第7講編碼器與譯碼器

第7講編碼器與譯碼器7-1編碼器7-2譯碼器7-1編碼器如：8421BCD碼中用1000表示數(shù)字8如：ASCII碼中用1000001表示字母A等用編碼可以解決此問題。

用一定位數(shù)的二進制數(shù)(又稱為二進制數(shù)代碼)來表示0~9十進制數(shù)碼、字母、符號等信息稱為編碼。

數(shù)字系統(tǒng)只能識別0和1，怎樣才能表示更多的數(shù)碼、符號、字母呢？編碼器：具有編碼功能的邏輯電路。編碼器的邏輯功能：能將每一組輸入信息變換為相應(yīng)二進制的代碼輸出。如4線-2線編碼器：將輸入的4個狀態(tài)分別編成4個2位二進制數(shù)碼輸出；如8線-3線編碼器：將輸入的8個狀態(tài)分別編成8個3位二進制數(shù)碼輸出；如BCD編碼器：將10個輸入分別編成10個4位8421BCD碼輸出。編碼器的分類：輸入二進制編碼器—輸入2n個信號，輸出n位代碼二～十進制編碼器—10個信號輸入，BCD碼輸出功能普通編碼器—輸入間有約束優(yōu)先編碼器—按優(yōu)先級別高低編碼7.1.1二進制編碼器用n位二進制表示個輸入的編碼電路。輸入：輸出：000-111I0I7Y0Y1Y2編碼過程：如對I0

進行編碼，就是使I0

有效而其它輸入無效，此時輸出有一組代碼相對應(yīng)。

有兩種方式：一是I0加高電平而其它輸入加低電平，這稱為輸入高電平有效；另一種為輸入低電平有效.輸入：輸出：I0I7Y0Y1Y2

這種編碼器有一個特點：任何時刻只允許一個輸入有效，不允許同時出現(xiàn)兩個或兩個以上的輸入有效，因而其輸入是一組有約束(互相排斥)的變量。輸入輸出I0I1

I2

I3I4I5I6I7Y2Y1Y0100000000100000000100000000100000000100000000

1000000001000000001000001010011100101110111如：3位二進制編碼器真值表：

因為任何時刻I0~I7當中僅有一個取值為1，利用這個約束條件將上式化簡，得到等效真值表1邏輯表達式邏輯圖7.1.2二～十進制編碼器輸入輸出I0I9Y0Y1Y2Y3注意它與4位二進制編碼器的區(qū)別。8421BCD碼編碼器等效真值表1邏輯表達式邏輯圖輸入高電平有效時，

上述兩種編碼器存在的問題：當多個輸入編碼信號同時有效時，輸出將產(chǎn)生錯誤。

3位二進制編碼器7.1.3優(yōu)先編碼器

優(yōu)先編碼器常用于優(yōu)先中斷系統(tǒng)和鍵盤編碼。與普通編碼器不同，優(yōu)先編碼器允許多個輸入信號同時有效，但它只按優(yōu)先級別最高的有效輸入信號編碼，對級別較低的輸入信號不予理睬。常用的MSI優(yōu)先編碼器有：8線—3線二進制編碼器(如74LS148)。10線—4線8421BCD碼優(yōu)先編碼器(如74LS147)；1、集成8線—3線優(yōu)先編碼器74LS148分清編碼信號輸入腳、代碼輸出腳和其它輔助信號腳；編碼信號輸入腳是低電平還是高電平有效？代碼輸出腳是原碼還是反碼輸出？編碼信號輸入腳的優(yōu)先級別？集成電路的基本邏輯功能？集成電路的其它輔助功能？這些可通過74LS148的真值表分析出。74LS148的真值表

(集成電路技術(shù)手冊給出）基本邏輯功能：將8個輸入分別編碼成相應(yīng)的3位二進制反碼。其它輔助功能：（a）為輸入使能端，低電平有效。只有當＝0時，編碼器才處于工作狀態(tài)；而當＝1時，無論各個輸入接什么電平，輸出均為高電平，編碼器處于非工作狀態(tài)。（b)為輸出選通端，低電平有效。當＝0及輸入均為高電平時，＝0。故的低電平實際上表示編碼器處于工作狀態(tài)，但此時“無編碼信號輸入”。YS通常接至低位芯片的S端。YS和S配合可以實現(xiàn)多級編碼器之間的優(yōu)先級別的控制。(c)為輸出擴展端，低電平有效。當編碼器處于工作狀態(tài)且“有編碼信號輸入”時，＝0。故的低電平實際上表示編碼器處于工作狀態(tài)，且“有編碼信號輸入”。綜上所述，其輸出有三種情況：＝1，＝1為非工作狀態(tài)；

＝0，＝1為工作狀態(tài)但無編碼信號輸入；

＝1，＝0為工作狀態(tài)且有編碼信號輸入；2、應(yīng)用：(1)優(yōu)先編碼器74LS148的級聯(lián)

