第四章 常用组合逻辑功能器件
要求：掌握基本功能；外部特性；使用方
法；进行逻辑设计
特点：具有通用性；灵活性；多功能性。
§ 4.1 编码器
一、常用的编码器有：十进制 -BCD码编码器；优
先编码器
二,4线 --2线编码器：
1、编码：把二进制码按一定的规律编排，使每
级代码具有一特定的含义（代表某个数或控制信
号）称谓编码。
2、编码器：具有编码功能的逻辑电路称为编码
器。
输入 输出
I0 I1 I2 I3 Y1 Y0
1
0
0
0
0
1
0
0
0
0
1
0
0
0
0
1
0
0
1
1
0
1
0
1
表 4.1.1 4线 -2线编码器功能表
321032101
321032100
IIIIIIIIY
IIIIIIIIY
??
??
图 4..1.1 4线－ 2线编码器逻辑图
三、键盘输入 8421BCD码编码器。
1）功能：将十进制数字 0~9转换成 BCD码。
2）典型芯片,8421码编码器 T1147，该芯片共有 16
条引线，其中 9条输入线（ 0~8,In）,4条输出线
（ A~D,Y）,1条电源线（ Vac),1条地线（ 9，
GND）,1条使能端（ GS,N）。输入，输出信号低
电平有效，当所有输入端无信号时，对应十进制数
字为 0。
T1147
四、优先编码器：
识别请求信号的优先级别并进行编码的逻辑
部件。
输入 输出
I0 I1 I2 I3 Y1 Y0
1
X
X
x
0
1
X
x
0
0
1
x
0
0
0
1
0
0
1
1
0
1
0
1
33210
3321
IIIIY
IIIY
??
??
集成电路编码器：
1）功能：实现对多个输入信号中优先级别最高
的进行编码。
2）典型芯片,8— 3线优先编码器 74148，该芯
片共有 16条引线；其中输入线条 9条，输出线 5
条，电源（ VCC）和地（ GND ）各一条，输入
（ 0~7）接收八个输入信号，数字越大的优先级
别越高，输入信号低电平有效。输出（ A0~A2）
低电平有效； EI输入使能端，输出使能端 EO和
优先编码工作状态标志 GS。利用这三个信号可
进行功能扩充。
3）应用：广泛用于中断优先排队等，
以实现优先权管理。
引脚图
图 4.1.3 优先编码 74148的逻辑图
1、译码,（它是编码的逆过程）将具有特定
含义的二进制码进行辨别，并转换成控制信号。
2、译码器：具有译码功能的逻辑电路称为译
码器。
3、译码器分类：
唯一地址译码器：将一种代码转换成另一种代
码。
代码变换器：将一种代码转换成另一种代码。
n个输入端,2n个输出端 。
§ 4.2 译码器 /数据分配器
一、译码器的定义及功能
1、功能：将 n个输入变量变换成 2n个输
出 函数，每个输出函数对应于 n个输入变
量的一个最小项或者最大项。
二、二进制译码器：译码器是通过
输出端的逻辑电平以识别不同的代
码。
2、特点：一个具有 n个代码输入端的二进制译码
器，有 2n个输出端以及一个或多个使能输入 端。
在使能端为有效电平时，对应每一组输入代码，
仅一个输出端为有效信号。当有效信号为高电平
时，称为高电平译码；反之，称为低电平译码。
3,74138集成译码器（ 3-8线译
码器）：
1）该芯片共有 16条引线，其中 6条输入线,8条
输出线（ Y0~Y7）,1条电源线和 1条地线。输入
线 A,B,C接收输入代码,G1,G2A和 G2B3个
使能输入端，输出线 Y0~Y7与输入代码构成的最
大项（即最小项之非）对应，输出低电平有效。
2）应用：二进制译码器除了用于实现地址译码，
指令译码等功能外，还可用于实现各种逻辑函数
的功能。
3）原理分析,1）由图得逻辑函数； 2）化简； 3）
功能图；
逻辑图
引脚图
表 4.2.2 74138集成译码器功能表
图 4,2,4 例 4,2,1的逻辑图
三,7442二一十进制译码器：
1、功能：将 BCD码的 10组代码翻译成与十
进制的 10个数字符号对应的输出信号。
