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Top-Down设计方法
- 组合逻辑功能模块 对应 中规模集成电路(MSI)
- 逻辑功能简单的数字系统设计,(列真值表 -> 写最小项之和表达式 -> 化简 -> 画电路图)
- 逻辑功能复杂的数字系统设计(Top-Down,自顶向下),也是模块化设计,将总功能分解再分解,成一个个模块
- 三个优点,
1.问题复杂度降低
2.使电路具有良好的结构和易读性
3.模块相对独立,扩展性好
编码器
- 编码,用代码表示特定信息的过程
- 二进制编码器,分为输入互斥、优先编码两类
- 输入互斥,要求任何时刻仅有一个输入信号时才有效(可以编码)
- 优先,输入信号中优先级最高的有效
- 反变量可以直接提供
- 当变量数多于六个时,卡诺图就不宜用了
- 通用编码器集成电路(芯片),常用 74148 和 74147
- 74148中除输入输出端外的几个端:
输出使能端(Enable Output)EO:指示有无信号输入,EO = 1时无信号
输出使能端(Enable Input)EI:控制工作状态,即是否允许编码
扩展输出端 GS:EI为低电平时,任意输入端有一个低电平,GS就为低电平 - 74148中低电平有效,所以都加了非号
- 只有 EI 为高电平时(禁止工作状态),GS、EO 都为高电平(GS == EO)
平时,只要输入有低电平,那么 GS 为低电平(GS 非 = 0),EO 有信号,为高电平(EO 非 = 1).否则 GS 为高,EO 无信号,为低 (GS != EO) - 在讨论高低电平的时候,1 和 0 表示的就是两个相反的状态
- 多个片相连:
片间连接,
需满足当 EI2 为低电平时的两种情况:1.有信号, EI1 应为高电平禁止工作,此时 EO2 也为高电平。2.无信号,EI1 可以工作为低电平,此时 EO2 也为低电平。所以将 EI1 与 EO2 连起来即可
输出连接,
EI2 始终为低电平,若无信号(EO2 为低,GS2 为高),EI1 为低,此时最高位 A3 必为高电平(即,无效,相当于0)
若有信号(EO2 为高,GS2 为低),EI1 为高,此时最高位 A3 必为低电平(即,有效,相当于1),所以将 GS2 和高位码 A3 连起来即可
总结:EO2 和 EI1 电平相同,GS2 和高位码 A3 电平相同 - 满足设计要求
- 高电平的产生:因任何时刻最多只有一个编码器在编码,而正在编码的编码器其 GS 为低电平(即,GS非 = 0),所以可以根据各芯片的 GS非 求高位码
- 74147,输入省去了I0,输出是反码形式的BCD码
译码器/数据分配器
- 译码,编码的逆过程
- 二进制译码器,又叫最小项产生器,因为 n 位二进制代码可对应 2n 个特定含义,所以有 n 个输入和 2n 个输出,每个输出正好对应一个最小项
- 因门扇入数的限制,采用矩阵式多组译码结构(扇入数减少,门数增加,时间增加)
- 使能控制输入端 EN:通过与门(&)控制输出,EN = 1 时允许编码
- 4-10 译码器中,输入伪码时拒绝译码
- 通用译码器集成电路,常用 74138、74154(4-16) 和 7442
- 74138 中,G1 = 1,G2A非 = G2B非 = 0时,工作状态(注:C为高位,A为低位)
- 数据分配器,其实就是译码器 + D(数据输入)
- 选择信号输入码(地址码)
- 类似于:单刀多掷开关(多个输出)
- 令G1 = EN,G2A非 = D,G2B非 = 0,输入作为地址码,即可
数据选择器
- 别和数据分配器弄混了
- 类似于:单刀多掷开关(多个输入)
- N 选 1 ,N路数据输入,1 路数据输出,k 路地址码输入,应满足2k = N
- 5 个 4选1 构成一个 16选1
- 通用数据选择器集成电路,常用74153、74151
- 74153,双4选1数据选择器,有选通控制端ST
- 74151,8选1数据选择器
- 看书。。。<@_@>
算术运算电路
- 半加器(HA,Half Adder):
两个输入A,B,两个输出S,C(S,本位和,C,进位)
S = A ⊕ B(相异为1),C = AB(全1进1) - 全加器(FA,Full Adder):
Si = S ⊕ Ci-1(加上低位的进位),Ci = SCi + AiBi(有1进1,不可能为2)
注:Ci-1又称CI,Ci又称CO(in,out) - 串行进位并行数据输入加法器:
就是将FA串起来(第一个没有进位,用HA即可) - 高速加法器:
全并行加法器(极速),因随输入信号增加结构过于复杂舍弃
超前进位加法器,用 G(进位产生项) 和 P(进位传送项) 代替了CO(进位产生电路)
通常以 4 位加法器为基本模块,以分层结构实现位数为 4 的倍数的加法器 - 通用加法器集成电路,常用 7482 和 7483
- 7482,2 位串行进位加法器
- 7483,4 位二进制加法器
https://blog.csdn.net/qq_43763494/article/details/100943608----【记录】数字逻辑知识点总结