数字电路-编码器与译码器

第4章编码器与译码器CoderandDecoder⑴⑷⑵⑶丁丙乙甲问题:将4个抢答器的输出信号编为二进制代码，设计一个简单的电路实现此功能——这个过程就是编码。F0=A3+A1F1=A3+A2一、编码器A3A2A1A00001001001001000F1F000011011输入输出4-2线编码器4(=22)种情况，需2位二进制码就能将所有情况表示；2n种情况，只需要n位二进制码就能完全表示！2n≥m8(=23)种情况，需3位二进制码就能将所有情况表示；16(=24)种情况，需4位二进制码就能将所有情况表示；7种情况需几位二进制码表示？9种呢？◆用n位二进制代码对2n个信号进行编码的电路就是二进制编码器。74LS148是8-3线优先编码器表4.1074LS148编码器功能表111001010101010101011111110000010100111001011101111XXXXXXXX01111111100XXXXXXX010XXXXXX0110XXXXX01110XXXX011110XXX0111110XX01111110X011111110GSEOY2Y1Y0EII7I6I5I4I3I2I1I0输出输入74LS148逻辑符号1.二进制编码器图4.14所示为利用74LS148编码器监视8个化学罐液面的报警编码电路。若8个化学罐中任何一个的液面超过预定高度时，其液面检测传感器便输出一个0电平到编码器的输入端。编码器输出3位二进制代码到微控制器。此时，微控制器仅需要3根输入线就可以监视八个独立的被测点。微控制器报警编码电路★74LS1488-3线优先编码器应用1★74LS1488-3线优先编码器应用2用编码器构成A/D转换器图4.15为74LS148构成的A/D转换器。这个电路主要由比较器、寄存器和编码器3部分组成。输入信号(模拟电压)，同时加到7个比较器的反相端，基准电源经串联电阻分压为8级，量化单位q=UR／7，各基准电压分别加到比较器的同相端。这里寄存器74LS373由8个D触发器构成。它的作用是把比较器输出的信号经寄存器缓冲。2.二—十进制编码器将十进制数的0~9编成二进制代码的电路(8421BCD码编码器BinaryCodedDecimal)。如:实训4中采用的74LS147优先编码器.74LS147优先编码器功能表11110110011110001001101010111100110111101111111110XXXXXXXX10XXXXXXX110XXXXXX1110XXXXX11110XXXX111110XXX1111110XX11111110X111111110DCBAI9I8I7I6I5I4I3I2I1输出输入74LS147编码器的逻辑符号◆例：一个简单的两位二进制代码的译码器。输入是一组两位二进制代码AB，输出是与代码状态相对应的4个信号Y3Y2Y1Y0。输入输出ABY3Y2Y1Y0000110110001001001001000表4.12译码器的真值表真值表与我们前面学过的什么很相似？你发现了吗？二、译码器1.二进制译码器二进制译码器是把二进制代码的所有组合状态都翻译出来的电路。如果输入信号有n位二进制代码，输出信号为m个，m=2n。●74LS138——二进制译码器。321SSS、、表4.1374LS138译码器功能表输入输出A2A1A0Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y70××11010101010101010××××××00000101001110010111011111111111111111110111111110111111110111111110111111110111111110111111110111111110321SSS◆另有三个附加的控制端74LS138译码器的逻辑符号◆在S1=1，=0时，输出信号才取决于输入信号A2、A1、A0的组合。◆当S1=0时，无论其他输入信号是什么，输出都是高电平，即无效信号。◆为高电平时，输出也都是无效信号。32SS70~YY32SS三点说明：例：用两片3-8线译码器74LS138构成4-16线译码器，电路如图4.7所示。◆电路中，当D=0时，片（2）被禁止，片（1）工作，这时将DCBA的0000~0111这8个代码译成片（1）8个低电平信号输出。◆当D=1时，片（1）被禁止，片（2）工作，这时则将DCBA的1000~1111这8个代码译成片（2）8个低电平信号输出。