2、该芯片共有 16条引线，其中 4条输入线
A3~A。接收 8421码； 10条输出线 Y0~Y9对应
0~9十个字符，输出低电平有效，另外一条电
源线和一条地线。
四、七段显示译码器：
1、数字显示电路通常由：译码器、驱动器和显
示器等部分组
2、数码的显示方式有：
1）字形重叠式：它是将不同字符的电极重叠
起来，要显示某字符，只须使相应的电极发亮
即可。
2）分段式：数码是由分布在同一平面上若干
段发光的笔划组成。
3） 占阵式：它由一些按一定规律排列的可
发光的点阵所组成, 利用光点的不同组合
显示不同的数码 。
3,分段式数码管电路的主要特点：对应于某一组
数码, 译码器应有确定的几个输出端有信号输出 。
4,功能：将输入代码转换成数字显示器的驱动信
号, 使显示器显示出与输入代码对应的数字 。
5,7448七段显示译码器的分析：
图 4,2,7七段数字显示器发光段组合图
(a)分段布置图 （ b）段组合图
三、数据分配器（多路分配器）
1、数据分配的功能：将一个数据源来的数据
根据需要送到多个不同的通道上去。
2、数据分配器：实现数据分配功能的逻辑电
路称为数据分配器。
3、典型芯片,3-8线译码器 74138,7442等。
4、应用：数据分配器除与多路选择器配合
实现多路数据分时传送外，还可与计数器配
合构成脉冲分配器等。
§ 4.3 数据选择器（多路选择器）
一、数据选择器的定义功能：
1、数据选择功能：是指经过选择，把多个通
道的数据传送到唯一的公共数据通道上去。对
于一个具有 2n个输入 和 1个输出的多路选择器，
应有 n个选择变量。
2、数据选择器：实现数据选择功能的逻辑电
路稼为数据选择器。
3,4选 1数据选择器工作原理：
图 4,3,2 4选 1数据选择逻辑图
输入 输出
使能 地址
G B A Y
1
0
0
0
0
X
0
0
1
1
X
0
1
0
1
0
D0
D1
D2
D3
表 4.3.1 4选 1数据选择器功能表
输入 输出
使能
G
选择
C B A Y W
H
L
L
L
L
L
L
L
L
X X X
L L L
L L H
L H L
L H H
H L L
H L H
H H L
H H H
L H
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
表 4.3.2 74LS151的功能表
0D
1D
2D
3D
4D
5D
6D
7D
图 4,3,3 74LS51的逻辑图和引脚分布图
（ a）逻辑图 （ b）引脚分布图
二、集成电路数据选择器：
1,74LS151集成电路数据选择器的功
能：
2、数据选择器的应用：
1）逻辑函数产生器：
2）实现并行数据到串行数据的转换：
1、数值比较器就是对两数 A,B进行比较，比
判断其大小的逻辑电路。
2,1位数比较器：步骤，真值表，逻辑表达式，
逻辑电路。
3,2位数值比较器,
§ 4,4 数值比较器
一、数值比较器的定义及功能：
输入 输出
A B FA>B FA<B FA=B
0 0
0 1
1 0
1 1
0 0 1
0 1 0
1 0 0
0 0 1
表 4.4.1 1位数值比较器真值表
图 4.4.1 1位数值比较器的逻辑图
动画演示
图 4.4.2 两位数值比较逻辑图
二、集成数值比较器,
1、集成数值比较器 74LS85的功能：
是 4位数比较器。
2、数值比较器的位数扩展：
4位超前进位加法器 74LS283的逻辑图
§ 4.5 算术运算电路
一, 半加器和全加器：它们是完成 1
位二进制数相加的一种组合逻辑电路 。
1,半加器：
2,全加器：
二, 多位数加法器：
1,串行进位加法器：
1） 若有多位数相加, 则可采用并行相加串行进位
的方式 来完成 。
2） 串行进位：任 1位的加法运算必须在低 1位的运
算完成之后才能进行的进位方式 。
被加数 A 加数 B 和数 S 进位数 C
