数字电子技术第四章(阎石第六版)ppt课件
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数字电子技术第四章(阎石第六版)
' RBI • 灭零输入 ：置0时可将整数位或小数位多余 的零熄灭。
• 灭灯输入/灭零输出 BI ' RBO' ：双功能输入输出端。 • BI ' 0 ，无论输入状态是什么，数码管熄灭。 ' RBO 0 ，表示译码器将本来应该显示的零熄灭了 •
《数字电子技术基础》第六版
例：利用 和 RBO 的配合，实现多位显示系 统的灭零控制
Ye ( A2 A1' A0 )'
' ' ' Y f ( A3 A2 A0 A2 A1 A1 A0 )' ' ' Yg ( A3 A2 A1' A2 A1 A0 )'
《数字电子技术基础》第六版
附加控制端的功能和用法
' LT • 灯测试输入
• LT ' 0 时，七段数码管同时亮，检查各段能否正 常发光，平时应置 LT ' 1
与或形式
与非-与非形式
《数字电子技术基础》第六版
4.4 若干常用组合逻辑电路 4.4.1 编码器 • 编码：将输入的每个高/低电平信号变成一 个对应的二进制代码 • 普通编码器 • 优先编码器
《数字电子技术基础》第六版
一、普通编码器
• 特点：任何时刻 只允许输入一个 编码信号。 • 例：3位二进制 普通编码器
0
0 0 1 0
0
0 0 0 1
0
1 1 1 1
1
0 0 1 1
1
0 1 0 1
《数字电子技术基础》第六版
Y2 I 4 I 5 I 6 I 7 Y1 I 2 I 3 I 6 I 7 Y0 I1 I 3 I 5 I 7
• 灭灯输入/灭零输出 BI ' RBO' ：双功能输入输出端。 • BI ' 0 ，无论输入状态是什么，数码管熄灭。 ' RBO 0 ，表示译码器将本来应该显示的零熄灭了 •
《数字电子技术基础》第六版
例：利用 和 RBO 的配合，实现多位显示系 统的灭零控制
Ye ( A2 A1' A0 )'
' ' ' Y f ( A3 A2 A0 A2 A1 A1 A0 )' ' ' Yg ( A3 A2 A1' A2 A1 A0 )'
《数字电子技术基础》第六版
附加控制端的功能和用法
' LT • 灯测试输入
• LT ' 0 时，七段数码管同时亮，检查各段能否正 常发光，平时应置 LT ' 1
与或形式
与非-与非形式
《数字电子技术基础》第六版
4.4 若干常用组合逻辑电路 4.4.1 编码器 • 编码：将输入的每个高/低电平信号变成一 个对应的二进制代码 • 普通编码器 • 优先编码器
《数字电子技术基础》第六版
一、普通编码器
• 特点：任何时刻 只允许输入一个 编码信号。 • 例：3位二进制 普通编码器
0
0 0 1 0
0
0 0 0 1
0
1 1 1 1
1
0 0 1 1
1
0 1 0 1
《数字电子技术基础》第六版
Y2 I 4 I 5 I 6 I 7 Y1 I 2 I 3 I 6 I 7 Y0 I1 I 3 I 5 I 7
数字电子技术基础(第四版)阎石第4章
CP
CP S R Qn Qn1
0 t
0
0 1 1
X
X 0 0
X
X 0 0
0
1 0 1
0
1 0 1
RD
0 S 0 R 0 Q 0 t t
1
1 1 1 1 1
1
1 0 0 1 1
0
0 1 1 1 1
0
1 0 1 0 1
1
1 0 0 1* 1*
t
Q
0
t
在CLK
1期间，Q和Q可能随S、R潍坊学院 信息与控制工程学院 变化多次翻转
潍坊学院 信息与控制工程学院
《数字电子技术基础》第四版
主从SR触发器的 表4.2.4 特性表如表4.2.4所示， CP S R 和电平触发的SR触发 × × × 器相同，只是CP作用 0 0 的时间不同
0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1
Q × 0 1 0 1 0 1 0 1
Q* Q 0 1 0 0 1 1 1* 1*
0
1 1 1 0 0 0* 0*
S D和R D同时为0 Q ,Q同为 1
潍坊学院 信息与控制工程学院
《数字电子技术基础》第四版
4.2.2 同步RS触发器的电路结构与动作特点
