数字电路常用芯片的应用与设计

### 数字电路常用芯片的应用与设计 #### 一、74LS138：3-8线译码器 **1.1 概述** 74LS138是一款常用的3-8线译码器，它具有两种线路结构形式：54/74S138 和 54/74LS138。其中，“LS”表示该芯片采用了低功耗肖特基技术，因此在保持良好性能的同时能够降低能耗。 **1.2 引脚图** 74LS138的引脚布局包括输入端、输出端及控制端等。具体包括三个地址输入端A、B、C，以及八个输出端Y0至Y7。此外，还有三个控制端：G1、/(G2A) 和 /(G2B)，用于控制译码器的工作状态。 **1.3 工作原理** 74LS138的工作原理基于对地址输入端A、B、C的三位二进制编码进行解码。当选通端G1处于高电平，而/(G2A) 和 /(G2B) 处于低电平时，芯片会根据输入的二进制代码选择其中一个输出端输出低电平信号。通过这种方式，可以实现3-8线的译码功能。 **1.4 内部结构** 74LS138内部包含了一系列逻辑门电路来实现上述功能。这些逻辑门按照特定的方式组合，使得输入地址能够被正确地转换为相应的输出信号。 **1.5 功能表真值表** 真值表列出了所有可能的输入组合及其对应的输出状态。例如，当输入为000时，只有Y0输出低电平，其余输出均为高电平。 **1.6 扩展应用** 74LS138可以通过选通端G1、/(G2A) 和 /(G2B) 的不同连接方式来实现更复杂的逻辑功能。例如，通过外接一个反相器，可以将74LS138扩展成24线或32线的译码器。 **1.7 数据分配器应用** 当把选通端之一作为数据输入端时，74LS138还可以用作数据分配器，将输入数据送到指定的输出端。 #### 二、74LS139：2-4线译码器 **2.1 概述** 74LS139是一款双2-4线译码器，同样具备数据分配器的功能。其主要特性包括：选通端G1为高电平时，能够根据输入地址A、B的二进制编码在一个对应的输出端以低电平输出信号。 **2.2 引脚图** 74LS139的引脚布局包括两个地址输入端A、B，两个选通端G1、G2，以及四个输出端Y0至Y3。输出端在译码过程中输出低电平信号。 **2.3 内部结构与真值表** 74LS139的内部结构与其真值表展示了所有输入组合下的输出状态。例如，当输入为00时，只有Y0输出低电平，其他输出端为高电平。 **2.4 数据分配器应用** 74LS139同样可以用作数据分配器，通过将选通端G1作为数据输入端，将输入数据分配到指定的输出端。 #### 三、74LS164：8位移位寄存器 **3.1 概述** 74LS164是一款8位移位寄存器，主要用于将串行数据转换为并行数据。它具有以下主要特性： - 传递延迟时间：22ns - 功耗：80mW (74LS164) **3.2 引脚功能** 74LS164的主要引脚包括：时钟输入端(CLOCK)、同步清除输入端(CLEAR)、串行数据输入端(A、B)以及输出端(QA－QH)。其中，清除端为低电平时，所有输出端都将变为低电平。 **3.3 工作原理** 74LS164的工作原理是通过时钟脉冲上升沿的作用，将串行输入的数据转换为并行输出。当清除端为低电平时，所有的输出端均被清零。当串行数据输入端A、B中任意一个为低电平时，则禁止新数据的输入；当A、B中至少有一个为高电平时，则允许输入新的数据，并在下一个时钟上升沿将数据加载到寄存器中。 **3.4 极限值与工作环境** - **电源电压**：最高7V - **输入电压**：最高5.5V - **工作环境温度**：对于54164为-55℃至125℃；对于74164为0℃至70℃ - **存储温度**：-65℃至150℃ **3.5 应用实例** 74LS164可以用来实现一个简单的电子钟。在此例中，通过单片机的串行口输出字形码，然后使用74LS164和74LS139作为扩展芯片来驱动LED数码管。74LS164负责将串行数据转换为并行数据，进而驱动LED数码管；74LS139则用于将地址信号译码，动态地驱动相应的LED。这种方式不仅节省了硬件资源，而且简化了编程过程，使得用户只需要将待显示的数据直接送入串口发送缓冲器即可。 ### 总结 本文介绍了数字电路中常用的三种芯片——74LS138、74LS139 和 74LS164 的基本原理、内部结构及应用实例。这些芯片广泛应用于各种数字电路设计中，通过合理的配置可以实现复杂的功能，同时还能有效减少电路板上的组件数量，提高系统的可靠性和稳定性。