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1、电工电子技术第二十七讲19教学课件 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望21.9 编码器编码器 把二进制码按一定规律编排，使每组代码具把二进制码按一定规律编排，使每组代码具把二进制码按一定规律编排，使每组代码具把二进制码按一定规律编排，使每组代码具有一特定的含义，有一特定的含义，有一特定的含义，有一特定的含义，称为编码。称为编码。称为编码。称为编码。具有编码功能的逻辑电路称为编码器。具有编码功能的逻辑电路称为编码器。具有编码功能的逻辑电路称为编码器。具有
2、编码功能的逻辑电路称为编码器。n 位二进制代码有位二进制代码有 2n 种组合，可以表示种组合，可以表示 2n 个信息。个信息。要表示要表示要表示要表示N N个信息所需的二进制代码应满足个信息所需的二进制代码应满足个信息所需的二进制代码应满足个信息所需的二进制代码应满足 2n N21.9.1 二进制编码器二进制编码器将输入信号编成二进制代码的电路。将输入信号编成二进制代码的电路。将输入信号编成二进制代码的电路。将输入信号编成二进制代码的电路。2 2n n个个个个n n位位位位编码器编码器高高高高低低低低电电电电平平平平信信信信号号号号二二二二进进进进制制制制代代代代码码码码(1)(1)分析要求：
3、分析要求：分析要求：分析要求：输入有输入有输入有输入有8 8个信号，个信号，个信号，个信号，即即即即 N=8 N=8，根据，根据，根据，根据 2 2n n N N 的关系，的关系，的关系，的关系，即即即即 n n=3=3，即输出为三位二进制代码。，即输出为三位二进制代码。，即输出为三位二进制代码。，即输出为三位二进制代码。例：例：例：例：设计一个编码器，满足以下要求：设计一个编码器，满足以下要求：设计一个编码器，满足以下要求：设计一个编码器，满足以下要求：(1)(1)将将将将 I I0 0、I I1 1、I I7 7 8 8个信号编成二进制代码。个信号编成二进制代码。个信号编成二进制代码。个信
4、号编成二进制代码。(2)(2)编码器每次只能对一个信号进行编码，不编码器每次只能对一个信号进行编码，不编码器每次只能对一个信号进行编码，不编码器每次只能对一个信号进行编码，不 允许两个或两个以上的信号同时有效。允许两个或两个以上的信号同时有效。允许两个或两个以上的信号同时有效。允许两个或两个以上的信号同时有效。(3)(3)设输入信号高电平有效。设输入信号高电平有效。设输入信号高电平有效。设输入信号高电平有效。0 0 10 1 11 0 10 0 00 1 01 0 01 1 01 1 1I0I1I2I3I4 4I5I6I7 7(2)(2)列编码表：列编码表：列编码表：列编码表：输入输入输输 出
5、出Y2 Y1 Y0(3)(3)写出逻辑式并转换成写出逻辑式并转换成写出逻辑式并转换成写出逻辑式并转换成“与非与非与非与非”式式式式Y2=I4+I5+I6+I7=I4 I5 I6 I7.=I4+I5+I6+I7Y1=I2+I3+I6+I7=I2 I3 I6 I7.=I2+I3+I6+I7Y0=I1+I3+I5+I7=I1 I3 I5 I7.=I1+I3+I5+I7(4)(4)画出逻辑图画出逻辑图画出逻辑图画出逻辑图10000000111I7I6I5I4I3I1I2&1 11 11 11 11 11 11 1Y2Y1Y0将十进制数将十进制数将十进制数将十进制数 09 09 编成二进制代码的电路编成
6、二进制代码的电路编成二进制代码的电路编成二进制代码的电路21.9.2 二二 十进制编码器十进制编码器表示十进制数表示十进制数4 4位位位位10个个编码器编码器高高高高低低低低电电电电平平平平信信信信号号号号二二二二进进进进制制制制代代代代码码码码 列编码表：列编码表：四位二进制代码四位二进制代码四位二进制代码四位二进制代码可以表示十六种可以表示十六种可以表示十六种可以表示十六种不同的状态，其不同的状态，其不同的状态，其不同的状态，其中任何十种状态中任何十种状态中任何十种状态中任何十种状态都可以表示都可以表示都可以表示都可以表示0909十个数码，最常十个数码，最常十个数码，最常十个数码，最常用的