在数字系统中，常常要求某些触发器在同一时刻动作，这 就要求有一个同步信号来控制，这个控制信号叫做时钟信号 （Clock pulse），简称时钟，用CP表示。这种受时钟控制的 触发器统称为时钟触发器。 一、电路结构与工作原理 图5.3.1所示为电平触发SR触发器（同步SR触发器）的基 本电路结构及图形符号。
潍坊学院 信息与控制工程学院
《数字电子技术基础》第四版
2. 主从 JK触发器 为解除约束 即使出现 S R 1的情况下， Q n 1也是确定的
CP S R Qn Qn1
0 t
0
0 1 1
X
X 0 0
X
X 0 0
0
1 0 1
0
1 0 1
RD
0 S 0 R 0 Q 0 t t
1
1 1 1 1 1
1
1 0 0 1 1
0
0 1 1 1 1
0
1 0 1 0 1
1
1 0 0 1* 1*
t
Q
0
t
在CLK
1期间，Q和Q可能随S、R潍坊学院 信息与控制工程学院 变化多次翻转
潍坊学院 信息与控制工程学院
《数字电子技术基础》第四版
主从SR触发器的 表4.2.4 特性表如表4.2.4所示， CP S R 和电平触发的SR触发 × × × 器相同，只是CP作用 0 0 的时间不同
0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1
Q × 0 1 0 1 0 1 0 1
Q* Q 0 1 0 0 1 1 1* 1*
0
1 1 1 0 0 0* 0*
S D和R D同时为0 Q ,Q同为 1
潍坊学院 信息与控制工程学院
《数字电子技术基础》第四版
4.2.2 同步RS触发器的电路结构与动作特点
在数字系统中，常常要求某些触发器在同一时刻动作，这 就要求有一个同步信号来控制，这个控制信号叫做时钟信号 （Clock pulse），简称时钟，用CP表示。这种受时钟控制的 触发器统称为时钟触发器。 一、电路结构与工作原理 图5.3.1所示为电平触发SR触发器（同步SR触发器）的基 本电路结构及图形符号。
潍坊学院 信息与控制工程学院
《数字电子技术基础》第四版
2. 主从 JK触发器 为解除约束 即使出现 S R 1的情况下， Q n 1也是确定的
数字电子技术基本教程阎石组合逻辑电路PPT学习教案
控制端扩展功能举例：
例： 用两片8-3线优先编 码器
A15
16-4优先编码器
其中，
的优先权最 第15页/共39页
高。。。
第一片为高优先 权。只有(1)无编码 输入时，(20
对A’15~A’8 编码。
低三位输出应是 两片的输出的“或 ”
第16页/共39页
第25页/共39页
第26页/共39页
三、显示译码器
用来驱动各种显示器件，从而将用二进制代码表示的数字、
文字、符号翻译成人们习惯的形式直观地显示出来的电路，称为显 示译码器。
1. 七段字符显示器（LED数码管、荧光数码管、
液晶数码管等）
ab cd
a
b
a
c
+VCC
a
a
b
f
b
d
g
e
e
c
d
f
g
c d
f gb
I0不连接（NC）
I0
Y2 I4 I5 I6 I7 Y1 I 2 I3 I6 I7 Y0 I1 I3 I5 I7
第10页/共39页
二、优先编码器
特点：允许同时输入两个以上
的编码信号，但只对其中优先
权最高的一个进行输 编码入 。 输 出
例：8线-3线优先 编码器
I0 I1 XX XX
I2 I3 I4 X XX X XX
I5 I6 I7 Y2 Y1 Y0 XX1 1 1 1 X1 0 1 1 0
X X X XX 1 0 0 1 0 1
（设I7优先权最高 …I0优先权最低）
X X X X1 0 0 0 1 0 0 XXX10 0 0 0 0 1 1
X X1 00 0 0 0 0 1 0
教学课件 数字电子技术第六版 阎石
故
(173)10 (10101101 )2
0
二、十－二转换
小数部分: ( S )10 k1 21 k2 22 km 2m 左右同乘以2
2( S )10 k1＋(k2 21 k3 22 km 2m1 ) 同理
例：
2(k2 21 k3 22 km 2m1 ) k2＋(k3 21 km 2m2 )
(0101 ,1110 .1011 ,0010 )2
(5
E
B
2)16
四、十六－二转换
例：将(8FA.C6)16化为二进制
(8
F
A.
