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文檔簡介
1、2.1.1譯碼器,譯碼——把具有特定含義的二進制代碼識別出來的過程,譯碼器是編碼器的逆過程,在數(shù)字系統(tǒng)中,編碼器和譯碼器成對存在,譯碼器,,譯碼器——,? 特點:多輸入、多輸出的組合邏輯電路,⑴ 多一譯碼器,例:二進制譯碼器,(1)定義 :能將n個輸入變量變換成2n個輸出函數(shù),且輸出函數(shù)與輸入變量構(gòu)成的最小項具有對應(yīng)關(guān)系的一種多輸出組合邏輯電路。,▲ 二進制譯碼器一般具有n個輸入端、2n個輸出端和一個(或多個)使能輸入端;,(2)特點
2、 :,▲ 使能輸入端為有效電平時,對應(yīng)每一組輸入代碼,僅一個輸出端為有效電平,其余輸出端為無效電平(與有效電平相反)。,▲ 有效電平可以是高電平(稱為高電平譯碼),也可以是低電平(稱為低電平譯碼)。,? 常見的MSI二進制譯碼器:2-4線(2輸入4輸出)譯碼器3-8線(3輸入8輸出)譯碼器4-16線(4輸入16輸出)譯碼器等。,譯碼器,,例:3-8譯碼器,例:3-8譯碼器,,邏輯符號:,例:3-8譯碼器,,C—— A2 B——
3、A1 A—— A0,譯碼器在數(shù)字系統(tǒng)中的應(yīng)用非常廣泛 ,它的典型用途是——實現(xiàn)存儲器的地址譯碼、控制器中的指令譯碼、代碼翻譯、顯示譯碼等。除此之外,還可用譯碼器實現(xiàn)各種組合邏輯功能。,譯碼器應(yīng)用,① 分析: A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3……A0 A設(shè)備 0 0 0 0 1 0 X X X X B設(shè)備 0 0 0 1 0 0 X X X X C設(shè)備 0 0
4、 0 1 1 1 X X X X,例 )某計算機用地址A9~A0選擇外設(shè),假設(shè)設(shè)備A、B、C的選擇地址分別為:20H~2FH、40H~4FH、70H~7FH,請設(shè)計地址譯碼器。,,,,,,,,用3:8譯碼器實現(xiàn),Y2,Y4,Y7,,,,(1)地址譯碼:,譯碼器應(yīng)用,,例 ),,② 設(shè)計:,,,,,,,,,,,,,A6,A5,A4,A7,A8,A9,A,B,C,40H~4FH,,70H~7FH,,譯碼器應(yīng)用,例)分析下面電路,寫
5、出該譯碼器選擇的 地址范圍,以及Y0、Y1、Y2的地址譯 碼范圍。,CBAG1G2A G2B,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,74LS138,Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7,A11,A10,A9,A12,A13,A14,Y0,Y1,Y2,,,,A15,解:① 1000H~1FFFH ② Y0: 1000H~11FFHY1:
6、 1200H~13FFHY2: 1400H~15FFH,,,,,,,,,,,,2.1.2 數(shù)據(jù)選擇器,,? 數(shù)據(jù)選擇器(MUX)功能: ① 從多路輸入中選擇一個送往輸出端,② 選擇哪一路輸入傳送到輸出端由當(dāng)時的 控制信號決定;③ 用途:實現(xiàn)多通道的數(shù)據(jù)傳送。,,,,,,,,,,,,,,+,,,,,,,,,,ST,,A1,A0,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,F,,a0,,,,,,,,,
7、,,,,a1,a2,a3,四選一,2、真值表,3、邏輯功能: 4 選1數(shù)據(jù)選擇器,,,,,S1,A1,A0,Y 1,1,0,000,×,0,0,D0,D1,D2D3,,,4、74LS153為雙4選1,相當(dāng)于“雙刀四擲”開關(guān), 地址端A1、A0公用, 使能端、數(shù)據(jù)端、輸出端獨立。,① 也稱多路分配器,是一路輸入、多路輸出的組合邏輯器件;② 一路輸入信號傳送到哪一路輸出端由當(dāng)時的控制信號決定;