7、是用的是用的是用的是84218421码。码。码。码。0 00 00 0输输输输 出出出出输输输输 入入入入Y Y1 1Y Y2 2Y Y0 00 0 (I I0 0)1 1(I I1 1)2 2(I I2 2)3 3(I I3 3)4 4(I I4 4)5 5(I I5 5)6 6(I I6 6)7 7(I I7 7)8 8(I I8 8)9 9(I I9 9)Y Y3 30001110100001111000110110 000 000000001118421BCD8421BCD码编码表码编码表码编码表码编码表 写出逻辑式并化成写出逻辑式并化成写出逻辑式并化成写出逻辑式并化成“或非或非或非或
8、非”门和门和门和门和“与非与非与非与非”门门门门Y3=I8+I9.=I4 +I6 I5+I7Y2=I4+I5+I6+I7Y0=I1+I3+I5+I7+I9.=I1+I9 I3+I7 I5+I7.=I2 +I6 I3+I7Y1=I2+I3+I6+I7画出逻辑图画出逻辑图画出逻辑图画出逻辑图10000000011101101001&1 1 1 1 1 1 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9Y Y3 3Y Y2 2Y Y1 1Y Y0 0 法二：法二：法二：法二：十键十键84218421码编码器的逻辑图码编码器的逻辑图+5V&Y3&Y2&Y1&Y0I0I1I2I3I4I5I6I7I
9、8I91K 10S001S12S23S34S45S56S67S78S89S9 当有当有当有当有两个或两个以上两个或两个以上两个或两个以上两个或两个以上的信号同时输入编码电路，的信号同时输入编码电路，的信号同时输入编码电路，的信号同时输入编码电路，电路只能对其中一个优先级别高的信号进行编码。电路只能对其中一个优先级别高的信号进行编码。电路只能对其中一个优先级别高的信号进行编码。电路只能对其中一个优先级别高的信号进行编码。即允许几个信号同时有效，但电路只对其中即允许几个信号同时有效，但电路只对其中即允许几个信号同时有效，但电路只对其中即允许几个信号同时有效，但电路只对其中优先级别高的信号进行编码，
10、而对其它优先级优先级别高的信号进行编码，而对其它优先级优先级别高的信号进行编码，而对其它优先级优先级别高的信号进行编码，而对其它优先级别低的信号不予理睬。别低的信号不予理睬。别低的信号不予理睬。别低的信号不予理睬。21.9.3 优先编码器优先编码器CT74LSCT74LS4147 4147 编码器功能表编码器功能表编码器功能表编码器功能表I I9 9Y Y0 0I I8 8I I7 7I I6 6I I5 5I I4 4I I3 3I I2 2I I1 1Y Y1 1Y Y2 2Y Y3 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
11、输输输输 入入入入 (低电平有效低电平有效低电平有效低电平有效)输输输输 出出出出(84218421反码反码反码反码)0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 01 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 11 0 0 11 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 01 0 1 01 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 01 1 0 01 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
12、 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0例例:CT74LS147147集成优先编码器集成优先编码器(10(10线线-4-4线线)T4147T4147T4147T4147引脚图引脚图引脚图引脚图低电平低电平低电平低电平有效有效有效有效16 15 14 13 12 11 10 91 2 3 4 5 6 7 8CT74LS414721.10 译码器和数字显示译码器和数字显示 译码是编码的反过程，它是将代码的组合译成一译码是编码的反过程，它是将代码的组合译成一译码是编码的反过程，它是将代码的组合译
