數(shù)字邏輯第7講(編碼器和譯碼器)課件

數(shù)字邏輯

Digitallogic主講顏俊華第七講編碼器和譯碼器重點掌握編碼器工作原理掌握譯碼器工作原理掌握用譯碼器實現(xiàn)邏輯函數(shù).編碼器(Encoder)編碼：是指用文字、符號和數(shù)碼來表示某種信息的過程。在數(shù)字系統(tǒng)中，由于采用二進(jìn)制運算處理數(shù)據(jù)，因此通常將信息編成若干位二進(jìn)制代碼。在邏輯電路中，信號都是以高、低電平的形式給出。編碼器：實現(xiàn)編碼的數(shù)字電路，把輸入的每個高低電平信號編成一組對應(yīng)的二進(jìn)制代碼。.二進(jìn)制編碼器二進(jìn)制編碼器：對二進(jìn)制編碼的組合電路。

假設(shè)某編碼器有n個輸入端,I0,I1…,In-1,有m個輸出端Y0，Y1…，Ym-1。為了不使輸出發(fā)生混亂而產(chǎn)生錯誤，普通編碼器規(guī)定，在任何給定的時刻，n個輸入端中只能有一個有效，其余n-1個都不能出現(xiàn)。同時也可以知道，輸入端的個數(shù)與輸出端的個數(shù)有以下關(guān)系：

.二進(jìn)制編碼器編碼器的輸出代碼可以是原碼形式也可以是反碼形式。與十進(jìn)制數(shù)數(shù)值對應(yīng)的二進(jìn)制碼為原碼。把原碼各位取反得到的碼為反碼。.二進(jìn)制編碼器例：設(shè)計一個輸入為8個高電平有效信號，輸出為原碼輸出的3位二進(jìn)制編碼器。組合邏輯電路設(shè)計步驟？.二進(jìn)制編碼器真值表I0I1I2I3I4I5I6I7Y2Y1Y03位二進(jìn)制編碼器的真值表1000000000001000000001001000000100001000001100001000100000001001010000001011000000001111二進(jìn)制編碼器Y0Y1Y2I0I1I72n個輸入n個輸出.二進(jìn)制編碼器邏輯表達(dá)式Y(jié)1、Y0略.二進(jìn)制編碼器化簡利用約束項來化簡.二進(jìn)制編碼器邏輯表達(dá)式.二進(jìn)制編碼器邏輯電路圖（注意：與I0無關(guān)）

8線-3線編碼器

.二進(jìn)制編碼器思考：如果用與非門實現(xiàn)的話，Y2、Y1、Y0的表達(dá)式該如何變？

.二進(jìn)制優(yōu)先編碼器二進(jìn)制編碼器：要求任何時刻只能有一個有效輸入。如果某時刻同時出現(xiàn)多個有效輸入該如何處理？設(shè)定優(yōu)先級（priority）即采用優(yōu)先編碼器。不是對所有有效輸入信號進(jìn)行編碼，而是根據(jù)設(shè)計時規(guī)定好的信號優(yōu)先編碼順序，選擇其中相對優(yōu)先級最高的輸入信號進(jìn)行編碼。.二進(jìn)制優(yōu)先編碼器例：設(shè)計一個8線-3線優(yōu)先編碼器，在輸入的8個信號I0~I7中，I7的優(yōu)先級最高，I6次之，依此類推，I0最低。.二進(jìn)制優(yōu)先編碼器真值表.二進(jìn)制優(yōu)先編碼器邏輯表達(dá)式.二進(jìn)制優(yōu)先編碼器邏輯圖8線-3線優(yōu)先編碼器.二進(jìn)制優(yōu)先編碼器思考：如果將輸入和輸出改為以低電平為有效信號，那么邏輯表達(dá)式是怎么樣的呢？邏輯圖呢？.中規(guī)模集成優(yōu)先編碼器輸入輸出使能輸出，用于級聯(lián)EO選通輸出GS使能輸入EIEI_L有效有輸入請求GS_L有效EI_L有效沒有輸入請求EO_L有效.等效門符號（摩根定理）反相器緩沖器.A2A1A0GSEOEII7I0A2A1A0GSEOEII7I0Q15_LQ8_LQ7_LQ0_LY0Y1Y2Y3GS2個74x148級聯(lián)為16－4優(yōu)先編碼器.輸入：由864，需8片74x148每片優(yōu)先級不同（怎樣實現(xiàn)？）保證高位無輸入時，次高位才工作——高位芯片的EO端接次高位芯片的EI端用8-3優(yōu)先編碼器74x148級聯(lián)為64-6優(yōu)先編碼器A2A1A0GSEOEII7I0片間優(yōu)先級的編碼——利用第9片74x148

每片的GS端接到第9片的輸入端

第9片的輸出作為高3位（RA5～RA3）片內(nèi)優(yōu)先級片間優(yōu)先級輸出：6位低3位高3位8片輸出A2～A0通過或門作為最終輸出的低3位RA2～RA0.分析判定優(yōu)先級電路：（利用74x148）

8個___電平有效輸入I0_L～I(xiàn)7_L，_____的優(yōu)先級最高地址輸出A2～A0，____電平有效若輸出AVALID高電平有效，則表示_______________A2A1A0GSEOEI74x148I7I0I0_LI7_LA2A1A0AVALID低I0_L至少有一個輸入有效高.設(shè)計判定優(yōu)先級電路：（利用74x148）