C
6)16
(1000 1111 1010 . 1100 0110 )2
五、八进制数与二进制数的转换
例：将(011110.010111)2化为八进制 (011 110 . 010 111)2
0.8125
2 1.6250
整数部分＝ 1 ＝k1
0.6250
2 1.2500
整数部分＝ 1 ＝k2
故
(0.8125 )10 (0.1101 )2
0.2500
2 0.5000
整数部分＝ 0 ＝k3
0.5000
2 1.000
整数部分＝ 1 ＝k4
三、二－十六转换
例：将(01011110.10110010)2化为十六进制
码
两个补码表示的二进制数相加时的符号位讨论
例：用二进制补码运算求出
13＋10 、13－10 、－13＋10 、－13－10
13 0 01101
13 0 01101
解：
10 0 01010
10 1 10110
23 0 10111
3 0 00011
数字电子技术基本教程 阎石 4组合逻辑电路2
≥1 & 1 B1 & 1 A0
≥1 & 1 B0 A'>B' A'<B' A'=B'
串联扩展
比 较 输 出
A>B A<B A=B A11 B11 „
A'>B' A'<B' A'=B' A8 B8
A>B A<B A=B A7 B7
A'>B' A'<B' A'=B'
A>B A<B A=B
A'>B' A'<B' A'=B'
2k+1
FOD FEV
FOD A B C D
A B C D
=1 =1
=1
1
FOD FEV
集成8位奇偶校验器74LS180
A B C D E F G H
2k+1 FOD
74180
FEV
ODD
EVEN
A～H 中 1的个数
偶数 奇数 偶数 奇数 X X
EVEN 1 1 0 0 1 0
ODD 0 0 1 1 1 0
0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1
0 1 1 0 1 0 0 1
0 0 0 1 0 1 1 1
0 0 0 1 1 1 0 1
74LS183
二、多位加法器
1. 串行进位加法器 把n位全加器串联起来，低位全加器的进位输出连接 到相邻的高位全加器的进位输入。
(CI )i (CO )i 1
数字电子技术基础阎石主编PPT课件
Y0 ((DB)(DC)) DB DC
第7页/共114页
由真值表知：该电路可用来判别输入的4位二进制数数值的范围。
第8页/共114页
A B (A B) CI ( A B)CI
AB
S A B CI CO (A B)CI AB
第9页/共114页
S A B CI CO (A B)CI AB
0 1 1 1 1 1 0 × ×低电平1表示“0 电路1 工 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 ×作，且1有编码1 输入0 ” 1 0
0 11111110
1 1 1 10
输入：逻辑0(低电平）有效 输出：逻辑0(低电平）有效
第24页/共114页
例4.3.1：试用两片74LS148组成16线－4线优先编码器。
f
gb
e
c
d
第43页/共114页
ab cd
a
f
b
g
e
c
d
ef gh (a) 外形图
a b c d e f g h
(b) 共阴极
第44页/共114页
+VCC a b c d e f g
h (c) 共阳极
a
510
Ya
510 b
Yb
g
510
Yg
a
发
f
g
b
光
二
极 管
e
c
d
Ya-Yg: 控制信号 高电平时,对应的LED亮 低电平时,对应的LED灭
1
1
第19页/共114页
4.3 若干常用的组合逻辑电路
§4.3.1 编码器
编码：用二进制代码来表示某一信息（文 字、数字、符号）的过程。
第7页/共114页
由真值表知：该电路可用来判别输入的4位二进制数数值的范围。
第8页/共114页
A B (A B) CI ( A B)CI
AB
S A B CI CO (A B)CI AB
第9页/共114页
S A B CI CO (A B)CI AB
0 1 1 1 1 1 0 × ×低电平1表示“0 电路1 工 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 ×作，且1有编码1 输入0 ” 1 0
