第4章組合邏輯電路§4.1

概述邏輯電路按其功能的不同可分為兩大類，一類稱為組合邏輯電路，一類稱為時序邏輯電路。本章介紹組合邏輯電路。1.邏輯功能的特點所謂組合邏輯電路，是指該電路在任一時刻輸出信號的穩態值，僅取決于該時刻的輸入信號，而與此信號輸入前電路所處的狀態無關。組合電路不具有記憶功能。2/19/20251北京理工大學信息科學學院輸入信號A、B、C。

輸出信號Y。

2/19/20252北京理工大學信息科學學院2.電路結構的特點n個輸入變量X1，X2，……，Xn。m個輸出變量（函數）Y1，Y2，……，Ym

。n變量的邏輯函數最多有：2/19/20253北京理工大學信息科學學院§4.2常用數字集成組合邏輯電路4.2.1

編碼器用二進制代碼表示特定信息的過程稱為編碼。實現編碼的電路叫編碼器。

1.二進制編碼器二進制編碼器的輸入是n個表示數字、字符或算符的信息，即表征這些信息的高、低電平，輸出則是m位相應的二進制代碼。所以應有：n≤2m。常用組合邏輯電路都屬于中規模集成電路，對中規模電路的要求重點是掌握它們的功能表。2/19/20254北京理工大學信息科學學院4-2線編碼器4個輸入端，2個輸出端。

輸入信號X3、X2、X1、X0高有效。

輸出信號Y2、Y1高有效。

輸入信號X3、X2、X1、X0在任何時刻都只能有一個有效。

2/19/20255北京理工大學信息科學學院4-2線編碼器這還不是真正意義上的真值表畫出Y2、Y1的K圖如下：

2/19/20256北京理工大學信息科學學院無輸入信號X0。

在輸入信號X3、X2、X1均無效時X0有效。

2/19/20257北京理工大學信息科學學院2.8421BCD碼編碼器把0、1、2、3、4、5、6、7、8、9看成邏輯變量。

2/19/20258北京理工大學信息科學學院無0輸入信號。

輸入邏輯變量0、1、2、3、4、5、6、7、8、9低電平有效。

在輸入信號1、2、3、4、5、6、7、8、9均無效時0有效。

2/19/20259北京理工大學信息科學學院3.優先碼編碼器優先編碼器允許多個輸入信號同時有效，但它只對優先級最高的有效輸入信號編碼，對級別較低的有效輸入信號則不予理睬。

2/19/202510北京理工大學信息科學學院ST為選通信號，低電平有效。ST=0，允許74LS148工作，ST=1，不允許74LS148工作。2/19/202511北京理工大學信息科學學院I0～I7為輸入信號，低電平有效。I7

優先級最高，I0優先級最低。2/19/202512北京理工大學信息科學學院Y2～Y0為輸出信號，低電平有效。Y2為最高有效位，Y0為最低有效位。2/19/202513北京理工大學信息科學學院2/19/202514北京理工大學信息科學學院運用反演定律：2/19/202515北京理工大學信息科學學院2/19/202516北京理工大學信息科學學院YEX指示本級有“有效輸入信號”且本級處于工作狀態時的輸出信號，低電平有效。2/19/202517北京理工大學信息科學學院YS指示本級無“有效輸入信號”且本級處于工作狀態時的輸出信號，低電平有效。YS是允許下一級編碼器工作的輸出信號，通常接下一級編碼器的ST信號。2/19/202518北京理工大學信息科學學院

8—3線優先編碼器的邏輯圖2/19/202519北京理工大學信息科學學院優先級編碼器的級聯輸出B3B2B1B0是高電平有效2/19/202520北京理工大學信息科學學院4.2.2譯碼器1.二進制譯碼器將給定的若干位二進制代碼“翻譯”還原成有特定意義的輸出信息的過程叫做譯碼，實現譯碼功能的電路被稱為譯碼器。譯碼是編碼的逆過程。二進制譯碼器的輸入是m位二進制代碼，輸出則是n個表示數字、字符或算符的信息，即代表這些信息的高、低電平。所以應有：2m≥n。例如：2?4線譯碼器2/19/202521北京理工大學信息科學學院2-4線譯碼器——74LS1392個輸入端，4個輸出端。

輸入信號A1、A0高有效。

輸出信號Y3、Y2、Y1、Y0低有效。

輸入信號ST是“選擇使能”信號，低有效。

2/19/202522北京理工大學信息科學學院2/19/202523北京理工大學信息科學學院2/19/202524北京理工大學信息科學學院3-8線譯碼器——74LS138三個輸入信號A2、A1、A0，高電平有效。

八個輸出信號Y7、Y6、Y5、Y4、Y3、Y2、Y1、Y0，低電平有效。2/19/202525北京理工大學信息科學學院三個“使能”輸入信號：S1高電平有效，S2、S3低電平有效。

