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1、 任务一仿真测试编码器的逻辑功能任务一仿真测试编码器的逻辑功能一、编码器的基本概念及工作原理一、编码器的基本概念及工作原理编码编码将某种代码或电位信号转换成二进制代码的过程。将某种代码或电位信号转换成二进制代码的过程。编码器：编码器：能够实现编码功能的数字电路称为编码器。能够实现编码功能的数字电路称为编码器。一般而言，一般而言，N个不同的信号，至少需要个不同的信号，至少需要n位二进制数编码。位二进制数编码。N和和n之间满足下列关系之间满足下列关系:2nN 将输入信号变成二进制代码的电路称为将输入信号变成二进制代码的电路称为二进制编码器二进制编码器。即：对应一个输入信号，输出相应的二进制代码。即
2、：对应一个输入信号，输出相应的二进制代码。普通二进制编码器的特点是：普通二进制编码器的特点是：任何时刻只允许输入一个待编码任何时刻只允许输入一个待编码信号，否则输出将发生混乱。信号，否则输出将发生混乱。常见的编码器有常见的编码器有8线线-3线（有线（有8个输入端，个输入端，3个输出端），个输出端），16线线4线（线（16个输入端，个输入端，4个输出端）等等。个输出端）等等。二、二进制普通编码器二、二进制普通编码器1、设计一个、设计一个8线线-3线编码器线编码器输入：输入：8个需进行编码的信号个需进行编码的信号I0I7；输出：用来进行编码的输出：用来进行编码的3位二进制代码位二进制代码 Y0，Y
3、1，Y2。电路的特点：电路的特点：任何时刻只允许输入端有一个信号输入，否则得任何时刻只允许输入端有一个信号输入，否则得不到正确的编码输出。即任何时刻只能对一个输入信号进行编不到正确的编码输出。即任何时刻只能对一个输入信号进行编码，而这些输入变量为一组互相排斥的变量。码，而这些输入变量为一组互相排斥的变量。有如下约定：有如下约定：在这里，用在这里，用000，001，010，111表示表示I0，I1，I2，I7，输入信号为输入信号为1，表示有编码请求，请求是，表示有编码请求，请求是互斥的。互斥的。我们来设计这个二进制编码根据上述要求和约定，器。我们来设计这个二进制编码根据上述要求和约定，器。首先，
4、首先，列出列出3位二进制编码器的真值表：位二进制编码器的真值表：其次，其次，由真值表写出各输出的逻辑表达式为：由真值表写出各输出的逻辑表达式为：（用了带约束项的逻辑函数化简）（用了带约束项的逻辑函数化简）最后，最后，用门电路实现逻辑电路：用门电路实现逻辑电路：以上就是我们根据以上就是我们根据3位二进制普通编码器的功能要求设计出位二进制普通编码器的功能要求设计出的编码器，由于它的输入为的编码器，由于它的输入为I0I7八个信号，输出为八个信号，输出为Y0，Y1，Y2三个信号，所以把它叫做三个信号，所以把它叫做8线线-3线编码器线编码器。2、对上述编码器的使用：、对上述编码器的使用：假如我们要对假如
5、我们要对I6这个信号进行二进制编码，那么只要在这个信号进行二进制编码，那么只要在这个这个8线线-3线编码器的线编码器的I6端端输入接高电平输入接高电平，其它输入端，其它输入端接低电平，此时输出端接低电平，此时输出端Y2，Y1，Y0高低电平信号值高低电平信号值就就表示了对表示了对I6进行编码的二进制代码。进行编码的二进制代码。此处的此处的I0，I1，I7代表了一个事件的八种状态。代表了一个事件的八种状态。三、二十进制编码器三、二十进制编码器 二二-十进制编码器十进制编码器是指用四位二进制代码表示一位十是指用四位二进制代码表示一位十进制数的编码电路（进制数的编码电路（输入输入1010个互斥的数码个
6、互斥的数码，输出输出4 4位二进位二进制代码制代码）。）。1、BCD码：常用的几种码：常用的几种BCD码码 8421码、码、5421码、码、2421码、余三码。码、余三码。2、10线线4线编码器线编码器例：例：设计一个设计一个8421 BCD码编码器码编码器解：解：输入信号输入信号I0I9代表代表09共共10个个十进制信号，输出信号为十进制信号，输出信号为Y0Y3相应相应的二进制代码。的二进制代码。列编码表如右表所示：列编码表如右表所示：得到输出函数如下：得到输出函数如下：画出逻辑电路图如下：画出逻辑电路图如下：四、二进制优先编码器四、二进制优先编码器 优先编码器允许优先编码器允许n个输入端同
