数值比较器
数值比较器原理
数值比较器原理
数值比较器是一种电子设备，用于比较两个或多个输入信号的大小，并输出相应的比较结果。
它常用于数字电路、模拟电路、传感器等方面，以实现信号的判定和控制。
数值比较器的设计原理基于比较两个输入信号的大小关系，并根据比较结果产生相应的输出。
常见的数值比较器设计有以下几种原理：
1. 电压比较器：电压比较器是一种将两个输入电压进行比较，并输出相应比较结果的电路。
它通常由一个差分放大器和一个比较器组成。
差分放大器用于放大输入电压的差值，使得比较结果更准确。
比较器则根据差值的正负判断输入信号的大小关系，并输出高电平或低电平信号来表示比较结果。
2. 数字比较器：数字比较器主要用于比较两个二进制数的大小。
它通常是由一组逻辑门和触发器构成的。
逻辑门用于实现数值的比较操作，触发器用于保存比较结果。
根据比较结果，触发器会输出相应的电平值，以表示大小关系。
3. 模拟比较器：模拟比较器用于比较两个模拟信号的大小。
它通常是由一个比较器和一个反馈网络构成的。
比较器将两个输入信号进行比较，并根据比较结果调整反馈网络的输出电压，使得其尽可能接近较大或较小的输入信号。
通过不断调整反馈网络的输出电压，模拟比较器可以实现精确的信号比较。
总的来说，数值比较器的原理主要依靠电压比较、逻辑比较或
模拟比较的方法，通过比较输入信号的大小来产生相应的输出结果。
不同的比较器设计有不同的原理，可以根据具体的应用需求选择合适的数值比较器。
数值比较器 数电课件
出：
。
Li Ai Bi 、Mi Ai Bi 、Gi Ai Bi
3. 真值表
一位数值比较器的真值表如表4.4.1—1所示。
表4.4.1—1
4. 逻辑函数表达式
由表4.4.1—1可知，一位数值比较器的逻辑函数表达式为：
Li Ai Bi Mi Ai Bi Gi Ai Bi Ai Bi Ai Bi Ai Bi
。
CMOS电路
各级的级联输入端
必A须/ 预B先/预置为1，最低4位的级联输入端
必须预先预A置/ 为 B/，。A/ B/
0 ，1
这是因为在CMOS电路中L是由M和G来确定的。
L M gG M G
4位数值比较器CC14585的逻辑电路图
2. 并联扩展
返回
§4·4 数值比较器 （Digital Comparator）
所谓数值比较，是指对两个位数相同的二进制整数进行比较并判断它们之间的大小关 系。
一、一位数值比较器 1. 逻辑功能
我们把用来实现两个一位二进制数比较运算的组合逻辑电路，称为一位数值比较器。
2. 分析
Ⅰ. Ⅱ.
一由位于数比值较比结较果器的有有两大个于输、入 小于：和等于；三种A情i、况B，i 因此一位数值比较器有三个输
2. 真值表
四位数值比较器的真值表如表4.4.2—1所示。
表4.4.2—1
3. 功能表与逻辑函数表达式
设：
L A B， M A B， G A B；
Li Ai Bi ， Mi Ai Bi ， Gi Ai Bi ；
L/ A/ B/ ， M / A/ B/ ，G/ A/ B/ 。
加法器和数值比较器
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7
图6-26
74LS283电路的逻辑符号
CI是低位的进位， CO是向高位的进位， A3A2A1A0和B3B2B1B0是两个二进制待加数， S3、S2、S1、S0是对应各位的和。
2019/1/31 8
多位加法器除了可以实现加法运算功能之外， 还可以实现组合逻辑电路。 例：将8421BCD码转换成余3码。 余3码＝8421BCD码＋3(即0011)
5
Sn An Bn Cn1
Cn ( An Bn )Cn1 AnBn
由表达式得 逻辑图：
2019/1/31
图6-25 全加器 （a）电路图 （b）逻辑符号
6
6.6.2 多位加法器
全加器可以实现两个一位二进制数的相加，
要实现多位二进制数的相加，可选用多位加法器
电路。
74LS283电路是一个四位加法器电路，可实
全加器能把本位两个加数An 、 Bn 和来自低位
的进位Cn-1三者相加，得到求和结果Sn 和该位的进
