jìn)制數(shù)字譯成一個(gè)漢字就是譯碼。譯碼器是一種能把二進(jìn)制代碼所代表的特定含義翻譯出來的一種組合邏輯電路。

譯碼是編碼的逆過程。二、譯碼器2．二—十進(jìn)制譯碼器將二進(jìn)制代碼譯成10個(gè)十進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的電路稱為二—十進(jìn)制編碼器。如右圖所示。該譯碼器有A0、…、A3四個(gè)輸入信號(hào)；該編碼器有十個(gè)輸出信號(hào)，也稱為4線—10線譯碼器；最常用的二—十進(jìn)制譯碼器有74LS42、74HC42、T1042、T4042等。二-十進(jìn)制譯碼器示意圖二、譯碼器2．二—十進(jìn)制譯碼器

74HC42外形圖及引腳功能如圖所示。輸入輸出輸出二、譯碼器[做中教]：74HC42功能測(cè)試電路分組試驗(yàn)總結(jié)2．二—十進(jìn)制譯碼器二、譯碼器學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)利用測(cè)試電路：（1）當(dāng)輸入端依次輸入0000～1001時(shí)觀察輸出情況；74HC42譯碼表

輸入端輸出端00001111111110

00011111111101001011111110110011111111011101001111101111010111110111110110111011111101111101111111100010111111111001

0111111111（2）當(dāng)輸入端依次輸入1010～1111時(shí)觀察輸出情況。記錄觀察結(jié)果并填表，總結(jié)74HC147功能特點(diǎn)。二、譯碼器

總結(jié)（3）當(dāng)輸入數(shù)據(jù)1010～1111六個(gè)超出10的無效狀態(tài)時(shí)，輸出皆為高電平，即74HC42集成電路能夠自動(dòng)拒絕偽碼。

（1）輸入端高電平有效、輸出端為低電平有效。（2）當(dāng)輸入數(shù)據(jù)0000～1001時(shí)，依次輸出～

十個(gè)信號(hào)，此時(shí)正常譯碼。二、譯碼器[做中教]：閃爍數(shù)碼顯示器

分組試驗(yàn)總結(jié)顯示譯碼器的功能是將輸入的BCD碼譯成能用于顯示器件的十進(jìn)制數(shù)的信號(hào)，并驅(qū)動(dòng)顯示器顯示數(shù)字。

3．顯示譯碼器

數(shù)字儀器儀表、數(shù)字鐘等系統(tǒng)中，常常需要將測(cè)量數(shù)據(jù)和運(yùn)算結(jié)果用十進(jìn)制數(shù)碼顯示出來。二、譯碼器學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)

用Proteus仿真軟件，選擇顯示譯碼集成芯片74LS48及七段數(shù)碼管，制作閃爍數(shù)碼顯示器如圖所示。（1）當(dāng)輸入端DCBA依次輸入0000～1001觀察顯示情況；（2）觀察控制端電平變化情況與數(shù)碼管顯示情況的關(guān)系。

二、譯碼器

總結(jié)（1）顯示譯碼器由顯示譯碼集成電路（例74LS48）和顯示器（例七段數(shù)碼管）兩部分組成。（2）顯示譯碼集成電路的為消隱控制端，時(shí)譯碼器工作，時(shí)譯碼器七段全部熄滅不工作，借此形成閃爍效果。

二、譯碼器（1）顯示譯碼集成電路

（2）數(shù)碼顯示器

作用是將輸入的4個(gè)BCD碼譯成驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的信號(hào)，常用的有輸出端Ya-Yg高電平有效的芯片，例如74LS48、74LS49、CT5449、CT4511等；輸出端Ya-Yg低電平有效的芯片，例如74LS46、74LS47等。

簡稱數(shù)碼管，常接在譯碼器的后面，顯示譯碼結(jié)果。常用的數(shù)碼管有半導(dǎo)體數(shù)碼管、液晶數(shù)碼管和熒光數(shù)碼管等。下面以半導(dǎo)體數(shù)碼管為例，說明顯示器的工作情況。二、譯碼器

(a)發(fā)光線段分布圖(b)發(fā)光線段組成的字形八段數(shù)碼顯示器半導(dǎo)體數(shù)碼管的種類很多，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），它是由分布在同一平面內(nèi)的8個(gè)發(fā)光線段的不同組合顯示0～9十個(gè)數(shù)字及小數(shù)點(diǎn)的，如下圖所示。二、譯碼器

半導(dǎo)體數(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。其電路分別如下圖所示。二、譯碼器

共陽極數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到+5V電源，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。

共陰極數(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。二、譯碼器

半導(dǎo)體數(shù)碼管按能顯示多少個(gè)“8”還可分為1位、2位、4位數(shù)碼管等。

半導(dǎo)體數(shù)碼管有亮度高、字形清晰、體積小、工作電壓低及壽命長等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是電流大。三、加法器

1．半加器

半加器是完成兩個(gè)1位二進(jìn)制數(shù)相加的組合邏輯電路。所謂半加，是指只考慮本位數(shù)相加，而不考慮低位來的進(jìn)位數(shù)，所以叫半加器。

2．全加器通常除了完成兩個(gè)同位二進(jìn)制數(shù)相加外，還要再加上低位來的進(jìn)位數(shù)，這種加法稱為全加。實(shí)現(xiàn)全加的組合邏輯電路叫全加器。在數(shù)字計(jì)算系統(tǒng)中，加、減、乘、除四則運(yùn)算都是化為加法來進(jìn)行的，所以加法器是最基本的運(yùn)算器。加法器又分為半加器和全加器。

三、加法器

1．半加器

半加器是完成兩個(gè)1位二進(jìn)制數(shù)相加的組合邏輯電路。所謂半加，是指只考慮本位數(shù)相加，而不考慮低位來的進(jìn)位數(shù)，所以叫半加器。

2．全加器通常除了完成兩個(gè)同位二進(jìn)制數(shù)相加外，還要再加上低位來的進(jìn)位數(shù)，這種加法稱為全加。實(shí)現(xiàn)全加的組合邏輯電路叫全加器。全加器產(chǎn)品多為中規(guī)模集成電路，它們的外引腳多為16個(gè)。

三、加法器

CC4008

它含有4個(gè)全加器，可完成4位二進(jìn)制數(shù)的加法。它有A1～A4、B1～B4及C19個(gè)輸入端，S1～S4及C05個(gè)輸出端。其中C1為最低位進(jìn)位數(shù)，C0為最高位進(jìn)位數(shù)。

CC4008外引線排列圖