数电实验-译码器

实验八译码器及其应用一、实验目的:1、掌握中规模集成译码器逻辑功能分析及测试方法；2、学会中规模集成译码器的连接使用方法；3、熟悉数码管的使用方法。二、实验原理:1、译码器是一个多输入、多输出的组合逻辑电路。它的作用是把给定的代码进行“翻译”，变成相应的状态，使输出通道中相应的一路有信号输出。译码器在数字系统中有着广泛的用途，不仅适用于代码的转换，终端的数字显示，而且还适用于数据分配，存储器寻址和组合控制信号等方面。2、译码器可分为通用译码器和显示译码器两大类。通用译码器又分为变量译码器和代码变换译码器。（1）、变量译码器（又称二进制译码器），用以表示输入变量的状态，如2/4线译码器、3/8线译码器和4/16线译码器。若有n个输入变量，则有2n个不同的状态组合，就有2n个输出端供其使用。而每一个输出状态所代表的函数就对应一个n变量的最小项表达式。图8-13-8译码器74LS138逻辑图及列脚排列以3/8线译码器74LS138为例进行分析，图8-1（a）、（b）分别为其逻辑图和引脚排列图。A2、A1、A0为地址输入端，Y0~Y7是译码器输出端，S1、S2、S3是使能端。表8-1为74LS138功能表，当S1=1，S2+S3=0时，器件使能端有效，地址码所指定的输出端有信号（为0）输出，其它所有输出端均无信号（为1）输出。当S1=0，S2+S3=X时或S1=X，S2+S3=1时，译码器被禁止，所有输出同时为1。表8-1输入输出S1S2+S3A2A1A0Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7100000111111110001101111111001011011111100111110111110100111101111010111111011101101111110110111111111100XXXX11111111X1XXX11111111二进制译码器实际上也就是负脉冲输出的脉冲分配器。若利用使能端中的一个输入端输入数据信息，器件就成为一个数据分配器（又称多路分配器），如图8-2所示。若在S1输入端输入数据信息，S2=S3=0，地址码所对应的输出是S1数据信息的反码；若从S2输入端输入数据信息，令S1=1，S3=0，地址码所对应的输出就是S2端数据信息的原码。若数据信息是时钟脉冲，则数据分配器便成为时钟脉冲分配器。根据输入地址的不同组合译出唯一的地址，故可用作地址译码器。接成多路分配器，可将一个信号源的数据传输到不同的地点。分配器输出地址输入数据输入图8-2用作数据分配器图8-3实现逻辑函数二进制译码器还能方便的实现逻辑函数，如图8-3所示，实现的逻辑函数是：Z=ABC+ABC+ABC+ABC利用使能端能方便的将两个3/8译码器组合成一个4/16译码器，如图8-4所示。图8-4用两片74LS138组合成4/16译码器（2）二—十进制译码器CC4028CC4028能将输入的4位二进制数表示的二—十进制数译成十进制数，其逻辑图及引脚功能如图8-5所示。其中A3A2A1A0是地址输入端，Y0~Y9是译码输出端，由逻辑图可知，CC4028的输出能拒绝伪码，当输入为1010~1111时，所有输出全为1。此外，CC4028没有使能端，因此不能作多路分配器使用。但若用A2A1A0作地址输入端，Y8、Y9闲置不用，A3可以作为使能端使用，此时的CC4028变成了3/8线译码器，A3的选通功能与74LS138的S2、S3相同，为低电平使能。所以CC4028不仅可作为一般译码器使用，也可以作多路分配器使用或实现逻辑函数等多种功能。（a）(b)图8-5CC4028逻辑图及引脚功能（3）数码显示译码器a、七段发光二极管（LED）数码管LED数码管是目前最常用的数字显示器，图8-6（a）、（b）为共阴极管和共阳极管的电路，（c）为两种不同出线形式的引出脚功能图。一个LED数码管可用来显示一位0~9十进制数和一个小数点。小型数码管（0.5寸和0.36寸）每段发光二极管的正向压降，随显示光（普通为红、绿、黄、橙色）的颜色不同略有差别，通常约为2~2.5V，每个发光二极管的点亮电流在5~10mA。LED数码管要显示BCD码所表示的十进制数字就需要有一个专门的译码器，该译码器不但要完成译码功能，还要有相当的驱动能力。