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位信号Cn 。
3
表6-1３ 全加器 的真值表
由真值表写 最小项之和 式，再稍加 变换得：
An Bn Cn-1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1
余 3码
8421BCD码
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0011
由74LS28
数值比较器：能够比较数字大小的电路。 1.两个一位数A和B相比较的情况： (1)A＞B：只有当A=1、B=0时，A＞B才为真； (2)A＜B：只有当A=0、B=1时，A＜B才为真； (3)A = B：只有当A=B=0或A=B=1时，A = B才为真。
数值比较器_PPT课件
B 1 & ≥ 1 & A 1
输 出 FA>B 0 0 1 0
FA＞B FA=B FA＜B
B 0 1 0 1
FA<B 0 1 0 0
FA=B 1 0 0 1
2 位数值比较器 比较两个2 位二进制数的大小的电路 输入：两个2位二进制数 A=A1 A0 、B=B1 B0 能否用1位数值比较器设计两位数值比较器? 用一位数值比较器设计多位数值比较器的原则
0
0
D D D D D D D D
10 11 12 13 14 15 16 17
Y
Y
1
1
字的扩展 将两片74LS151连接成一个16选1的数据选择器，
D C B A E S2 S1 S0 Y D0 D 17 4 H C 1 5 1 D 2 (0 ) D3 Y D4 D5 D6 D7 E S2 S1 S0 Y D0 D 17 4 H C 1 5 1 D 2 (I) D3 Y D4 D5 D6 D7
Y I m I m I m I m 0 0 1 1 2 2 3 3
集成电路数据选择器
8选1数据选择器74HC151
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 E
Y
74HC151
Y
S2 S1 S0 74LS151功能框图
集成电路数据选择器 1个使能 输入端 8 路数据 输入端
E D
b、将使器件处于使能状态
c、地址信号S2、 S1 、 S0 作为函数的输入变量
d、处理数据输入D0~D7信号电平。逻辑表达式中有
mi ,则相应Di =1，其他的数据输入端均为0。
② 数据选择器的扩展
位的扩展 用两片74151组成二位八选一的数据选择器
数值比较器
演讲结束，谢谢大家支持
附PPT常用图标，方便大家提高工作效 率
生活
图标元素
医疗
图标元素
CT74LS85是四位数值比较器 ，其工作原理和两位数 值比较器相同。
A0 B0 IA＞ B
A1 B1
IA＜B 74LS85
A2 B2 A3 B3
IA=B YA=B
YA＜ B
YA＞ B
74LS85的示意框图
B3 1 IA＜ B 2 IA=B 3
IA＞ B 4 YA＞ B 5 YA=B 6
YA＜ B 7
GND 8
16 VCC 15 A3 14 B2 13 A2 12 A1 11 B1 10 A0 9 B0
74LS85的引脚图
② 右图所示为4位数值 比较CT74LS85的逻 辑功能示意图。 图A０中和AB３３、、AB２２、、AB１１、、 B０为两组相比较的4 位二进制数的输入端； I（A＞B）、I（A＝B）、I （Y(AA＜＞BB）)、为Y级(A联＝B输)、入Y(端A＜； B)为比较结果输出端。
真值表
输入
输出
A1 B1 A0 B0 FA>B FA<B FA=B
A1 > B1 ×
10
0
A1 < B1 ×
01
0 B0 0
1
0
A1 = A0 = B0 0
0
1
B1
AF1A=>B = (A1>B1) + ( A1=B1)(A0>B0)
FBA<1B = (A1<B1) + ( A1=B1)(A0<B0)
4位数值比较器设计教学资料
4位数值比较器设计电子技术课程设计报告题目： 4位数值比较器设计学生姓名：学生学号：年级：专业：班级：指导教师：机械与电气工程学院制2016年11月4位数值比较器设计机械与电气工程学院：自动化专业1.课程设计的任务与要求1.1 课程设计的任务采用Multisim 12.0软件实现4位数值比较器的设计与仿真。
