专题九 常见的组合逻辑电路（讲义）-《电子线路》（高教版第二版）高考备考讲练测（安徽省）

电子线路专题复习讲练测 专题九 常见的组合逻辑电路 【考纲要求】 知识与技能要点 考试条目 考试水平 A B C D 常见的组合逻辑电路 1.二-十进制编码器 √ 2.显示译码器（七段数码显示器件、构成、工作原理） √ 3.数码选择器与分配器 √ 【课时安排】 2课时 【知识梳理】 考点一 常见的组合逻辑电路 一、二-十进制编码器 数字系统中存储或处理的信息，常常是用二进制码来表示的。用二进制代码表示特定含义的信息就称为编码，具有编码功能的逻辑电路称为编码器。 将十进制数0~9编成二进制代码的电路称为二-十进制编码器。 要对10个信号进行编码， 至少需要4位二进制代码（24＝16） ，所以二-十进制编码器的输出信号为4位。 10输入端：分别代表十进制数0～9。 4输出端：Y3、 Y2 、 Y1、 Y0，表示4位二进制代码。 4位二进制代码有16种状态组合，可任意选出10种。 表示0～9这10个数字， 不同的选取方式表示不同的编码方法。最常用的是8421BCD码。 二、显示译码器（七段数码显示器件、构成、工作原理） 显示译码器是用来驱动显示器件的译码器。 1. 半导体显示器件 某些特殊半导体材料做成的PN结，在外加一定电压时，能将电能转化成光能，利用这种PN结的发光特性制作成的显示器件称为半导体显示器件。 常用半导体显示器件有单个的发光二极管及由多个发光二极管组成的LED数码管等。 （a）发光二极管 （b）LG5611B型LED数码管 半导体显示器件工作时，发光二极管需要一定大小的工作电压及电流。发光二极管的工作电压为1.5～3 V，工作电流为几到十几毫安，视型号不同而有所不同。显示器件的驱动电路可以由门电路构成，也可以由三极管电路构成。 如图所示，调整电阻R的大小，可以改变发光二极管D的亮度。 （a）集成与非门驱动电路 （b）半导体三极管驱动电路 LED数码管有共阴极数码管与共阳极数码管两种接法。如图所示，在构成显示译码器时，对于LED共阳极数码管，要使某段发亮，该段应接低电平；对于LED共阴极数码管，要使某段发亮，该段应接高电平。 （a）共阳极 （b）共阴极 2. 液晶显示器件 液晶显示器件（LCD）是一种平板薄型显示器件。由于它的驱动电压低，工作电流非常小，与CMOS电路结合可以构成微功耗系统，所以被广泛应用于电子钟表、电子计算机以及其他仪器和仪表中。 3. 显示译码器 现以驱动共阳极LED数码管的8421 BCD码七段显示译码器为例，说明显示译码器的设计原理。 如图所示，显示译码器的输入信号为8421码，输出为对应下标的数码管7段控制信号。 根据共阳极LED数码管特点，当某段控制信号为低电平时，该段发亮，否则该段不亮。由8421 BCD码七段显示译码器的卡诺图可写出8421 BCD码七段显示译码器的输出表达式为： 根据共阳极数码管发光原理，译码器输出信号为低电平时，才能使数码管发光。因此，LED数码管的阳极接电源正极，阴极接译码器输出信号。 4．译码器的应用 集成译码器加少量逻辑门可以构成任意组合逻辑函数。以输出低电平有效的二进制译码器为例说明译码器构成逻辑函数的步骤。 （1）根据函数自变量个数确定译码器的输入编码位数。 （2）将函数自变量与译码器输入编码一一对应。 （3）写出函数的标准与或式。 （4）函数的标准与或式转换成与非—与非式。 （5）然后用译码器加与非门构成逻辑函数。 三、数码选择器与分配器 数据选择器又名多路选择器，简称MUX，其功能是能从多个数据输入通道中，按要求选择其中一个通道的数据传送到输出通道中，类似于如图所示的单刀多掷开关。 1．4选1数据选择器 如图所示为4选1数据选择器。其中，为4个输入信号；为2个地址输入信号；为输出信号。 根据真值表所示逻辑功能，可写出4选1数据选择器的输出表达式为： 。 2．8选1数据选择器 如图所示为8选1数据选择器74LS151的逻辑符号图。 （1）当选通控制端，互补输出端，数据选择器被禁止。 （2）当选通控制端时，数据选择器被选通，此时互补输出端的输出表达式为： 3．集成数据选择器 集成数据选择器类型较多，如74LS153为双4选1数据选择器。如图所示为74LS153的引脚排列图，它有两个地址端A1和A0，可选择4个数据D0～D3。 4．数据选择器的应用 （1）如果设计的数据选择器输入信号的个数多于所选数据选择器输入信号的个数，这时可以选择芯片的扩展。 （2）数据选择器的另一用途是代替小规模电路实现组合逻辑函数。一般4选1数据选择器可实现任何3变量组合函数，8选1数据选择器可实现4变量组合函数等。 【真题练讲】 1.（2023年江苏高考真题）74LS147优先编码器输入状态如下：I1=I4=I7=0，其余为1。