0 11111110
1 1 1 10
输入：逻辑0(低电平）有效 输出：逻辑0(低电平）有效
第24页/共114页
例4.3.1：试用两片74LS148组成16线－4线优先编码器。
f
gb
e
c
d
第43页/共114页
ab cd
a
f
b
g
e
c
d
ef gh (a) 外形图
a b c d e f g h
(b) 共阴极
第44页/共114页
+VCC a b c d e f g
h (c) 共阳极
a
510
Ya
510 b
Yb
g
510
Yg
a
发
f
g
b
光
二
极 管
e
c
d
Ya-Yg: 控制信号 高电平时,对应的LED亮 低电平时,对应的LED灭
1
1
第19页/共114页
4.3 若干常用的组合逻辑电路
§4.3.1 编码器
编码：用二进制代码来表示某一信息（文 字、数字、符号）的过程。
清华大学《数字电子技术基本教程》教学课件.pptx
Mealy型：Y F ( X , Q) Moore型：Y F (Q)
与X、Q有关 仅取决于电路状态
6.2 时序电路的分析方法
《数字电子技术基本教程》
分析：找出给定时序电路的逻辑功能 即找出在输入和CLK作用下，电路的次态和输出。
一般步骤：
①根据给定的逻辑图写出存储电路中每个触发器输入端的逻 辑函数式，得到电路的驱动方程。
R’D S1 S0 工作状态 0 X X 置零 1 0 0 保持 1 0 1 右移 1 1 0 左移 1 1 1 并行输入
《数字电子技术基本教程》
6.3.3 计数器
• 用于计数、分频、定时、产生节拍脉冲等
• 分类： 按时钟分，同步、异步 按计数过程中数字增减分，加、减
……
1. 异步计数器
异步二进制加法计数器 在末位+1时，从低位到高位逐位进 位方式工作。 原则：每1位从“1”变“0”时，向高
6.1 时序逻辑电路的特点和逻辑功能的描述 一、时序逻辑电路的特点 1. 功能上：任一时刻的输出不仅取决于该时刻的输入，还
与电路原来的状态有关。 例：串行加法器，两个多位数从低位到高位逐位相加
2. 电路结构上 ①包含存储电路和组合电路 ②存储器状态和输入变量共同决定输出
《数字电子技术基本教程》
二、时序电路的一般结构形式与功能描述方法
因为 触发器有延迟时间t pd 所以 CLK 到达时，各触发器按前一级触发器原来的状态翻转
数据依次右移1位
《数字电子技术基本教程》
应用： 代码转换，串 并 数据运算
《数字电子技术基本教程》
器件实例：74LS 194A，左/右移，并行输入，保持，异步 置零等功能
并行输入
并行输出
《数字电子技术基本教程》
与X、Q有关 仅取决于电路状态
6.2 时序电路的分析方法
《数字电子技术基本教程》
分析：找出给定时序电路的逻辑功能 即找出在输入和CLK作用下，电路的次态和输出。
一般步骤：
①根据给定的逻辑图写出存储电路中每个触发器输入端的逻 辑函数式，得到电路的驱动方程。
R’D S1 S0 工作状态 0 X X 置零 1 0 0 保持 1 0 1 右移 1 1 0 左移 1 1 1 并行输入
《数字电子技术基本教程》
6.3.3 计数器
• 用于计数、分频、定时、产生节拍脉冲等
• 分类： 按时钟分，同步、异步 按计数过程中数字增减分，加、减
……
1. 异步计数器
异步二进制加法计数器 在末位+1时，从低位到高位逐位进 位方式工作。 原则：每1位从“1”变“0”时，向高
6.1 时序逻辑电路的特点和逻辑功能的描述 一、时序逻辑电路的特点 1. 功能上：任一时刻的输出不仅取决于该时刻的输入，还
与电路原来的状态有关。 例：串行加法器，两个多位数从低位到高位逐位相加
2. 电路结构上 ①包含存储电路和组合电路 ②存储器状态和输入变量共同决定输出
《数字电子技术基本教程》
二、时序电路的一般结构形式与功能描述方法
因为 触发器有延迟时间t pd 所以 CLK 到达时，各触发器按前一级触发器原来的状态翻转
数据依次右移1位
《数字电子技术基本教程》
应用： 代码转换，串 并 数据运算
《数字电子技术基本教程》
器件实例：74LS 194A，左/右移，并行输入，保持，异步 置零等功能
并行输入
并行输出
《数字电子技术基本教程》