由此，片（1）、（2）便构成了4—16线译码器。70~YY70~YYCBA••D例4.1用全译码器实现逻辑函数ABCCBACBACBAf解（1）全译码器的输出为输入变量的相应最小项之非，故先将逻辑函数式f写成最小项之反的形式。由摩根定理ABCCBACBACBAf（2）f有三个变量，因而选用三变量译码器。（3）变量C、B、A分别接三变量译码器的C、B、A端，则上式变为：7120YYYY图4.18是用三变量译码器74LS138实现以上函数的逻辑图。图4.18★74LS1383-8译码器应用1——实现逻辑函数例如：要将输入信号序列00100100分配到Y0通道输出。在图中，如果D输入的是时钟脉冲，则由地址码的状态将该时钟脉冲分配到Y0~Y7的某一个输出端，从而构成时钟脉冲分配器。★74LS1383-8译码器应用2——数据分配器或时钟分配器译码器的应用3译码器作地址译码器图4.16四输入变量译码器用于存储器的地址译码实现微机系统中存储器或输入/输出接口芯片的地址译码是译码器的一个典型用途。图4.16所示是四输入变量译码器用于半导体只读存储器地址译码的一个实例。图中，译码器的输出用来控制存储器的片选端,而译码器的输出信号取决于高位地址码A5~A8。A5~A8四位地址有16个输出信号，利用这些输出信号从16片存储器中选用一片，再由低位地址码A0~A4从被选片中选中一个字，从而读出选中字的内容。2.二—十进制译码器将4位二—十进制代码翻译成1位十进制数字的电路就是二—十进制译码器，又称为BCD—十进制译码器。数字输入输出A3A2A1A0012345678900000001001000110100010101100111100010010111111111101111111111011111111110111111111101111111111011111111110111111111101111111111011111111110无效10101011110011011110111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111174LS42译码器功能表Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y8Y9由功能表可知，该译码器有4个输入端A3A2A1A0，并且按8421BCD编码输入数据。它有10个输出端，分别与十进制数0~9相对应，低电平有效。对于某个8421BCD码的输入，相应的输出端为低电平，其他输出端为高电平。当输入的二进制数超过BCD码时，所有输出端都输出高电平，呈无效状态。74LS42二—十进制译码器的逻辑图所示。（1）七段显示译码器3.字符显示译码器七段LED(LightEmittingDiode)数码显示器的显示原理:cabdefgdpabcdefgGNDGNDdp共阴极aR8bcdefgdpVccVcccdeGNDdpabcdefdpabfgGNDR=1K5V直流电源cabdefgdpabcdefgGNDGNDdpcdeGNDdpabcdefdpabfgGNDR=1KcabdefgdpabcdefgGNDGNDdp5V直流电源显示数字1R5V直流电源RR显示数字2gfabedcdpcabdefgdpcabdefgdpabcdefgGNDGNDdpR5V直流电源RRR显示数字3gfabedcdpcabdefgdpcabdefgdpabcdefgGNDGNDdp00001000◆实训电路74LS147二—十进制(8421)优先编码器74LS48与共阴极数码管配合使用字符显示译码器七段显示器实验中用的型号为WT5101BSD是共阴极数码管由74LS48驱动（4）LCD显示电路LCD液晶显示器是当今功耗最低的一种显示器，因而特别适合于袖珍显示器、低功耗便携式计算机、仪器仪表等的应用。图4.13一位七段LCD显示器驱动电路的逻辑图图中信号A~G是七段译码器输出的每段信号电平。显示驱动信号Dfi一般为50Hz~100Hz（数字钟、表往往是32Hz或64Hz）的脉冲信号。该信号同时加到液晶显示器的公共电极。在译码器内部异或门的作用下，送到液晶显示器信号电极上的驱动信号a~g是信号Dfi分别与段信号A~G的异或信号。要显示的字段上所加的峰峰值电压为电源电压的两倍。由图可见，送到液晶显示段上的显示信号为脉冲信号，因此液晶显示段的发亮是一个连续脉冲式发亮过程。由于此脉冲频率较快，视觉上感到是一直在发亮，这是LCD的特点。作业P994.46