8個輸入I0～I(xiàn)7高電平有效，I7優(yōu)先級最高地址輸出A2～A0，高電平有效如果沒有輸入有效，為111且輸出IDLE有效I7I0A2A1A0IDLEA2A1A0GSEOEII7I074x148.二-十進(jìn)制優(yōu)先編碼器二-十進(jìn)制優(yōu)先編碼器：BCD碼編碼器真值表：教材P112表3-9

邏輯圖：教材P112圖3-12.譯碼器（Decoder）譯碼：把代碼狀態(tài)的特定含義翻譯過來的過程為譯碼。譯碼器：實現(xiàn)譯碼操作的邏輯電路。就是把一種代碼轉(zhuǎn)換為另一種代碼的電路。一般說來，輸出編碼比輸入編碼位數(shù)多。.一種最常用的情況使能輸入編碼輸出編碼映射譯碼器（decoder）編碼器（encoder）n位二進(jìn)制碼2n中取1碼使能輸入編碼輸出編碼映射2n中取1碼n位二進(jìn)制碼.譯碼器設(shè)二進(jìn)制譯碼器的輸入端為n個，則輸出端為2n個，且對應(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）。二進(jìn)制譯碼器可以譯出輸入變量的全部狀態(tài)，故也稱為變量譯碼器。.譯碼器二進(jìn)制譯碼器2-4譯碼器Y0Y1Y2Y3A0A1EN

0XX00001000001101001011001001111000輸入ENA1A2輸出Y3Y2Y1Y02-4二進(jìn)制譯碼器真值表.譯碼器

0XX00001000001101001011001001111000輸入ENA1A2輸出Y3Y2Y1Y02-4二進(jìn)制譯碼器真值表Y0=EN·(A1’·A2’)Y1=EN·(A1’·A2)Y2=EN·(A1·A2’)Y3=EN·(A1·A2)Yi=EN·mi.2-4譯碼器.大規(guī)模元件的邏輯符號Y0Y1Y2Y3GAB1/274x139Y0Y1Y2Y3GAB1/274x139Y0Y1Y2Y3GAB1/274x139G_LABY0_LY1_LY2_LY3_L.譯碼器

例設(shè)計一個3線-8線譯碼器真值表.譯碼器邏輯表達(dá)式.譯碼器邏輯圖3線|8線譯碼器.集成二進(jìn)制3-8譯碼器.N0N1N2N3EN_L+5VD0_LD7_LD8_LD15_L用74x138設(shè)計4-16譯碼器思路：16個輸出需要

片74x138？Y0Y7ABCG1G2AG2BY0Y7ABCG1G2AG2BU1U2

任何時刻只有一片在工作。4個輸入中，哪些位控制片選哪些位控制輸入.集成二進(jìn)制3-8譯碼器思考：用74x138設(shè)計5-32譯碼器32個輸出需要多少片74x138？控制任何時刻只有一片工作——利用使能端5個輸入的低3位控制輸入5個輸入的高2位控制片選——利用2-4譯碼器.用譯碼器和邏輯門實現(xiàn)邏輯函數(shù)F=

(X,Y,Z)(0,3,6,7)=

(X,Y,Z)(1,2,4,5)對于二進(jìn)制譯碼器：Yi=EN·mi

當(dāng)使能端有效時，Yi=mi對低電平有效輸出：Yi_L=Yi’當(dāng)使能端有效時，Yi_L=mi’=MiABCG1G2AG2BY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y774x138.用譯碼器和邏輯門實現(xiàn)邏輯函數(shù)ZYXABCG1G2AG2BY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y774x138F+5VF=

(X,Y,Z)(0,3,6,7)當(dāng)使能端有效時Yi=mi.用譯碼器和邏輯門實現(xiàn)邏輯函數(shù)ZYXABCG1G2AG2BY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y774x138+5VFF=

(X,Y,Z)(0,3,6,7).=M1·M2·M4·M5=m1’

·m2’

·m4’

·m5’F=

(X,Y,Z)(1,2,4,5)ZYXABCG1G2AG2BY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y774x138+5VF用譯碼器和邏輯門實現(xiàn)邏輯函數(shù).七段顯示譯碼器abcdefgdp公共陰極abcdefgdp常用的有：半導(dǎo)體數(shù)碼管（LED）液晶數(shù)碼管（LCD）abcdefgdp公共陽極.七段顯示譯碼器輸入信號：BCD碼（用A3A2A1A0表示）輸出：七段碼（的驅(qū)動信號）a~g1表示亮，0表示滅abcdefg111111011011010011111.七段顯示譯碼器的真值表00000001001000110100010101100111100010011010101111001101111011111111110011000011011011111001011001110110110011111111000011111111110011000110100110010100011100101100011110000000A3

A2

A1

A0abcdefg0123456789101112131415.BCD-七段顯示譯碼器的卡諾圖Ya=A3A2A2A0+A3A1+A2A0Yb=A3A1+A2A1A0+A2A1A0.BCD-七段顯示譯碼器的卡諾圖Yc=A3A2+A2A1A0Yd=A2A1A0+A2A1A0+A2A1A0.BCD-七段顯示譯碼器的卡諾圖Ye=A2A1+A0Yf=A3A2A0+A1A0+A2A1.BCD-七段顯示譯碼器的卡諾圖Yg=A3A2A1+A2A1A0.二－十進(jìn)制譯碼器輸入：BCD碼輸出：十中取一碼Y0Y9I0I1I2I3多余的6個狀態(tài)如何處理？輸出均無效：拒絕“翻譯”作為任意項處理——電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單.二-十進(jìn)制譯碼器0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111011111111110111111111101111111111