數字電子技術項目教程（第2版）課件 項目二 編碼顯示電路的設計與制作-編碼器及其應用

2024/12/12項目二、編碼顯示電路的設計與制作——編碼器及其應用

2024/12/12按照預先的約定，用文字、數碼、圖形等表示特定對象的過程，稱為編碼。實現編碼操作的數字電路稱為編碼器。常用的編碼器有二進制編碼器、二-十進制編碼器、優(yōu)先編碼器等。2024/12/122.1.1二進制編碼器若輸入信號的個數N與輸出變量的位數n滿足，此電路稱為二進制編碼器。常用的二進制編碼器有4線-2線、8線-3線和16線-4線等。

下圖為8線-3線編碼器的框圖、真值表。2024/12/12輸入

輸出1

0

0

0

0

0

0

00

1

0

0

0

0

0

00

0

1

0

0

0

0

00

0

0

1

0

0

0

00

0

0

0

1

0

0

00

0

0

0

0

1

0

00

0

0

0

0

0

1

00

0

0

0

0

0

0

10

0

00

0

10

1

00

1

11

0

01

0

11

1

01

1

18線-3線編碼器的框圖8線-3線編碼器真值表2024/12/12邏輯表達式?為：8-3?二進制編碼器2024/12/122.1.2二-十進制編碼器二-十進制編碼器是指用4位二進制代碼表示一位十進制數（0～9）的編碼電路，也稱10?線-4線編碼器。它有10個信號輸入端，4個輸出端。二-十進制編碼器框圖2024/12/12最常用的是8421編碼方式，在4位二進制代碼的16種狀態(tài)中取出前10種狀態(tài)0000～1001表示0～9十個數碼，后6種狀態(tài)1010～1111去掉。2024/12/12輸入輸出I0I1I2I3I4I5I6I7I8I9Y3Y2Y1Y010000000000000010000000000010010000000001000010000000011000010000001000000010000010100000010000110000000010001110000000010100000000000011001二-十進制編碼器真值表

當編碼器某一輸入信號為1而其他輸入信號為0時，則有一組對應的數碼輸出。如I7=1時，Y3Y2Y1Y0=0111，因此上圖為8421BCD碼編碼器。由表2.2可知，編碼器在任何時刻只能對一個輸入信號編碼，不允許有兩個或兩個以上輸入信號同時請求編碼，這就是說，10個輸入端信號是相互排斥?的。2024/12/122024/12/12

2.1.3優(yōu)先編碼器實際的數字設備中經常出現多輸入情況，比如計算機系統(tǒng)中，可能有多臺輸入設備同時向主機發(fā)出中斷請求，而主機只接受其中一個輸入信號。因此，需要根據事情的輕重緩急，規(guī)定好先后順序，約定好優(yōu)先級別。2024/12/121.?二進制優(yōu)先編碼器?74LS14874LS148是8線-3線優(yōu)先編碼器，常用于優(yōu)先中斷系統(tǒng)和鍵盤編碼。2024/12/12～、、是編碼器輸出端，輸入輸出都是低電平有效，輸出為反碼，是使能端，、是用于擴展功能的輸出端。

輸入輸出1××××××××111110111111111111000×××××××00001010××××××001010110×××××0100101110××××01101011110×××100010111110××1010101111110×1100101111111011101優(yōu)先編碼器?74LS148?邏輯功能真值表2024/12/12

8個輸入信號～中，為優(yōu)先級別最高，優(yōu)先級別最低。即只要＝0，不管其他輸入端是0還是1（表中以×表示），輸出只對編碼，且對應的輸出為反碼有效，000。若當＝1、＝0，其他輸入為任意狀態(tài)時，只對進行編碼，輸出001。