图8-6LED数码管符号及引脚功能b、BCD码七段译码驱动器此类译码器型号有74LS47（共阳），74LS48（共阴），CC4511（共阴）等，本实验采用CC4511BCD码锁存／七段译码／驱动器。驱动共阴极ＬＥＤ数码管。图8-7为CC4511引脚图CC4511内接有上拉电阻，故只需在输出端与数码管之间串入限流电阻即可工作。译码器还有拒绝伪码的功能，当输入码超过1001时，输出全为0。图8-7CC4511引脚排列其中A、B、C、D——BCD码输入端a、b、c、d、e、f、g——译码输出端，输出“1”有效，用来驱动共阴极LED数码管。LT——测试输入端，LT=“0”时，译码输出全为“1”BI——消隐输入端，BI=“0”时，译码输入全为“0”，数码管熄灭。LE——锁定端，LE=“1”时泽码器处于锁定（保持）状态，译码输出保持在LE=0时的数值，LE=0为正常译码。码输入图8-8CC4511驱动一位LED数码管在数字电路实验板上已完成了译码器CC4511和数码管BS202之间的连接。实验时，只要接通+5V电源和将十进制数的BCD码接至译码器的相应输入端A、B、C、D即可显示0~9的数字。四位数码管可接受四组BCD码输入。CC4511与LED数码管的连接如图8-8所示。表8-2为CC4511功能表。表8-2输入输出LEBILTDCBAabcdefg显示字形××0××××11111118×01××××0000000消隐01100001111110001100010110000101100101101101201100111111001301101000110011401101011011011501101100011111601101111110000701110001111111801110011110011901110100000000消隐01110110000000消隐01111000000000消隐01111010000000消隐01111100000000消隐01111110000000消隐111××××锁存锁存三、实验设备与器件：1、+5V直流电源2、双踪示波器3、连续脉冲源4、逻辑电平开关5、0-1指示器6、拨码开关组8、译码显示器9、74LS138×2CC4028CC4511四、实验内容：1、数据拨码开关的使用。将实验箱中的四组拨码开关的输出Ai、Bi、Ci、Di分别接至4组显示译码/驱动器CC4511的对应输入口，接上＋５V显示器的电源，然后按功能表输入的要求揿动四个数码的增减键（“＋”与“－”键），观察码盘上的四位数与ＬＥＤ数码管显示的对应数字是否一致，及译码显示是否正常。２、74LS138译码器逻辑功能测试将译码器使能端S1、S2、S3及地址端A1、A2、Ao分别接至逻辑电平开关输出口，八个输出端Y7…YO依次连接在０－１指示器的八个输入口上，拨动逻辑电平开关，按表8-1逐项测试74LS138的逻辑功能。３、用74LS138构成时序脉冲分配器d参照图8-2和实验原理说明，时钟脉冲CP频率约为10KHz，要求分配器输出端YO~Y7的信号与CP输入信号同相。此时令S1=1、S3=0、S2输入CP输入输出S1S2S3A2A1A0Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y71Cp000000010010001101000101011001110XXXXX1XXX画出分配器的实验电路，用示波器观察和记录在地址端A2A1AO分别取000~1118种不同状态时YO~Y7端的输出波形，注意输出波形与CP输入波形之间的相位关系。4、用两片74LS138组合成一个四线－十六线译码器，并进行实验。5、二－十进制设码器选取二－十进制设码器CC4028，按实验原理的说明，自拟实验线路，进行实验和记录。输入输出A3A2A1A0Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y8Y90000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111五、实验预习要求：1、复习有关译码器和分配器的原理；2、根据实验任务，画出所需的实验线路及记录表格。六．实验报告：1、画出实验线路，把观察到的波形画在坐标纸上，并标上对应的地址码；2、对实验结果进行分析、讨论。