13、成一译码是编码的反过程，它是将代码的组合译成一个特定的输出信号。个特定的输出信号。个特定的输出信号。个特定的输出信号。21.10.1 二进制译码器二进制译码器8 8个个个个3 3位位位位译码器译码器译码器译码器二二二二进进进进制制制制代代代代码码码码高高高高低低低低电电电电平平平平信信信信号号号号1 2 3 4 5 6 7 8 A0 A 1 A2 SB SC SA Y7 地地 VCC Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y674LS13816 15 14 13 12 11 10 91 2 3 4 5 6 7 874LS138管脚图管脚图A2 A0是译码器输入端，是译码器输入端，Y0 Y7是译码
14、器输出端。是译码器输出端。且低电平有效。且低电平有效。SC SB SA为三个使能输入端，只有为三个使能输入端，只有当它们分别为当它们分别为0、0、1，译码器才正常译码；否则，译码器才正常译码；否则不论不论A2 A0为何值，为何值，Y0 Y7都输出高电平。都输出高电平。例：例：例：例：三位二进制译码器（输出低电平有效）三位二进制译码器（输出低电平有效）三位二进制译码器（输出低电平有效）三位二进制译码器（输出低电平有效）A2 A1 A0 Y0Y2Y5Y4Y1Y3Y6Y774LS138 真值表真值表0000111000111101001011010 1 1 1 1 1 1 11 0 1 1 1 1
15、1 11 1 0 1 1 1 1 11 1 1 0 1 1 1 11 1 1 1 0 1 1 11 1 1 1 1 0 1 11 1 1 1 1 1 0 11 1 1 1 1 1 1 0Y0=A2A1A0 Y1A2A1A0 =Y2=A2A1A0 Y7=A2A1A0 SCSASB+1 01 01 01 01 01 01 01 0 10 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 11A0 A2 A2 A2 A1 11A1 A1 A0 A0&Y0=A2A1A0&.&Y7=A2A1A0 Y1A2A1A0 =当当SA=1、SB=SC=0时，才正常译码。时，才正常译码。1SASBSCG1
16、任何一个三输入变量的逻辑函数都可以用任何一个三输入变量的逻辑函数都可以用74LS138和一个与非门来实现。和一个与非门来实现。例：用例：用74LS138实现实现Y=AB+BC Y=AB（C+C）+BC（A+A）=ABC+ABC+ABC=ABC+ABC+ABC=ABC ABC ABC=Y3Y6Y774LS138A0 A2 A1 A B CSASBSC1Y3Y6Y7&Y功能：功能：例：例：例：例：利用译码器分时将采样数据送入计算机利用译码器分时将采样数据送入计算机利用译码器分时将采样数据送入计算机利用译码器分时将采样数据送入计算机总总总总线线线线2-42-4线译码器线译码器ABCD三态门三态门三态
17、门三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门译码器工作译码器工作译码器工作译码器工作总总线线译码器工作译码器工作译码器工作译码器工作工作原理：工作原理：工作原理：工作原理：(以以以以A A0 0A A1 1=00=00为例为例为例为例)000 0总总线线2-42-4线译码器线译码器ABCD三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门脱离总线脱离总线数数据据全为全为全为全为“1”“1”总总总总线线线线 2-4线译码器线译码器ABCD三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门三态门
18、三态门三态门三态门译码器工作译码器工作译码器工作译码器工作工作原理：工作原理：工作原理：工作原理：(以以以以A A0 0A A1 1=00=00为例为例为例为例)000 0脱离总线脱离总线数数据据全为全为全为全为“1”“1”CT74LS139型译码器型译码器(a)外引线排列图；外引线排列图；(b)逻辑图逻辑图(a)GND1Y31Y21Y11Y01A11A01S876543212Y22Y32Y11Y02A12A02S+UCC109161514131211CT74LS139(b)11111&Y0&Y1&Y2&Y3SA0A1双双双双 2/4 2/4 线译码器线译码器线译码器线译码器A A0 0、A