上圖所示為利用74LS148編碼器監(jiān)視8個化學(xué)罐液面的報警編碼電路。若8個化學(xué)罐中任何一個的液面超過預(yù)定高度時，其液面檢測傳感器便輸出一個0電平到編碼器的輸入端。編碼器輸出3位二進制代碼到微控制器。此時，微控制器僅需要3根輸入線就可以監(jiān)視八個獨立的被測點。（2）微控制器報警編碼電路SYEXYS3、集成10線-4線8421BCD碼優(yōu)先編碼器74LS147編碼器真值表輸入輸出111111111××××××××0×××××××01××××××011×××××0111××××01111×××011111××0111111×011111110111111111111011001111000100110101011110011011110ABCDIIIIIIIII

987654321譯碼：把具有特定含義的二進制代碼“翻譯”成數(shù)字或字符的過程稱為。實現(xiàn)譯碼操作的電路稱為譯碼器。

常用的譯碼器有:二進制譯碼器、二－十進制譯碼器、顯示譯碼器三類。7-2譯碼器7.2.1二進制譯碼器輸入端為n個(即n位二進制碼)，輸出端為2n個的譯碼器。如：n＝3時：特點：對應(yīng)于輸入代碼的每一種狀態(tài)，2n個輸出中只有一個為1（或為0），其余全為0（或為1）。輸入：000-111輸出Y0Y7A1A0A21、3位二進制譯碼器輸入：3位二進制代碼;輸出：8個互斥的信號,它是通過輸出端的邏輯高電平來識別不同的輸入代碼的，這稱為“輸出高電平有效”。邏輯表達式邏輯圖2、集成二進制譯碼器74LS138又稱“3線－8線”譯碼器。74LS138封裝圖真值表輸出：低電平有效A2、A1、A0為二進制譯碼輸入端，為譯碼輸出端（低電平有效），S1、、為選通控制端。當S1＝1、時，譯碼器處于工作狀態(tài)；當S1＝0、時，譯碼器處于禁止狀態(tài)。當S1＝1、，各輸出端的邏輯表達式：7.2.2二－十進制（8421BCD碼)

譯碼器將輸入的4位BCD碼翻譯成10個十進制數(shù)字信號的電路，稱為二－十進制譯碼器。由于二－十進制譯碼器有4個輸入端，10個輸出端，所以又稱為4線－10線譯碼器。輸入A1A0A2A3輸出Y0Y9集成譯碼器74LS42引腳圖及邏輯符號

數(shù)字輸入輸出A3A2A1A0012345678900000001001000110100010101100111100010010111111111101111111111011111111110111111111101111111111011111111110111111111101111111111011111111110偽碼10101011110011011110111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111174LS42譯碼器功能表Y0

Y1

Y2

Y3

Y4

Y5

Y6

Y7Y8Y9

由功能表可知，該譯碼器有4個輸入端A3A2A1A0，并且按8421BCD編碼輸入數(shù)據(jù)。7.2.3顯示譯碼器1、七段數(shù)碼顯示管它是將七個PN結(jié)（采用磷砷化鎵制成，當外加正向電壓時能發(fā)光）封裝成一體的LED顯示器件。顯示譯碼器：用來驅(qū)動各種顯示器件，從而將二進制代碼表示的數(shù)字、符號用人們習(xí)慣的形式直觀地顯示出來的電路。用來驅(qū)動前述七段數(shù)碼顯示管的譯碼器稱為七段顯示譯碼器。2、顯示譯碼器問題：如何用七段數(shù)碼管將BCD碼所表示的數(shù)顯示出來？如：0011。0011abcdefg1111001

顯示譯碼器輸入輸出：七段顯示譯碼器有兩種：（1）輸出為低電平有效，和共陽極數(shù)碼管搭配,如：74LS47；（2）輸出為高電平有效，和共陰極數(shù)碼管搭配,如：74LS48，CD4511(CMOS器件，其高電平輸出電流較大）；

顯示譯碼器abcdefg輸入BCD碼：0000－1001共陽極共陰極YaA3A2A1A0+VCC+VCC顯示譯碼器共陽YbYcYdYeYfYg00000000001YaA3A2A1A0+VCC顯示譯碼器共陰YbYcYdYeYfYg00001111110顯示器不同譯碼電路也不同共陽極顯示器共陰極顯示器2、集成顯示譯碼器74LS48引腳排列圖功能表1、譯碼器的功能擴展例：試用74LS138實現(xiàn)4線~16線譯碼器。7.2.4中規(guī)模譯碼器的應(yīng)用由于譯碼器輸出的是2n個最小項，而任一邏輯函數(shù)總能表示成最小項之和的形式，因此，輔以適當?shù)腟SI門，即可以實現(xiàn)任何組合邏輯函數(shù)。中規(guī)模組件都是為了實現(xiàn)專門的邏輯功能而設(shè)計，但是通過適當?shù)倪B接，可以實現(xiàn)一般的邏輯功能。用中規(guī)模組件設(shè)計邏輯電路，可以減少連線、提高可靠性。2、

用74LS138譯碼器的實現(xiàn)邏輯函數(shù)~3線–8線譯碼器的~

含三變量函數(shù)的全部最小項。Y0Y7基于這一點用該器件能夠方便地實現(xiàn)三變量或兩變量邏輯函數(shù)。用74LS138