1.2 课程设计的要求（1）设计一个4位数值比较器的电路，对两个4位二进制进行比较。
（2）采用74Ls85集成数值比较器。
（3）要有仿真效果及现象或数据分析。
2.四位数值比较器设计方案制定2.1 四位数值比较器工作的原理对两个4位二进制数A3A2A1A0与B3B2B1B0进行比较。
从A的最高位A3和B的最高位B3进行比较，如果他们不相等，则该位的比较结果可以作为两数的比较结果。
若最高位A3=B3，则再比较次高位A2=B2，余此类推。
如果两数相等，那么，必须将进行到最低位才能得到结果。
可以知道：FA>B=FA3>B3+FA3=B3FA2>B2+FA3=B3FA2=B2FA1>B1+FA3=B3FA2=B2FA1=B2FA0 >B0+FA3=B3FA2=B2FA1=B1FA0=B0IA>B （2-1）FA<B=FA3<B3+FA3=B3FA2<B2+FA3=B3FA2=B2FA1<B1+FA3=B3FA2=B2FA1=B2FA0<B0+FA3=B3FA2=B2FA1=B1FA0=B0IA<B （2-2）FA=B=FA3=B3FA2=B2FA1=B1FA0=B0IA=B （2-3）IA>B 、IA<B 和IA=B 称为扩展输入端，是来自地位的比较结果。
扩展输入端与其他数值比较器的输出连接，以便组成位数更多的书值比较器。
若仅对4位数进行比较时，IA>B 、IA<B 、IA=B 进行适当处理，IA>B=IA<B=0,IA=B=1。
加法器和数值比较器原理
A1B1 ( A1 B1 ) A0B0 ( A0 B0 )C01
Ci Ai Bi ( Ai Bi ) Ci1
特点
应用举例
优点：速度快 缺点：电路比较复杂
8421 BCD 码 → 余 3 码
集成芯片 CMOS：CC4008 TTL：74283 74LS283
16 15 14 13 12 11 10 9
CC14585 C663
1 2 3 4 5 6 78
B7 A7 B6 A6 B5 A5 B4 A4
B2 A2 FA=B A>BA< BA=BA1VSS B3 A3 B2 A2 B1 A1 B0 A0
A<B
CC14585 A=B
高位比较结果 A>B
FA<B
FA=B
0
1
1
111
圈 “ 1 ” Si Ai BiCi-1 Ai BiCi-1 Ai BiCi-1 Ai BiCi-1
Ci Ai Bi AiCi1 BiCi1
圈 “ 0 ” Si Ai BiCi1 Ai BiCi1 Ai BiCi1 Ai BiCi1 Ci Ai Bi AiCi1 BiCi1
Ci Ai Bi
半加器（Half Adder）
函 Si Ai Bi Ai Bi
数 AB
式 Ci Ai Bi
Ai
逻 辑
Bi
图
=1
Si
&
Ci
曾
Si
Ci
国
用 符
HA
标 符
号
号
Ai Bi
Si
Ci
Σ CO
Ai Bi
2. 全加器（Full Adder）
数值比较器--徐艺萍
2.6 数值比较器在数字系统中，特别是在计算机中常常需要对两个数的大小进行比较。
数值比较器就是对两个二进制数A、B进行比较，以判断其大小的逻辑电路。
比较的结果有A>B，A<B和A=B三种情况。
1．基本原理下面以2位的数值比较器为例，来说明数值比较器的工作原理。
2位数值比较器有两个2位的输入端为A1A0和B1B0，有三个1位输出端F A>B，F A<B和F A=B。
2位数值比较器的真值表如表2.6.1所示。
表2.6.1两位数值比较器的真值表由真值表，我们可以看出：当高位（A1、B1）不相等时，无需比较低位（A0、B0），两个数的比较结果就是高位比较的结果。
当高位相等时，两数的比较结果由低位比较的结果决定。
根据这个原理，我们也可以设计出更多位的数值比较器。
由真值表可以写出如下逻辑表达式：根据逻辑表达式可以画出逻辑图，如图2.6.1所示。
图2.6.12位数值比较器逻辑图2．实现方案通过FPGA来实现2位数值比较器的功能有以下几种方案：(1) 采用if….else语句来实现。