19、A1 1是输入端是输入端是输入端是输入端Y Y0 0 Y Y3 3是输出端是输出端是输出端是输出端 S S 是使能端是使能端是使能端是使能端 输输 入入 输输 出出SA0A1Y0110000011001101110139139功能表功能表功能表功能表 Y1Y2Y3111011101110111CT74LS139型型译码器译码器双双双双 2/4 2/4 线译码器线译码器线译码器线译码器A A0 0、A A1 1是输入端是输入端是输入端是输入端Y Y0 0 Y Y3 3是输出端是输出端是输出端是输出端 S S 是使能端是使能端是使能端是使能端S=0时译码器工作时译码器工作输出低电平有效输出低电平有
20、效20.10.2 二二-十进制显示译码器十进制显示译码器 在数字电路中，常常需要在数字电路中，常常需要在数字电路中，常常需要在数字电路中，常常需要把运算结果用十进制把运算结果用十进制把运算结果用十进制把运算结果用十进制 数显示出来，数显示出来，数显示出来，数显示出来，这就要用这就要用这就要用这就要用显示译码器显示译码器显示译码器显示译码器。二二 十十进进制制代代码码译译译译码码码码器器器器驱驱驱驱动动动动器器器器显显显显示示示示器器器器gfedcba 1.1.半导体数码管半导体数码管半导体数码管半导体数码管 由七段发光二极管构成由七段发光二极管构成例：例：共阴极接法共阴极接法a b c d e
21、 f g 0 1 1 0 0 0 01 1 0 1 1 0 1低低电电平平时时发发光光高高电电平平时时发发光光共阳极接法共阳极接法abcgdef+dgfecbagfedcba共阴极接法共阴极接法abcdefg 2.2.七段译码显示器七段译码显示器七段译码显示器七段译码显示器Q3 Q2Q1Q0agfedcb译译码码器器二二 十十进进制制代代码码(共阴极共阴极共阴极共阴极)100101111117个个4位位七段显示译码器状态表七段显示译码器状态表七段显示译码器状态表七段显示译码器状态表gfedcbaQ3 Q2 Q1 Q0a b c d e f g 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 00
22、0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 10 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 20 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 30 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 40 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 50 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 60 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 71 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 81 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 9输输输输 入入入入输输输输 出出出出显示显示显示显示数码数码数码数码BS204A0A1A2A3CT74LS247CT74LS247+5V来来自自计计数数器器七段译码器和数码管的连接图七段译码
23、器和数码管的连接图5107abcdefgRBI BI LTA11A22LT3BI4RBI5A36A07GND8911101213141516+UCCCT 74LS247CT74LS247型译码型译码器的外引线排列图器的外引线排列图abcdefg动画动画21.11 数据分配器和数据选择器数据分配器和数据选择器 在数字电路中，当需要进行远距离多路数字在数字电路中，当需要进行远距离多路数字在数字电路中，当需要进行远距离多路数字在数字电路中，当需要进行远距离多路数字传输时，为了减少传输线的数目，发送端常通过传输时，为了减少传输线的数目，发送端常通过传输时，为了减少传输线的数目，发送端常通过传输时，为了