《数字电子技术基础》第四章习题(阎石主编,第四版)
页眉内容
[题4.2] 画出图P4.2由或非门组成的基本RS触发器输出端Q、Q的电压波形，输入端S D、R D的电压波形如图中所示。
答案：
见图A4.2。
[题4.5] 在图P4.5电路中，若CP、S、R电压波形如图中所示，试画出Q、Q端与之对应的电压波形。
假定触发器的初始状态为Q=0。
答案见图A4。
5
R各输入端的电压波形如图P4.8所示，[题4.8] 若主从结构RS触发器的CP、S、R、
D
1
S ，试画出Q、Q端对应的电压波形。
D
答案：
见图A4.8。
[题4.9] 已知主从结构JK触发器J、K和CP的电压波形如图P4.9所示，试画出Q、Q 端对应的电压波形。
设触发器的初始状态为Q=0。
答案：
见图A4.9。
[题4.11] 已知维持阻塞结构D触发器各输入端的电压波形如图P4.11所示，试画出Q、Q端对应的电压波形。
答案：
见图A4.11。
[题4.13] 设图P4.13中各触发器的初始状态皆为Q=0，试画出在CP信号连续作用下各触发器输出端的电压波形。
答案：
见图A4.13。
如图中所示。
设触发器的初始状态均为Q=0。
见图A4.20。
[题4.22] 试画出图P4.22电路在一系列CP信号作用下Q1、Q2、Q3的输出电压波形。
触发器均为边沿触发结构，初始状态均为Q=0。
答案：
见图A4.22。
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X X 1 00 0 0 0 0 1 0
X 1 0 00 0 0 0 0 0 1
1 0 0 00 0 0 0 0 0 0
Y 2I7I6I5I4
低电 平
选通输入端
《数字电子技术基础》第六版
选通输出端 扩展端
实例： 74HC148
《数字电子技术基础》第六版
输
入
输出
反码输出
S ' I 0 ' I 1 ' I 2 ' I 3 ' I 4 ' I 5 ' I 6 ' I 7 ' Y2' Y1' Y0'YS'
• （设I7优先权 最高…I0优先 权最低）
输
入
输出
I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 Y2 Y1 Y0 X X X XX X X 1 1 1 1
X X X XX X 1 0 1 1 0
X X X XX 1 0 0 1 0 1
X X X X1 0 0 0 1 0 0
XXX10 0 0 0 0 1 1
10 0 0
Z R 'A 'G ' R 'A R G 'G A R' A RG A 1 0G 1 1
11 0 1
11 1 1
设计举例：
《数字电子技术基础》第六版
3. 选用小规模SSI器件 4. 化简
Z R 'A 'G ' R R A A GG
5. 画出逻辑图
与或非形式
与或形式
与非-与非形式
《数字电子技术基础》第六版
第四章 组合逻辑电路
4.1概述
《数字电子技术基础》第六版
一、组合逻辑电路的特点 1. 从功能上 2. 从电路结构上
任意时刻的输出仅 取决于该时刻的输入
不含记忆（存储） 元件
《数字电子技术基础》第六版
二、逻辑功能的描述
a a
1 2
组合逻辑
y
y
1
2
电路
an
ym
组合逻辑电路的框图
~
1110
•
I
' 9
的优先权最高，
最I 0'低
• 输入的低电平信号变成一个对应的十进制的编码
4.4.2 译码器
《数字电子技术基础》第六版
• 译码：将每个输入的二进制代码译成对应的输出高、低 电平信号。
• 常用的有：二进制译码器，二-十进制译码器，显示译码
器等
输入
输出
一、二进制译码器
A2 A1 A0 Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0
附加 控制端
Yi' (S mi)'
《数字电子技术基础》第六版
例：3线—8线译码器 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1
001 0000001 0
01 0000001 00
01 1 00001 000
1 000001 0000
1 01 001 00000
1 1 001 000000
1 1 1 1 0000000
真值表