(2) 采用嵌套条件运算符“？：”来实现。
(3) 调用1位数值比较器模块来实现2位数值比较器。
3．FPGA的实现下面以第一种方案为例来进行FPGA的实现。
(1) 创建工程在创建工程的时候，注意器件族类型、器件型号、综合工具和仿真器的选择，在这里选择的器件族类型（Device Family）是Virtex2P，器件型号（Device）是XC2VP30 ff896 -7，综合工具（Synthesis Tool）是XST (VHDL/Verilog)，仿真器（Simulator）是ISE Simulator(VHDL/Verilog)。
(2) 设计输入Verilog HDL 代码如下：module comparator(A,B,out);input[1:0] A,B;output[2:0] out;reg [2:0] out;always @(A or B)beginif(A[1]>B[1]) out=3'b100;// out[2]对应于F A>Belse if(A[1]<B[1]) out=3'b010;// out[1]对应于F A<B else if(A[0]>B[0]) out=3'b100;// out[0]对应于F A=B else if(A[0]<B[0]) out=3'b010;else out=3'b001;endendmodule对于第一种方案还有下面一种描述方式：module comparator(A,B,out);input[1:0] A,B;output[2:0] out;reg [2:0] out;always @(A or B)beginif(A>B) out=3'b100;else if(A<B) out=3'b010;else out=3'b001;endendmodule对于第二种方案的Verilog HDL 代码如下：module comparator(A,B,out);input[1:0] A,B;output[2:0] out;wire [2:0] out;assign wire=(A>B)? 3'b100 :(A<B)? 3'b010 :3'b001;endmodule(3) 功能仿真①在sources窗口的“sources for”中选择“Behavioral Simulation”。
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A0 = B0
A0 = B0 A0 = B0 A0 = B0 A0 = B0
H
L × H L
L
H × H L
L
L H L L
L L L H
L
H L L H
L
L H L L6
2. 集成数值比较器的位数扩展
用两片7485组成8位数值比较器（串联扩展方式）。
低四位
A0 B0 A1 B1 A2 B2 A3 B3 A4 B4
B3 IA=B
1 16 VCC 15 A3 14 B2 13 A2 12 A1 11 B1 10 A0 9
IA＜B 2
A0 B0 IA＞B IA＜B IA=B A1 B1 A2 B2 A3 B3
3
74LS85
FA=B FA＜B FA＞B
IA＞B 4 FA＞B 5 FA=B 6 FA＜B 7 GND 8
7
用7485组成16位数值比较器的并联扩展方式。
B15A15~B12A12
B15 A15 B12 A12
B11A11~B8A8
B8 A8
B7A7~B4A4
B4 A4
B3A3~B0A0
B0 A0
B3 A3 B2 A2 B1 A1 B0 A0 IA＞B C3 FA＜B FA＞B IA＜B IA=B
0 0 1
高四位
A5 B5 A6 B6 A7 B7
0 0 1
A0 B0 IA＞B IA＜B IA=B F A=B
A1 B1
A2 B2 C0
A3 B3
A0 B0 IA＞B IA＜B IA=B F A=B
A1 B1
A2 B2 C1
A3 B3
低位片
FA＞B
高位片
FA＞B
FA＜B
FA＜B
FA=B
FA＜B
FA＞B
输出
在位数较多且要满足一定的速度要求时采取并联方 式，它比串联扩展方式工作速度快。
A=B