8、,2.1.3 數(shù)據(jù)分配器(DEMUX),? 數(shù)據(jù)分配器功能:,與數(shù)據(jù)選擇器的用途相反,它們配合使用,實現(xiàn)多通道的數(shù)據(jù)傳送;,? 數(shù)據(jù)分配器用途:,1:4 數(shù)據(jù)分配器,數(shù)據(jù)分配器,,例:雙1:4線數(shù)據(jù)分配器 74XX155,◎什么是時序邏輯 ◎鎖存器(Latch) ◎觸發(fā)器(Flip Flop) ◎寄存器(Register) ◎計數(shù)器(Counter),什么是時序邏輯,組合電路是:電路某一時刻的輸出(
9、Z1,…,Zm)僅僅決定于該時刻的輸入(x1,…,xn),與以前各時刻的輸入無關(guān)。時序電路是:電路某一時刻的輸出(Z1,…,Zm)不僅決定于該時刻的輸入(x1,…,xn),還與前一時刻的狀態(tài) (y1,…,ys) 有關(guān)。前一時刻的狀態(tài)就是存儲電路的輸出。,輸出方程,驅(qū)動方程,狀態(tài)方程,Y(tn)=F[X(tn),Q(tn)],Z(tn)=G[X(tn),Q(tn)],Qn+1 (tn+1) =H[Z(tn),Qn(tn)],(激勵方程)
10、,,功能描述1、表達式:,其它功能描述方法:2、狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表3、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖4、時序圖,數(shù)字電路不僅需要運算,還需要保存、記憶。存儲一位二值信號的基本單元電路稱為觸發(fā)器,2.2.1 觸發(fā)器概述,1、觸發(fā)器的基本特點: (1)具有兩個能自行保持的穩(wěn)定狀態(tài),表示邏輯0和1, 或二進制數(shù)的0和1。 (2)根據(jù)不同的輸入信號可以置成1或0。,2、觸發(fā)器的分類 (1)按結(jié)構(gòu)分類:,基本RS觸發(fā)器,同步RS觸發(fā)器,
11、主從觸發(fā)器,維持阻塞觸發(fā)器,邊沿觸發(fā)器,(2)按功能分類:,RS觸發(fā)器,JK觸發(fā)器,D觸發(fā)器,T觸發(fā)器,(3)按觸發(fā)方式分:電位觸發(fā)方式、主從觸發(fā)方式及邊沿觸發(fā)方式。,(一)觸發(fā)器的邏輯功能及其描述方法(時鐘FF),1、RS觸發(fā)器,,,(1)特性表,(2)特性方程,(3)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖,,(4)邏輯符號,2、JK觸發(fā)器,,(1)特性表,,,(3)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖,(2)特性方程,(4)邏輯符號,,,,3、D觸發(fā)器,1
12、 1 1,* 驅(qū)動表,,D,Qn Qn+1,,0 0 0,,,,0 1 1,1 0 0,,(1)特性表,,(3)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖,(2)特性方程,,,,(4)邏輯符號,2.2.2 若干常用時序邏輯電路,2.2.2.1 寄存器和移位寄存器,一. 寄存器(直觀分析法),用途:是
13、存放二進制代碼的邏輯部件。組成:時鐘觸發(fā)器均可組成寄存器。 (同步型、主從型、邊沿型)1、74LS75 四位D鎖存器組成:雙二位鎖存器 FF0、FF1共用CPA FF2、FF3共用CPB原理:CP=1期間,送數(shù),Q隨D改變; CP=0時,D狀態(tài)鎖存,所以,通常要求保證D信號不變。,,2. 74LS175,,74LS175是用維持阻塞觸發(fā)器組成的四位寄存器,
14、可寄存4位二值代碼。CP上升沿觸發(fā),RD為異步清0端,低電平有效,D0~D3為并行數(shù)據(jù)輸入端,Q0~Q3為輸出端。,,74LS175 功能表,,,,二. 移位寄存器,功能:寄存、移位。所謂移位,即寄存器中的代碼在移位脈沖的作用下依次左移或右移。用途:實現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行—并行轉(zhuǎn)換;數(shù)值的運算(乘法、除法運算),,,1、單向移位寄存器(1)由邊沿D觸發(fā)器組成的移位寄存器 Di:串行輸入;Do:串行輸出。工作
15、原理:每來一個CP ,右移一位,例如Di=1011時,移動情況見表5.3.1,電壓波形見圖5.3.5。,圖5.3.5 電壓波形,可以實現(xiàn)串入并出、串入串出。,(2)、由主從JK觸發(fā)器構(gòu)成的移位寄存器,,每來一個CP ,右移一位,2、雙向移位寄存器 74LS194A組成:DIR、DIL;D0~D3;RD;CP;S1、S0;Q0~Q3功能:可以左移、右移;并行送數(shù);保持;(均由S1、S0控制) 異步清0