24、减少传输线的数目，发送端常通过一条公共传输线，用多路选择器分时发送数据到一条公共传输线，用多路选择器分时发送数据到一条公共传输线，用多路选择器分时发送数据到一条公共传输线，用多路选择器分时发送数据到接收端，接收端利用多路分配器分时将数据分配接收端，接收端利用多路分配器分时将数据分配接收端，接收端利用多路分配器分时将数据分配接收端，接收端利用多路分配器分时将数据分配给各路接收端，其原理如图所示。给各路接收端，其原理如图所示。给各路接收端，其原理如图所示。给各路接收端，其原理如图所示。使能端使能端使能端使能端多路选择器多路选择器多路选择器多路选择器多路分配器多路分配器多路分配器多路分配器发发发发送
25、送送送端端端端接接接接收收收收端端端端IYD0D1D2D3SA1A0传输线传输线传输线传输线A0A1D0D1D2D3S数据选数据选数据选数据选择控制择控制择控制择控制数据分数据分数据分数据分配控制配控制配控制配控制21.11.1 数据选择器数据选择器从从多路多路数据中选择其中所需要的数据中选择其中所需要的一路一路数据输出。数据输出。例：例：四选一数据选择器四选一数据选择器输输入入数数据据输出数据输出数据使能端使能端D0D1D2D3WSA1A0控制信号控制信号11&111&1YD0D1D2D3A0A1S1000000“与与与与”门被封门被封门被封门被封锁，选择器不锁，选择器不锁，选择器不锁，选择
26、器不工作。工作。工作。工作。CT74LS153型型4选选1数据选择器数据选择器11&111&1YD0D1D2D3A0A1S01D0 0000“与与与与”门打门打门打门打开，选择器开，选择器开，选择器开，选择器工作。工作。工作。工作。由控制端决定选由控制端决定选择哪一路数据输择哪一路数据输出。出。选中选中D0 0001100CT74LS153型型4选选1数据选择器数据选择器由逻辑图写出逻辑表达式由逻辑图写出逻辑表达式由逻辑图写出逻辑表达式由逻辑图写出逻辑表达式CT74LS153功能表功能表使能使能选选 通通输出输出SA0A1Y10000001100110D3D2D1D0 1S A11D31D21
27、D11D01W 地地CT74LS153(双双4选选1)2D32D22D12D02WA02SUCC15141312111091613245678 多路选择器广泛应用于多路模拟量的采集及多路选择器广泛应用于多路模拟量的采集及多路选择器广泛应用于多路模拟量的采集及多路选择器广泛应用于多路模拟量的采集及 A/D A/D 转换器中。转换器中。转换器中。转换器中。用用用用2 2片片片片CT74LS153多路选择器选择多路选择器选择多路选择器选择多路选择器选择8 8路信号路信号路信号路信号若若A2A1A0=010,输出选中输出选中1D2路的数据信号。路的数据信号。CT74LS153(双双4选选1)2D32D
28、22D12D02WA02SUCC15 14131211109161S A11D31D21D11D01W地地13245678A0A1A2116选选1数据选择器数据选择器(1)1A2A1A0A0A1A2(2)1YD7D6D1D0D15D14D9D8.D15D14.D9D8.D0D1.D6D7SSABCSY1Y3 用用用用2 2片片片片CT74LS151型型8 8选选选选1 1数据选择器构成具有数据选择器构成具有数据选择器构成具有数据选择器构成具有1616选选选选1 1功能的数据选择器功能的数据选择器功能的数据选择器功能的数据选择器CT74LS151CT74LS151功能表功能表功能表功能表选通选通
29、选通选通选选选选 择择择择输出输出输出输出SA0A2Y100000D3D2D1D0A20D40D50D60D7000101 000011100110101111例例:用用用用CT74LS151CT74LS151型型型型8 8 8 8选选选选1 1 1 1数据选择器实现逻辑函数式数据选择器实现逻辑函数式数据选择器实现逻辑函数式数据选择器实现逻辑函数式 Y=AB+BC+CAY=AB+BC+CA解：将逻辑函数式用最小项表示解：将逻辑函数式用最小项表示解：将逻辑函数式用最小项表示解：将逻辑函数式用最小项表示ABCCABCBABCABBCAAABCCCBAY+=+=)()()(将输入变量将输入变量A、B
