数值比较器的应用

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1、数值比较器电路的仿真分析及应用程勇陈素陈淑平（机电信息工程系实训中心450008）摘要：数值比较器是数字电路中经常用到的典型电路，传统的教学模式中，对数值比较器的学习及应用设计，离不开在实验室中的电路调试，学习方式较为枯燥抽象，又耗时费力，学习效果也不尽理想。现代电子设计中，由于仿真软件的出现，变抽象的知识为直观的展示，既可以通过仿真学习数值比较器的工作原理，又可以通过仿真进行数值比较器的应用设计，学习及应用效果事半功倍。关键词：数值比较器、仿真分析、应用在各种数字系统尤其是在数字电子计算机中，经常

2、需要对两个二进制数进行大小判别，然后根据判别结果转向执行某种操作。用来完成两个二进制数的大小比较的逻辑电路称为数值比较器，简称比较器。在数字电路中，数值比较器的输入是要进行比较的两个二进制数，输出是比较的结果。一．电路设计分析首先讨论1位数值比较器。1位数值比较器是多位比较器的基础。当A和B都是1位二进制数时，它们的取值和比较结果可由1位数值比较器的真值表表示，如表1所示。表11位数值比较器的真值表由真值表可得如下逻辑表达式由逻辑表达式可以画出如图1所示的逻辑图。图11位数值比较器逻辑图二．比较器电

3、路的仿真分析（一）元件选取及电路组成打开仿真软件Multisim10，根据图1所示的1位数值比较器逻辑图，可以在仿真软件Multisim10中构建仿真电路，如图3所示。1．元件选取（1）指示灯的选取1位数值比较器逻辑运算完后，输出结果处接一指示灯作为指示，灯亮表示运算结果成立，灯灭表示运算结果不成立。单击元件栏的PlaceIndicator→PROBE，选取PROBE_RED指示灯。为了观察清晰明白，将指示灯PROBE连击打开其图2指示灯的Label设置设置对话框，在其Label中的标号由默认的X1

4、改为“A等于B”、“A大于B”、“A小于B”等。如图2所示。（2）其他元器件可参照以下说明取用。电源VCC：PlaceSource→POWER_SOURCES→VCC接地：PlaceSource→POWER_SOURCES→GROUND，选取电路中的接地。或非门U1A的选取：PlaceTTL→74LS→74LS02D与门U3A、U5A的选取：PlaceTTL→74LS→74LS08D非门U2A、U4A的选取：PlaceTTL→74LS→74LS04N2．电路组成参照图3放置元件并进行连接，构成1位数

5、值比较器的仿真测试电路。（二）仿真分析打开仿真开关，开关A、B上下表示不同的输入数值，接高电平VCC表示输入为1，接低电平地表示输入为0，输出结果灯亮为1，表示该结果成立。可按表1的真值表进行仿真测试，观察输出结果的灯亮指示，这样就明白比较器工作的含义了，图3所示电路的状态，表示数值A等于B。图31位数值比较器仿真电路三．仿真分析总结实际工作中，不需要自己组合数值比较器，已有现成的集成芯片供用户使用。下面介绍集成数值比较器74LS85的使用。集成数值比较器74LS85是4位数值比较器。两个4位数的比

6、较是从A的最高位A3和B的最高位B3进行比较，如果它们不相等，则该位的比较结果可以作为两数的比较结果。若最高位A3=B3，则再比较次高位A2和B2，以此类推。显然，如果两数相等，那么比较步骤必须进行到最低位才能得到结果。74LS85功能如表2所示。表274LS85功能表真值表中的输入变量包括两个4位二进制数人：A3A2A1A0与B3B2B1B0，以及IA＞B、IA＜B、IA=B，其中IA＞B、IA＜B、IA=B是低位数的比较结果，由级联低位芯片送来，用于与其他数值比较器连接，以便组成位数更多的数值比

7、较器。当2个数值比较器级联时，若高位比较器的两数相等，则比较结果由级联输入信号IA＞B、IA＜B、IA=B而定。为了简化比较过程，可先看级联输入IA=B是否为1。若IA=B＝l，即低位比较器的两数相等，则比较结果为FA=B=1。若IA=B＝0，则再看级联输入IA＞B和IA＜B，如果IA＞B＝l，即低位比较器的A>B，则比较结果为FA＞B＝1；如果IA＜B＝1，即低位比较器的A

8、=B进行处理，即IA＞B=IA＜B=0，IA=B=1。图474LS85的引脚图四．数值比较器的应用（温度报警器电路）通过仿真学习，了解掌握了数值比较器的工作原理以后，即可将数值比较器应用于实用电路中，下面以温度报警器电路为例，介绍数值比较器在应用设计中的过程。如图5所示为温度报警器电路的逻辑图，温度检测电路已检测出温度数值，并以8位二进制数输出，8位二进制数的范围为0～255，表示温度数值为0℃～255℃，其中温度检测电路可由温度传感器组成。温度报警器电路采用了两片级