為使能輸入端，只有=0?時編碼器工作。=1?時編碼器不工作，輸出111。

為使能輸出端。當=0?允許工作時，如果

～

端有信號輸入，=1；若輸入端無信號，=0。

為擴展輸出端，當=0?時，只要有編碼信號，

就是低電平，表示本級工作，且有編碼輸?入。2024/12/122024/12/12

例2-1

試用兩片74LS148接成16線—4線優(yōu)先編碼器，優(yōu)先權最高，優(yōu)先權最低。

（1）將輸入信號

所對應的輸出分別編為0000～1111?的16個4位二進制代?碼。

（2）將

八個優(yōu)先權高的輸入信號接到2號片的輸入端，將

八個優(yōu)先級別低的輸入信號接到1號片的輸入?端。

（3）2號片優(yōu)先權高，只有當2號片無輸入信號，才允許1號片編碼，所以要把2號片的接1號片的使能輸入端

。

（4）2號片有信號輸入時，=0，無信號輸入時，=1。對照2號片

的端，其輸出與

正好相同，所以可將

作為

輸?出。

（5）不工作的那片輸出為?111，因此將兩片的低三位輸出

取邏輯與即?可。2024/12/122024/12/122.?二-十進制優(yōu)先編碼器?74LS14710?線-4?線集成優(yōu)先編碼器常見型號為74LS147，為集成二-十進制優(yōu)先編碼器（8421BCD?碼優(yōu)先編碼器）。2024/12/1274LS147?優(yōu)先編碼器功能真值表輸入輸出11111111111110××××××××011010×××××××0111110××××××10001110×××××100111110××××1010111110×××10111111110××110011111110×1101111111110111074LS147?編碼器由一組?4?位二進制代碼表示一位十進制數。編碼器有9個輸入端

～

，低電平有效。其中

優(yōu)先級別最高，

優(yōu)先級別最低。4個輸出端

，

為最高位，

為最低位，反碼輸?出。

當無信號輸入時，9?個輸入端都為“1”，則輸出反碼“1111”，即原碼為“0000”，表示輸入十進制數是?0。當有信號輸入時，根據輸入信號的優(yōu)先級別，輸出級別最高信號的編碼。例如，當

、

、

為“1”，

為“0”，其余信號任意時，只對

進行編碼，輸出

為“1001”。2024/12/122024/12/12項目二、編碼顯示電路的設計與制作——譯碼器及其應用

2024/12/12譯碼是編碼的逆過程，是將每一組輸入二進制代碼“翻譯”成一個特定的輸出信號。實現譯碼功能的數字電路稱為譯碼器。譯碼器分為變量譯碼器和顯示譯碼器。

變量譯碼器有二進制譯碼器和非二進制譯碼器。

顯示譯碼器按顯示材料分為熒光、發(fā)光二極管譯碼器、液晶顯示譯碼器；按顯示內容分為文字、數字、符號譯碼器。2024/12/122.2.1二進制譯碼器

二進制譯碼器輸入的是二進制代碼，輸出是一系列與輸入代碼對應的信息。若輸入有n個變量，則二進制譯碼器輸出就有個變量。

2024/12/12常用的集成二進制譯碼器有：74LS1382024/12/1274LS138?譯碼器真值表輸入

輸出備注0××××11111111不工作×1×××111111111000001111111工作1000110111111100101101111110011111011111010011110111101011111101110110111111011011111111110

集成3線-8線譯碼器74LS138有3個輸入端A2、A1

、A0

，輸入高電平有效；8?個輸出端

～

，輸出低電平有效；3?個使能端

、

、

。

當=0?或

、

中有一個為“1”時，譯碼器處于禁止狀態(tài)；當=1?且

、

均為“0”時，譯碼器工作。這時，若輸入A2A1A0=“000”，則

為低電平；若輸入A2A1A0=“001”，則

為低電平。2024/12/122024/12/122.2.2二-十進制譯碼器

將四位二-十進制代碼翻譯成一位十進制數字的電路，就是二-十進制譯碼器，又稱4線-10線譯碼器。常用集成電路型號有74LS42。2024/12/1274LS42?譯碼器真值表十進制數輸入輸出000000111111111100011011111111200101101111111300111110111111401001111011111501011111101111601101111110111701111111111011810001111111101910011111111110無效碼101011111111111011111111111111001111111111110111111111111110111111111111111111111111

它有4個輸入端A0～A3，輸入8421BCD碼；10個輸出端

～

，輸出與10個十進制數相對應的信號，低電平有效。當A3A2A1A0=0000時，輸出端=0，其余端子為?1，其他依次類推。當輸入無效碼（1010～1111）中的一個時，輸出端均為?1，因此它具有拒絕偽碼的功?能。2024/12/122024/12/12

數字顯示電路由譯碼器、驅動器和數碼顯示器件組成。通常譯碼器和驅動器集成在一塊芯片中，簡稱顯示譯碼器。1．數碼顯示器件按發(fā)光物質分，有半導體發(fā)光二極管(LED)顯示器、熒光顯示器、液晶顯示器（LCD）、等離子體顯示板等。2.2.3顯示譯碼器2024/12/12（1）LED顯示器

LED顯示器最常見的是如圖所示的發(fā)光數碼管，又稱LED數碼管、七段LED顯示器。

2024/12/12它有共陽極和共陰極兩種接法。

LED顯示器工作電壓低（1.5～3V），亮度高、體積小、壽命一般超過1000h、響應速度快（1～100ns），顏色豐富，工作可靠。生活中所見廣告牌大多采用?LED