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
1
0
0
0
0
1
表 4.5.1 半加器真值表
（ a ） 动画演示
4.5.2 全加器真值表
三、减法运算：
1、将减法运算变成加法运算：采用补码法。
3、超前进位产生器 74182。
2、超前进位集成 4位加法器 74LS83。
进位信号只与变量 Gi,Pi和 C-1有关，而 C-1是向
最低有效位进位的输入信号，它与两个加数是同
时输入的。变量 Gi,Pi也只与两个加数有关，
所以各位的进位信号不再与相邻低位的进位信号
有关，都可以由被加数、加数和最低位的进位输
入 C-1直接产生。这种进位方式也称为超前进位。
四、带符号数的代码表示：
3、原码：（符号 — 数值表示）在以原码形式表
示的正数和负数中，第 1位表示符号位，对于正数，
符号位记作 0，对于负数，符号位记作 1，其余各
位表示数值部分。
1、符号数的真值：直接用正号,+”和负号
,-”来表示符号的二进制数。
2、机器数：计算机中使用的符号数。习惯
用 0表正，用 1表负。
1）当 N为正数时,[N]原和 N的区别只是
增加一位用 0表示的符号位。由于在数的左
边增加一位 0对该数的数值并无影响，所以
[N]原就是 N本身。
2）当 N为负数时,[N]原和 N的区别是增
加一位用 1表示的符号位。
3）在原码表示中，有两种不同形式的零。
即,[+0]原 =0.00…0, [-0]原 =1.00…0 。
4)[N]原 =N,0?N?1。 [N]原 =1-N,- 1 ? N
? 0
原码的特性：
4、反码 （对 1的补数）：用反码表示时，
左边第 1位也为符号位，符号位为 0代表
正数，符号位为 1代表负数。
反码的特性：
1）正数 N的反码 [N]反与原码 [N]原相同。
2）对于负数 N，其反码 [N]反的符号位为 1，数值部
分是将原码数值按位变反。
3）在反码表示中,0的表示有两种不同的形式，即
[+0] 反 =0.00…0,[ -0]=1.11…1 。
4）反码的反码就是原码。 [N]反 =N,0?N?1。 [N]反
=(2-2m)+N,- 1 ? N ? 0,m为小数的位数。
补码的特性：
1）正数 N的补码 [N]补与原码 [N]原和反码 [N]反
相同。
2）对于负数，补码 [N]补的符号位为 1，其数值
部分为反码数值加 1。
3）在补码表示法中,0的表示形式是唯一的。
[+0]补 =0.00…0,[ -0]=0.00…0 。
5、补码（对 2的补数）,
4）补码的表示码也是原码。 [N]补 =N,0?N?1。
[N]补 =2+N,- 1 ? N ? 0
机器数的加、减运算：
1、原码的运算：原码中的符号位仅用
来表示数的正负，不参加运算，进行运算的只
是数值部分。运算时，应先比较符号，再进行
运算。若两数符号相同，则直接相加，符号不
变；若两数的符号不同，则比较数值大小，将
大数值数减去小数值数，取大数值数的符号。
2、补码的运算,[N1+N2]补 =[N1]补
+[N2]补,[N1-N2]补 =[N1]补 +[-N2]补。
运算时，符号位和数值位一样参加运算，
如果符号位产生进位，则需将此进位
“丢掉” 。
3、反码运算,[N1+N2]反 =[N1]反
+[N2]反,[N1-N2]反 =[N1]反 +[-N2]反，
运算时，符号位和数值位一样参加运算，
如果符号位产生了进位，则此进位应加
到和数的最低位，称之为“循环进位”。
变形码法：
变形码,把原码，反码和补码的符号位由一
位变成两位。这样构成的机器数分别叫变形原码，
变形反码和变形补码，正数用 00表示，负数用 11
表示，两个符号位都作为数值一起参加运算，当
计算结果的符号是 00或 11时，说明无溢出，结果
正确，当计算结果的符号出现 01或 10时，说明有
溢出，且 01表示有正溢出,10表示有负溢出,其
左边第一位符号仍表示结果的正确符号。
