第7讲编码器与译码器

第7讲编码器与译码器7-1编码器7-2译码器7-1编码器如：8421BCD码中用1000表示数字8如：ASCII码中用1000001表示字母A等用编码可以解决此问题。用一定位数的二进制数(又称为二进制数代码)来表示0~9十进制数码、字母、符号等信息称为编码。数字系统只能识别0和1，怎样才能表示更多的数码、符号、字母呢？编码器：具有编码功能的逻辑电路。编码器的逻辑功能：能将每一组输入信息变换为相应二进制的代码输出。•如4线-2线编码器：将输入的4个状态分别编成4个2位二进制数码输出；•如8线-3线编码器：将输入的8个状态分别编成8个3位二进制数码输出；•如BCD编码器：将10个输入分别编成10个4位8421BCD码输出。编码器的分类：输入二进制编码器—输入2n个信号，输出n位代码二～十进制编码器—10个信号输入，BCD码输出功能普通编码器—输入间有约束优先编码器—按优先级别高低编码7.1.1二进制编码器用n位二进制表示个输入的编码电路。n2输入：输出：000-111I0I7Y0Y1Y2编码过程：如对I0进行编码，就是使I0有效而其它输入无效，此时输出有一组代码相对应。有两种方式：一是I0加高电平而其它输入加低电平，这称为输入高电平有效；另一种为输入低电平有效.输入：输出：I0I7Y0Y1Y2这种编码器有一个特点：任何时刻只允许一个输入有效，不允许同时出现两个或两个以上的输入有效，因而其输入是一组有约束(互相排斥)的变量。输入输出I0I1I2I3I4I5I6I7Y2Y1Y01000000001000000001000000001000000001000000001000000001000000001000001010011100101110111如：3位二进制编码器真值表：因为任何时刻I0~I7当中仅有一个取值为1，利用这个约束条件将上式化简，得到753107632176542IIIIYIIIIYIIIIY输入输出Y2Y1Y0I0I1I2I3I4I5I6I7000001010011100101110111等效真值表1I7I6I5I4I3I2I1I0Y2Y1Y0I7I6I5I4I3I2I1I0Y2Y1Y0(a)由或门构成(b)由与非门构成≥1≥1≥1&&&753175310763276321765476542IIIIIIIIYIIIIIIIIYIIIIIIIIY逻辑表达式逻辑图7.1.2二～十进制编码器输入输出I0I9Y0Y1Y2Y3注意它与4位二进制编码器的区别。输入I输出Y3Y2Y1Y00(I0)1(I1)2(I2)3(I3)4(I4)5(I5)6(I6)7(I7)8(I8)9(I9)00000001001000110100010101100111100010018421BCD码编码器等效真值表19753197531076327632176547654298983IIIIIIIIIIYIIIIIIIIYIIIIIIIIYIIIIY逻辑表达式I9I8I7I6I5I4I3I2I1I0Y3Y2Y1Y0(a)由或门构成≥1≥1≥1≥1I9I8I7I6I5I4I3I2I1I0(b)由与非门构成Y3Y2Y1Y0&&&&逻辑图输入高电平有效时，上述两种编码器存在的问题：当多个输入编码信号同时有效时，输出将产生错误。3位二进制编码器7.1.3优先编码器优先编码器常用于优先中断系统和键盘编码。与普通编码器不同，优先编码器允许多个输入信号同时有效，但它只按优先级别最高的有效输入信号编码，对级别较低的输入信号不予理睬。常用的MSI优先编码器有：8线—3线二进制编码器(如74LS148)。10线—4线8421BCD码优先编码器(如74LS147)；VCCYSYEXI3I2I1I0Y0I4I5I6I7STY2Y1GND16151413121110974LS14812345678Y2Y1Y0YSYEXSTI7I6I5I4I3I2I1I0679151474LS1485432113121110(a)引脚排列图(b)逻辑功能示意图1、集成8线—3线优先编码器74LS148分清编码信号输入脚、代码输出脚和其它辅助信号脚；编码信号输入脚是低电平还是高电平有效？代码输出脚是原码还是反码输出？编码信号输入脚的优先级别？集成电路的基本逻辑功能？集成电路的其它辅助功能？这些可通过74LS148的真值表分析出。74LS148的真值表(集成电路技术手册给出）基本逻辑功能：将8个输入分别编码成相应的3位二进制反码。其它辅助功能：（a）为输入使能端，低电平有效。只有当＝0时，编码器才处于工作状态；而当＝1时，无论各个输入接什么电平，输出均为高电平，编码器处于非工作状态。SSS（b)为输出选通端，低电平有效。当＝0及输入均为高电平时，＝0。故的低电平实际上表示编码器处于工作状态，但此时“无编码信号输入”。SYSYSYSYS通常接至低位芯片的S端。YS和S配合可以实现多级编码器之间的优先级别的控制。(c)为输出扩展端，低电平有效。当编码器处于工作状态且“有编码信号输入”时，＝0。故的低电平实际上表示编码器处于工作状态，且“有编码信号输入”。EXYEXYEXY综上所述，其输出有三种情况：＝1，＝1为非工作状态；SYEXY＝0，＝1为工作状态但无编码信号输入；SYEXY＝1，＝0为工作状态且有编码信号输入；SYEXYY0Y1Y2Y3YEXY0Y1Y2YEXYS低位片SI0I1I2I3I4I5I6I7Y0Y1Y2YEXYS高位片SI0I1I2I3I4I5I6I7I0I1I2I3I4I5I6I7I8I9I10I11I12I13I14I15&&&&优先级别从015~II递降2、应用：(1)优先编码器74LS148的级联上图所示为利用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。