16、(RD)。,,,DSR:右移串行輸入端,DSL:左移串行輸入端,D3~ D0:并行輸入端,Q3~ Q0:數(shù)據(jù)輸出端,CP:時鐘脈沖輸入端,上升沿觸發(fā),控制端:,(1) S1 S0=00,CP上升沿到后,輸出不變。,(2) S1 S0 =01,CP上升沿到后,右移。,(3) S1 S0 =10,CP上升沿到后,左移。,(4) S1 S0 =11,CP上升沿到后,并行輸入。,管腳圖,,原理:以FF1為例FF1的輸入控制電路組成是一個具有互
17、補輸出的四選一數(shù)據(jù)選擇器。,,表達式:,自擴展:用兩片74LS194A接成8位雙向移位寄存器,,左片Q3 ? 右片DIR;右片Q0 ? 左片DIL兩片的S1、S0、CP、RD全部并聯(lián),,例: 使八個燈從左至右依次變亮,再從左至右依 次熄滅,應(yīng)如何連線?,,,,,….,….,右移 8 個 1,再右移 8 個 0,5V,5V,,,,計數(shù)器在數(shù)字系統(tǒng)中應(yīng)用十分廣泛,是一種具有記憶功能的電路,用以累計輸入脈沖的個數(shù)、實
18、現(xiàn)計數(shù)操作功能,通常用觸發(fā)器構(gòu)成各種形式的計數(shù)器。,3.2.2.2,1. 按進位方式分(1)同步計數(shù)器:有一個公共時鐘脈沖,各個觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換是在該公共輸入計數(shù)脈沖作用下同時發(fā)生的,即各個觸發(fā)器狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)與輸入脈沖同步。(2)異步計數(shù)器:沒有公共時鐘脈沖,輸入計數(shù)脈沖只作用于某些觸發(fā)器的CP端,而其它觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)是靠低位的進位信號。因此,組成計數(shù)器的各個觸發(fā)器的狀態(tài)變化不是同時發(fā)生的。,計數(shù)器的分類,2.按進位制分(
19、1)二進制計數(shù)器:按二進制數(shù)運算規(guī)律進行計數(shù)的電路稱作二進制計數(shù)器。(2)十進制計數(shù)器:按十進制數(shù)運算規(guī)律進行計數(shù)的電路稱作十進制計數(shù)器。(3)任意進制計數(shù)器:二進制計數(shù)器和十進制計數(shù)器之外的其它進制計數(shù)器統(tǒng)稱為任意進制計數(shù)器。如三進制計數(shù)器、六進制計數(shù)器等。,計數(shù)器的分類,3.按邏輯功能分(1)遞增計數(shù)器:隨著計數(shù)脈沖的輸入,計數(shù)器的數(shù)是遞增的,則為遞增計數(shù)器。(2)遞減計數(shù)器:隨著計數(shù)脈沖的輸入,計數(shù)器的數(shù)是遞減的,則為遞減
20、計數(shù)器。(3)可逆計數(shù)器:隨著計數(shù)脈沖的輸入,計數(shù)器的數(shù)是可增可減的則為可逆計數(shù)器。,計數(shù)器的分類,四位二進制同步計數(shù)器74LS161,四個主從J-K觸發(fā)器構(gòu)成,(1) 邏輯符號,D ? A:高位?低位(預(yù)置數(shù)),CLK: 時鐘輸入,CLR: 異步清零,低電平有效。,LOAD: 同步預(yù)置,低電平有效。,QD ? QA:高位?低位,ENP、ENT:使能端,多片級連。,RCO:進位。,,,,,功能表,進位方程: C = Q3Q
21、2Q1Q0 · ET,同步預(yù)置,異步置0,精品課件!,精品課件!,1)異步清除:當(dāng)R=0,輸出“0000”狀態(tài),與CP無關(guān)。,2)同步預(yù)置:當(dāng)R=1,LD=0,在CP上升沿時,輸出 端反映輸入數(shù)據(jù)的狀態(tài)。,3)保持:當(dāng)R=LD=1時,各觸發(fā)器均處于保持狀態(tài)。,4)計數(shù):當(dāng)LD = R =EP=ET = 1時,按二進制自然碼 計數(shù)。 若初態(tài)為0000,15個CP后,輸出為
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