逻辑表达式
《数字电子技术基础》第六版
1 X X XX X X X X 1 1 1 1
YE' X
1
0
1
1
11
1
1
1
1
1
1
1
0
1
0 X X XX
XXX0 0 0 0 1
0
0 X X XX
XX0 1 0 0 1 1
0
0 X X XX
X0 1 1 0 1 0 1
0
0 X X XX
01110111
0
0
X X X0
1
1
1
1
1
0
0
1
0
0 XX01
11111011
0
0 X0 11
11111101
0
0 0 1 11
11111111
0
附加输出信号的状态及含义
YS'
YE'
状态
1 1 不工作
0 1 工作，但无 输入
1 0 工作，且有 输入
0 0 不可能出现
《数字电子技术基础》第六版
《数字电子技术基础》第六版
三、二-十进制优先编码器
•将
I
' 9
~
I1'
用反码形式编成0110
1 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 1 0 0 00 0 0 0 0 1 0 0 1 0 00 0 0 0 1 0 0 0 0 1 00 0 0 0 1 1 000010 001 00 0 0 0 0 01 0 0 1 0 1 0 0 0 0 00 1 0 1 1 0 0 0 0 0 00 0 1 1 1 1
Y0
A
' 2
A
' 1
A
' 0
m0
Y1
A
' 2
A
' 1
A
0
m 器1 最
用电路进行实现
0(0V
Y2
A
' 2
A
1
A
' 0
m2
小
项
...
译
Y7 A2A1A0 m 7 码
)1(3V 1) (3V )
0V 0.7V
3.7V
用二极管与门阵
列组成的3线－8 线译码器
集成译码器实例：74HC138
SS3S2S1
《数字电子技术基础》第六版
设计举例：
• 设计一个监视交通信号灯状态的逻辑电路
R
A 如果信号灯 Z
出现故障，
G
Z为1
《数字电子技术基础》第六版
设计举例：
1. 抽象 • 输入变量:
红（R）、黄（A）、绿（G） • 输出变量：
故障信号（Z） 2. 写出逻辑表达式
输入变量 输 出
RA G Z 00 0 1 00 1 0 01 0 0 01 1 1
4.4 若干常用组合逻辑电路
《数字电子技术基础》第六版
4.4.1 编码器
• 编码：将输入的每个高/低电平信号变成一 个对应的二进制代码
• 普通编码器 • 优先编码器
一、普通编码器
《数字电子技术基础》第六版
• 特点：任何时 刻只允许输入 一个编码信号 。
• 例：3位二进 制普通编码器
输
入
输出
I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 Y2 Y1 Y0
y1 f1(a1a2 an )
y2 f2(a1a2 an )
ym
fm(a1a2
a
）
n
Y F ( A)
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4.2 组合逻辑电路的分析方法
所谓分析给定的组合逻辑电路，就是要通过分析找出电路 的逻辑功能。
《数字电子技术基础》第六版
4.2 组合逻辑电路的分析方法
一般从逻辑函数式不能立刻看出电路的逻辑功能和用途， 需转化为真值表的形式。
Y2 I4 I5 I6 I7 Y1 I2 IN3o I6 I7 Y0 I1 ImI3age I5 I7
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No Image
二、优先编码器
《数字电子技术基础》第六版
• 特点：允许同 时输入两个以 上的编码信号 ，但只对其中 优先权最高的 一个进行编码 。
• 例：8线-3线优 先编码器
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4.3组合逻辑电路的设计方法
一、逻辑抽象 • 分析因果关系，确定输入/输出变量 • 定义逻辑状态的含意（赋值） • 列出真值表 二、写出函数式 三、选定器件类型 四、根据所选器件：对逻辑式化简（用门）
变换（用MSI） 或进行相应的描述（PLD） 五、画出逻辑电路图，或下载到PLD 六、设计验证 七、工艺设计