F )+ A1=B1)(A0>B0) 当高位相等时，两数的比较结果由低位比较的结果决定。 •当高位（ A11 、 B( A0、B0）， A>B = (A1>B 1）不相等时，无需比较低位（ 两个数的比较结果由高位比较的结果决定。 FA<B = (A1<B1) + ( A1=B1)(A0<B0) FA=B=(A1=B1)(A0=B0)
A1 > B1 A1 < B
1 0
• 真值 表 • 逻辑表达式
• 逻辑图
B0
A1 = B1 A1 = B1 A1 = B1
1 位数 值比较 1 器
× A ＜B A0 > B0 A0 < B0 A0 = B0
0 0
A0=B0
G2 &
0 1
≥1
0 0
FA ＜ B
1 0 0
G3 &
0 1 0
0 0 F 1
FA B A B AB
2、2 位数值比较器
将两个2 位二进制数 A1 A0 、B1 B0进行比 较：
A1
A1＞B1 1 位数 值比较 器 A1=B1
1
表4.4.2
1
G1 &
≥1
FA ＞ B
B1
A1
A0
输 入 A ＜B 输 出 B1 A0 B0 FA>B FA<B FA=B
A ＞B ×
0 0
0 0 1
B3 A3 B2 A2 B1 A1 B0 A0 IA＞B C4 IA＜B IA=B
0 0 1
FA=B
FA＜B
FA＞B
输出
8
B3 A3 B2 A2 B1 A1 B0 A0 IA＞B C2 FA＜B FA＞B IA＜B IA=B
0 0 1
B3 A3 B2 A2 B1 A1 B0 A0 IA＞B C1 FA＜B FA＞B IA＜B IA=B
0 0 1
B3 A3 B2 A2 B1 A1 B0 A0 IA＞B C0 FA＜B FA＞B IA＜B IA=B
3
两位数值比较器逻辑图
2. 2 位数值比较器 多位数值比较器的设计原则 • 先从高位比起,高位不等时，数值的大小 由高位确定。 • 若高位相等,则再比较低位数,比较结果 由低位的比较结果决定。
4
二、 集成数值比较器
1. 集成数值比较器74LS85的功能
74LS85是四位数值比较器 ，其工作原理和两位数值比 较器相同。
B0
74LS85的示意框图
74LS85的引脚图
74LS85比较器不仅能比较两个4位二进制数的大小，还 能接受其它芯片比较结果的输出。
5
4 位数值比较器74LS85功能表
输 A3 B3 A3 > B3 A3 < B3 A3 = B3 A3 = B3 A3 = B3 A3 = B3 A3 = B3 A3 = B3 A2 B2 × × A1 B1 × × × × A1 > B1 A1 < B1 A1 = B1 A1 = B1 入 A0 B0 × × × × × × A0 > B0 A0 < B0 IA>B × × × × × × × × IA<B × × × × × × × × IA=B × × × × × × × × FA>B H L H L H L H L 输 出 FA=B L L L L L L L L FA<B L H L H L H L H
7.2.5 数值比较器
一、 数值比较器的定义及功能
• 1位数值比较器 • 2位数值比较器
二、 集成数值比较器74LS85
• 集成数值比较器74LS85的功能 • 数值比较器的位数扩展
1
一、 数值比较器的定义及功能
数值比较器就是对两数A、B进行比较，以判断其 大小的逻辑电路。
1. 1位数值比较器
将两个1位二进制 数A、B进行比较
A2 > B2
A2 < B2 A2 = B2 A2 = B2 A2 = B2 A2 = B2
A3 = B3
A3 = B3 A3 = B3 A3 = B3 A3 = B3
A2 = B2
A2 = B2 A2 = B2 A2 = B2 A2 = B2
A1 = B1
A1 = B1 A1 = B1 A1 = B1 A1 = B1
表4.4.1 1位比较器真值表
B 1
输 A
入
&
输
出
≥1
FA＞B
B FA>B FA<B FA=B
• 真值 表 • 逻辑表达式
• 逻辑图
A
FA B AB FA B A B
0 0 0 0 0 1 1 &0 1 1 0 1 0 1位数值比较器的逻辑图 1 1 0 0
1 0 0 1
2
FA=B FA＜B