只有三個“使能”輸入信號同時有效時74LS138才能工作。所以2/19/202526北京理工大學信息科學學院2/19/202527北京理工大學信息科學學院2/19/202528北京理工大學信息科學學院2.二—十進制譯碼器輸入端4位，是代表十進制數的BCD碼（可以是8421碼、余3碼等）；輸出端10位，代表0～9十個符號。4-10線二—十進制譯碼器——74LS42輸入是一位8421BCD碼（4比特），高電平有效。輸出是10比特，低電平有效。1010～1111這6個二進制碼不用。稱為偽碼。2/19/202529北京理工大學信息科學學院2/19/202530北京理工大學信息科學學院3.顯示譯碼器（1）七段數碼管輸入端4位，是代表十進制數的BCD碼（一般是8421碼）；輸出端7位（有時為8位），是顯示數碼管的7段驅動信號。發光二極管LED的正向壓降約2v；工作電流約一至十幾mA；TTL驅動LED時需要加限流電阻(幾百至一千歐姆)。2/19/202531北京理工大學信息科學學院（2）BCD-七段顯示譯碼器——74LS248四位輸入和七段輸出均為高電平有效。

器件內部已有限流電阻，無需外接限流電阻。

燈測試輸入端LT，低電平有效。

滅零輸入端IBR，低電平有效。

2/19/202532北京理工大學信息科學學院滅燈輸入端IB，低電平有效。優先級最高。

滅零輸出端YBR，低電平有效。與IB共用一個端子。

只有在要滅零顯示的時候，輸出端YBR才有效。

IB/YBR端只在不被輸入低電平時，它才作為輸出端。

2/19/202533北京理工大學信息科學學院IBIBRYBRIBYBRUIB/YBR作為輸入端時，只能被外電路主動驅動為低電平，不能被外電路主動驅動為高電平。當此輸入端懸空時，即被認為是輸入高電平。

2/19/202534北京理工大學信息科學學院2/19/202535北京理工大學信息科學學院4.2.3加法器1.半加器首先討論一位二進制數加法器——半加器和全加器，在此基礎上再討論多位加法器。2/19/202536北京理工大學信息科學學院2.全加器2/19/202537北京理工大學信息科學學院由于半加器的和為：所以全加器的和為：全加器的進位為：2/19/202538北京理工大學信息科學學院全加器的“和”與“進位”：2/19/202539北京理工大學信息科學學院2/19/202540北京理工大學信息科學學院3.超前進位加法器本位的加數和被加數全為“1”。本位的加數、被加數中有一個為“1”，且低位的進位信號為“1”。本位的全加和為：2/19/202541北京理工大學信息科學學院進位比較運算快運算慢2/19/202542北京理工大學信息科學學院【例4.5】試用超前進位加法器74LS283設計一個代碼轉換電路，將余3碼轉換成8421BCD碼。2/19/202543北京理工大學信息科學學院【例4.6】試用超前進位加法器74LS283設計一個實現四位二進制數加/減法電路。M=1時為減法操作。

M=0時為加法操作。

2/19/202544北京理工大學信息科學學院4.2.4數值比較器

1.一位數值比較器2/19/202545北京理工大學信息科學學院2.多位數值比較器比較兩個四位二進制數A3A2A1A0和B3B2B1B0的大小。三個級聯輸入端：“a<b”、“a=b”、“a>b”。三個輸出端：“A<B”、“A=B”、“A>B”。當A小于B時“A<B”為1，當A等于B時“A=B”為“1”，當A大于B時“A>B”為“1”。2/19/202546北京理工大學信息科學學院“a=b”的優先級要高于“a<b”和“a>b”。2/19/202547北京理工大學信息科學學院當M=L（M⊙L=1）時，表示A=B。【例4.7】用74LS85構成五位二進制數比較電路。2/19/202548北京理工大學信息科學學院4.2.5數據選擇器和數據分配器

1.數據選擇器數據選擇器又稱多路選擇器或多路開關（MUX），其基本功能是：在n個選擇輸入信號的控制下，從2n個輸入數據信號中選擇一個，并將其送到一個公共輸出端。

n=2時：2/19/202549北京理工大學信息科學學院雙4選1數據選擇器74LS1532/19/202550北京理工大學信息科學學院2/19/202551北京理工大學信息科學學院【例4.9】試用一片雙4選1數據選擇器74LS153實現8選1數據選擇器。

例4.9的電路圖

10D

12D

13D

20D

21D

22D

23D

11D

1Y

2Y

74LS153

0A

1A

0D

0A

2A

1A

1D

2D

3D

4D

5D

7D

Y

6D

1ST

2ST

2/19/202552北京理工大學信息科學學院2.數據分配器數據分配器又稱多路分配器（DEMUX）。它的基本功能是：在n個選擇輸入信號的控制下，把一路輸入數據信號分時傳送到2n個輸出端。其邏輯功能正好與數據選擇器相反。n=2時：2/19/202553北京理工大學信息科學學院2/19/202554北京理工大學信息科學學院2-4線譯碼器74LS139功能表2/19/202555北京理工大學信息科學學院2/19/202556北京理工大學信息科學學院作業1：4-5，4-7，4-10，4-12，4-13，4-14的(1)2