顯示器。2024/12/12（2）液晶顯示器（LCD）液晶顯示器是一種平板座型顯示器件。其內部的液晶材料，常溫下既有液體的流動性又有固態(tài)晶體的某些光學特性。利用液晶在電場作用下產生光的散射或偏光作用原理，便可實現數字顯?示。

液晶顯示器的電源電壓低（1.5～5V），功耗是各類顯示器中最低的，可直接用?CMOS?集成電路驅動。它制造工藝簡單，體積小而薄，因而廣泛應用于各類便攜式儀器儀表?中。2024/12/122.顯示譯碼器顯示譯碼器將BCD代碼譯成數碼管所需要的高低電平，使數碼管顯示BCD碼所代表的十進制數。

顯示譯碼器常見型號有：74LS48、CC4511等。2024/12/1274LS48?顯示譯碼器功能表功能輸入輸入/輸出輸出顯示字形abcdefg01100001111111011×00011011000021×00101110110131×00111111100141×01001011001151×01011101101161×01101001111171×01111111000081×10001111111191×100111110011101×101010001101111×101110011001121×110010100011131×110111001011141×111010001111151×111110000000滅燈××××××00000000全滅滅零10000000000000全滅試燈0×××××111111112024/12/122.2.4譯碼器的應用

1.實現邏輯函數因為二進制譯碼器的每個輸出端都表示一個最小項，而任何邏輯函數都可用最小項之和來表示，因此，可利用譯碼器產生最小項，再外接門電路取得最小項之和，從而得到邏輯函數。2024/12/12例2-2試用一片74LS138譯碼器和門電路實現函數L=AB+BC+AC.解：將邏輯函數轉換成最小項表達式，再轉換成與非—與非形式。

=m3+m5+m6+m7=

=2024/12/12電路圖2024/12/122.?譯碼器的擴展例?2-3試用兩片74LS138譯碼器組成4?線?16線譯碼?器。2024/12/12任務2-1優(yōu)先編碼器?74LS147?邏輯功能測試

1.任務要求

完成集成編碼器邏輯功能的測?試。2.測試設備與器件

設備：數字電路實驗箱?1?臺。

器件：74LS1471?塊。3.集成電路外引腳排列圖

2024/12/124.測試內容及步驟

（1）集成塊?74LS147的接邏輯電平開關，接邏輯電平指示，16?腳?VCC?接+5V，8?腳?GND?接?地。（2）按表所列的輸入狀態(tài)，觀察相應的輸出狀態(tài)（“×”表示任意輸入）并記錄。電平指示燈亮為?1，燈不亮為?0。74LS147?功能測試表2024/12/12任務2-2譯碼器?74LS138?邏輯功能測試

1.任務要求

完成集成編碼器邏輯功能的測?試。2.測試設備與器件

設備：數字電路實驗箱?1?臺。

器件：74LS1381?塊。3.集成電路外引腳

排列圖

2024/12/124.測試內容及步驟（1）控制端功能測試①

將集成塊?74LS138?的?A2、A1、A0、S1、接邏輯電平開關，

接邏輯電平指示，16?腳?VCC?接+5V，8?腳?GND?接?地。②

按表所列的輸入狀態(tài)（“×”表示任意輸入），觀察并記錄相應的輸出狀態(tài)。電平指示燈亮為?1，燈不亮為?0。74LS138?功能測試表輸入輸出A2A1A0×01××××10××××11×××0×××××（2）邏輯功能測試測試電路連接同上，將集成塊?74LS138?的、、分別置“1”、“0”、“0”，將?A2、A1、A0?按下表

所列輸入，觀察并記錄相應的輸出狀態(tài)。電平指示燈亮為?1，燈不亮為?0。

、、74LS138?功能測試表輸

入輸

出A2A1A01000001000011000101000111001001001011001101001112024/12/12任務2-3

用譯碼器設計設備運行故障監(jiān)測報警電路

1.任務要求

用譯碼器設計設備運行故障監(jiān)測報警電路，并測試其邏輯功?能。2.測試設備與器件

設備：數字電路實驗箱?1?臺。

器件：74LS138、74LS20各1?塊。

2024/12/123.測試內容及步驟某車間有黃、紅兩個故障指示燈，用來監(jiān)測三臺設備的工作情況。當只有一臺設備有故障時黃燈亮；若有兩臺設備同時產生故障時，紅燈亮；三臺設備都產生故障時，紅燈和黃燈都亮。試用譯碼器設計一個設備運行故障監(jiān)測報警電?路。設計邏輯要求：設?A、B、C?分別為三臺設備的故障信號，有故障為?1、正常工作為?0；Y1?表示黃燈，