30、、C分别对应地接到数据选分别对应地接到数据选择器的选择端择器的选择端A2、A1、A0。由状由状态表可知表可知,将数将数据据输入端入端D3、D5、D6、D7 接接“1”，其余其余输入端入端接接“0”，即可即可实现输出出Y，如，如图所示。所示。将输入变量将输入变量将输入变量将输入变量A A、B B、C C分别分别分别分别对应地接到数据选择器的选对应地接到数据选择器的选对应地接到数据选择器的选对应地接到数据选择器的选择端择端择端择端 A A2 2、A A1 1、A A0 0。由状由状由状由状态态表可知表可知表可知表可知,将数据将数据将数据将数据输输入端入端入端入端D D3 3、D D5 5、D D6
31、 6、D D7 7 接接接接“1”,“1”,其余其余其余其余输输入端接入端接入端接入端接“0”,“0”,即可即可即可即可实现输实现输出出出出Y Y,如如如如图图所示所示所示所示。CT74LS151CT74LS151功能表功能表功能表功能表选通选通选通选通选选选选 择择择择输出输出输出输出SA0A2Y100000D3D2D1D0A20D40D50D60D7000101 000011100110101111CT74LS151ABCYSD7D6D5D4D3D2D1D0“1”ABCCABCBABCAY+=21.11.2 数据分配器数据分配器将一个数据将一个数据将一个数据将一个数据分时分时分时分时分送到
32、多个输出端输出。分送到多个输出端输出。分送到多个输出端输出。分送到多个输出端输出。数数数数据据据据输输输输入入入入控制信号控制信号控制信号控制信号使能端使能端使能端使能端D DY Y0 0Y Y1 1Y Y2 2Y Y3 3S SA A1 1A A0 0数据输出端数据输出端数据输出端数据输出端确定芯片是否工作确定芯片是否工作确定芯片是否工作确定芯片是否工作确定将信确定将信确定将信确定将信号送到哪号送到哪号送到哪号送到哪个输出端个输出端个输出端个输出端数据分配器的功能表数据分配器的功能表数据分配器的功能表数据分配器的功能表Y Y3 3 Y Y2 2 Y Y1 1 Y Y0 0使能使能使能使能控控
33、控控 制制制制输输输输 出出出出S SA A0 0A A1 11 10 00 00 00 00 00 01 11 10 00 01 11 10 0D D0 00 00 0 0 00 0D D0 00 00 00 00 0D D0 00 00 00 00 0D D21.12 应用举例应用举例21.12.1 交通信号灯故障检测电路交通信号灯故障检测电路交通信号灯在正常情况下，交通信号灯在正常情况下，红灯红灯红灯红灯(R)亮亮停车，停车，黄灯黄灯黄灯黄灯(Y)亮亮准备，准备，绿灯绿灯绿灯绿灯(G)亮亮通行。正通行。正常时，只有一个灯亮。如果灯全不亮或全亮或常时，只有一个灯亮。如果灯全不亮或全亮或两个
34、灯同时亮，都是故障。两个灯同时亮，都是故障。解：解：解：解：灯亮灯亮灯亮灯亮“1”“1”“1”“1”表示，灯灭表示，灯灭表示，灯灭表示，灯灭“0”“0”“0”“0”表示，表示，表示，表示，故障故障故障故障“1”“1”“1”“1”表示，正常表示，正常表示，正常表示，正常“0”“0”“0”“0”表示，表示，表示，表示，输入信号三个，输出信号一个输入信号三个，输出信号一个动画动画(1)1)列逻辑状态表列逻辑状态表列逻辑状态表列逻辑状态表 (2)(2)写出逻辑表达式写出逻辑表达式写出逻辑表达式写出逻辑表达式(3)(3)化简可得化简可得化简可得化简可得:为减少所用门数为减少所用门数为减少所用门数为减少所用门数,将上式变换为将上式变换为将上式变换为将上式变换为:0 0 0 1 R R Y Y G F F0 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1(4)(4)画画画画逻辑图逻辑图逻辑图逻辑图FGYR&11&11KAKAKAKA 发生故障时，发生故障时，发生故障时，发生故障时，F F=1=1，晶体管导通，晶体管导通，晶体管导通，晶体管导通,继电器继电器继电器继电器KAKA通电，其触点闭合通电，其触点闭合通电，其触点闭合通电，其触点闭合,故障指示灯亮。故障指示灯亮。故障指示灯亮。故障指示灯亮。作业：4.4.7、8、9