输出Y3Y2Y1Y0=？ 【答案】1000 【解析】74LS147为输入低电平有效，优先级I9最高。I7=0是当前有效输入中优先级最高的（I7>I4>I1），对应BCD码输出为1000（十进制数7的8421码）。 2.（2022年浙江高考真题）共阳极数码管采用74LS48驱动时，若输入DCBA=0101，哪个段不亮？ 【答案】g段 【解析】0101对应十进制5，七段显示码为 1011010（a-f-g顺序）。74LS48输出高电平有效，g=0不点亮。 3.（2024年广东高考真题）用74LS151实现F=AB+A，写出D0-D7的值。 【答案】D0=D1=D2=D3=D5=D7=1；D4=D6=0 【解析】设地址A2A1A0对应ABC，则： F=AB（C+）+A（B+）=ABC+AB+AB+A 对应最小项：m3+m2+m4+m1 → D1,D2,D4,D3=1，其余为0（注意：74LS151输入顺序D₀对应A2A1A0=000）。 4.（2023年江苏高考真题）74LS148编码器输入I5有效时，输出A2A1A0=？ 【答案】101 【解析】74LS148为8线-3线优先编码器，I5优先级高于I0-I4，输出为5的反码（101）。 5.（2024年广东高考真题）共阳数码管显示“3”，段码abcdefg=？ 【答案】0000110（a-f对应段，g=0） 【解析】共阳管需低电平点亮，"3"需点亮段a,b,c,d,g→对应码0000110。 6.（2022年浙江高考真题）用74LS151实现F=AB+BC，地址端A、B接什么？ 【答案】A接B，B接C，D1=D3=D5=D7=1 【解析】F真值表中当AB=01/10/11时F=1，对应数据输入端置1。 7. （2020年四川高考真题） 数据分配器输出端由（ ）决定。 A. 输入数据 B. 控制信号 【答案】B 【解析】数据分配器（Demultiplexer）的作用是将单路输入数据动态分配到多个输出端中的某一个。其分配行为完全由控制信号（地址码） 控制，输入数据仅作为被传输的内容，不影响输出端的选择。 8.（2022年河北高考真题）3个控制端的数据选择器能处理（ ）路输入。 A. 3 B. 6 C. 8 【答案】C 【解析】23=8。 【限时练习】 1. 二-十进制编码器中，输入I5有效时，输出Y3Y2Y1Y0=？ 【答案】0101 【解析】5的8421码为0101。 2. 共阴极数码管显示数字“7”，需点亮的段是？ 【答案】a，b，c 【解析】标准七段显示：顶部横a+右上竖b+右下竖c。 3. 将74LS138用作数据分配器时，若G2A接数据源，G1=1，A2A1A0=101，则输出端____有效。 【答案】Y5 【解析】当使能条件满足（G1=1，A=0，B=0），地址101对应Y₅输出数据信号。 4. 二-十进制编码器输入I3和I6同时有效，输出BCD码=？ 【答案】0110（I6优先级高） 【解析】优先级编码器中高位优先。 5. 74LS48译码器驱动共阴数码管，欲显示“E”，输入端DCBA=？ 【答案】1110 【解析】E的BCD码为14→1110，段码输出为1001111。 6. 普通编码器要求同一时刻输入信号数量≤______。 【答案】1 【解析】避免冲突。 7. 共阴极数码管公共端接______电平，段码输入端需接______电平才能亮。 【答案】低，高 【解析】公共端需接低电平：共阴极数码管的所有LED阴极（负极）连接至公共端（COM），该端必须接地或低电平（0V）以形成回路；段码输入端需接高电平：当某段阳极（如a-g）输入高电平（如+5V）时，电流从阳极流向阴极（公共端），该段点亮。例如显示数字“1”时，需对b、c段输入高电平。 8. 译码显示系统中，若数码管显示乱码，可能故障是______或______。 【答案】译码器损坏、段码连线断路 【解析】 译码器损坏：若74LS48等译码芯片故障，输出的段码信号错误（如显示“8”时输出“0”的段码），导致乱码；段码连线断路：某段信号线断开（如e段未连接），导致特定段不亮（如数字“2”显示为“Γ”）。 9. 七段译码器74LS48驱动共阴管时，需外接______电阻。 【答案】限流（防烧毁LED） 【解析】74LS48输出电流有限（约8mA），而LED需5-20mA驱动电流。串联限流电阻（通常220Ω-1kΩ）可防止过流烧毁数码管。 10. 74LS147优先级别最高的输入引脚是______。 【答案】I9 【解析】74LS147为10线-4线优先编码器，输入引脚I9优先级最高，I0最低。当多个输入有效时，仅编码优先级最高的信号。 【内容小结】 学科网（北京）股份有限公司 $$