（2）微控制器报警编码电路SYEXYS16151413121110974LS14712345678VCCNCY3I3I2I1I9Y0I4I5I6I7I8Y2Y1GND3、集成10线-4线8421BCD码优先编码器74LS147编码器真值表输入输出111111111××××××××0×××××××01××××××011×××××0111××××01111×××011111××0111111×011111110111111111111011001111000100110101011110011011110ABCDIIIIIIIII987654321译码：把具有特定含义的二进制代码“翻译”成数字或字符的过程称为。实现译码操作的电路称为译码器。常用的译码器有:二进制译码器、二－十进制译码器、显示译码器三类。7-2译码器7.2.1二进制译码器输入端为n个(即n位二进制码)，输出端为2n个的译码器。如：n＝3时：特点：对应于输入代码的每一种状态，2n个输出中只有一个为1（或为0），其余全为0（或为1）。输入：000-111输出Y0Y7A1A0A21、3位二进制译码器A2A1A0Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y70000010100111001011101111000000001000000001000000001000000001000000001000000001000000001输入：3位二进制代码;输出：8个互斥的信号,它是通过输出端的逻辑高电平来识别不同的输入代码的，这称为“输出高电平有效”。A2A1A0Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y70000010100111001011101111000000001000000001000000001000000001000000001000000001000000001逻辑表达式7012760126501254012430123201221012100120mAAAYmAAAYmAAAYmAAAYmAAAYmAAAYmAAAYmAAAY&&&&&&&&111A2A1A0Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0逻辑图2、集成二进制译码器74LS13816151413121110974LS13812345678VCCY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6A0A1A2S2S3S1Y7GND74LS138Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7A0A1A2S2S3S1A0A1A2S2S3S1(a)引脚排列图(b)逻辑功能示意图又称“3线－8线”译码器。74LS138封装图真值表输入输出使能选择S12GA2A1A001234567YYYYYYYY×10×1010101010101010××××××00000101001110010111011111111111111111111111111011111101111110111111011111101111110111111011111101111111322SSG输出：低电平有效A2、A1、A0为二进制译码输入端，为译码输出端（低电平有效），S1、、为选通控制端。当S1＝1、时，译码器处于工作状态；当S1＝0、时，译码器处于禁止状态。07~YY2S3S032SS132SS00120mAAAY10121mAAAY20122mAAAY30123mAAAY50125mAAAY60126mAAAY40124mAAAY70127mAAAY当S1＝1、，各输出端的逻辑表达式：032SS7.2.2二－十进制（8421BCD码)译码器将输入的4位BCD码翻译成10个十进制数字信号的电路，称为二－十进制译码器。由于二－十进制译码器有4个输入端，10个输出端，所以又称为4线－10线译码器。输入A1A0A2A3输出Y0Y9集成译码器74LS42引脚图及逻辑符号16151413121110974LS4212345678VCCA0A1A2A3Y9Y8Y7Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6GND74LS42A0A1A2A3Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y8Y9A0A1A2A3(a)引脚排列图(b)逻辑功能示意图输出为低电平有效，并且采用完全译码方案。数字输入输出A3A2A1A0012345678900000001001000110100010101100111100010010111111111101111111111011111111110111111111101111111111011111111110111111111101111111111011111111110伪码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。abcdefghabcdafbefghgecd(a)外形图(b)共阴极(c)共阳极+VCCabcdefgh7.2.3显示译码器1、七段数码显示管它是将七个PN结（采用磷砷化镓制成，当外加正向电压时能发光）封装成一体的LED显示器件。显示译码器：用来驱动各种显示器件，从而将二进制代码表示的数字、符号用人们习惯的形式直观地显示出来的电路。用来驱动前述七段数码显示管的译码器称为七段显示译码器。2、显示译码器问题：如何用七段数码管将BCD码所表示的数显示出来？如：0011。0011abcdefg1111001显示译码器输入输出：七段显示译码器有两种：（1）输出为低电平有效，和共阳极数码管搭配,如：74LS47；（2）输出为高电平有效，和共阴极数码管搭配,如：74LS4