7、时加上信号，但电路只对其个输入端同时加上信号，但电路只对其中优先级别最高的信号进行编码。中优先级别最高的信号进行编码。1 1、例：、例：电话室有三种电话，电话室有三种电话，按由高到低优先级排序依次是按由高到低优先级排序依次是火警火警电话电话，急救电话急救电话，工作电话工作电话，要求电话编码依次为，要求电话编码依次为00、01、10。试设计电话编码控制电路。试设计电话编码控制电路。解：解：（）根据题意知，同一时间电话室只能处理一部电话，假如用（）根据题意知，同一时间电话室只能处理一部电话，假如用A、B、C分别代表火警、分别代表火警、急救、工作三种电话，设电话铃响用急救、工作三种电话，设电话铃响用
8、1表示，表示，铃没响用铃没响用0表示。当优先级别高的信号有效时，低级别的则不起作表示。当优先级别高的信号有效时，低级别的则不起作用，这时用用，这时用表示；表示；用用Y1,Y2表示输出编码的高位和低位。表示输出编码的高位和低位。只要优先级别高的信号存在，优先级别低的输入信号将不起作用。只要优先级别高的信号存在，优先级别低的输入信号将不起作用。（）（）列真值表列真值表 输 入输 出A B CY1 Y2 1 0 1 0 0 10 00 11 0（）写逻辑表达式写逻辑表达式（）（）画优先编码器逻辑图如图所示。画优先编码器逻辑图如图所示。图图 优先编码逻辑图优先编码逻辑图2、3位二进制位二进制优先编码器
9、优先编码器的原理和设计的原理和设计输入和输出同输入和输出同3位二进制普通编码器。位二进制普通编码器。有如下约定：有如下约定：在这里，仍然用在这里，仍然用000，001，111表表示示I0，I1，I7，优先级别是：优先级别是：I7I6I5I4I3I2I1I0。I7I6I5I4I3I2I1I0Y2Y1Y01X11101X110001X1010001X10000001X011000001X0100000001X00100000001000其次，其次，根据真根据真值表，得到输值表，得到输出函数的表达出函数的表达式：式：最后，最后，根据输出函数的表达式，画出逻辑电路图。根据输出函数的表达式，画出逻辑电路
10、图。首先，首先，列真值列真值表。用输入信表。用输入信号为号为1表示有表示有编码请求，否编码请求，否则相反。则相反。如果要求输入、输如果要求输入、输出均为反变量，那么出均为反变量，那么只需要在上述图中的只需要在上述图中的每个输入端和输出端每个输入端和输出端都加上反相器就可以都加上反相器就可以了。了。3 3、常用集成编码器常用集成编码器（1）74LS148 8线线3线优先编码器线优先编码器，它有八个，它有八个输入端输入端 ，输入编码为低电平输入编码为低电平“0”有效有效。3个输出编码结果个输出编码结果 ，为为3 3位位二进制反码。二进制反码。真值表见下页，根据真值表可知：真值表见下页，根据真值表可
11、知：输入输入 时，编码器正常工作时，编码器正常工作，时，所有输出端为高电平。时，所有输出端为高电平。74LS148I7I6I5I4I3I2I1I0YEXY2Y1Y0YSS74LS148 集成集成8线线3线优先编码器的真值表线优先编码器的真值表 输入使能端输入使能端输输 入入输输 出出扩展扩展使能输出使能输出11111101111111111110000000101000101011001001011100110101111010001011111010101011111101100101111111011101输出输出 为扩展端为扩展端，当输入端有低电平信号输入，且当输入端有低电平信号输入，且
12、S=1时，时，为低电平。为低电平。因此，因此，的低电平表示：的低电平表示：电路工作，而且有编码输入电路工作，而且有编码输入（EWB符号中为符号中为GS）。）。输出输出 为选通输出端为选通输出端，当所有输入为高电平，即没有编码输入且当所有输入为高电平，即没有编码输入且S=1时，时，才才是低电平。因此，是低电平。因此，的低电平表示：的低电平表示：电路工作，但无编码电路工作，但无编码请求请求(EWB符号中为符号中为EO）例：例：74LS148的级联的级联试用两片试用两片74LS148扩展成扩展成16线线-4线编码器，线编码器，将将 16个低电平输入信号编为个低电平输入信号编为00001111，16个
13、个4位二进制代码，其中位二进制代码，其中 优先级最高，优先级最高，最低。最低。解：解：按照优先级顺序的要求，只有按照优先级顺序的要求，只有 均无输入信号时，均无输入信号时，才允许对才允许对 的输入信号编码，因此的输入信号编码，因此只要把第一片只要把第一片“无编无编码信号输入码信号输入”作为第二片的选通信号作为第二片的选通信号 就行了就行了。优先编码器优先编码器74LS14874LS148的应用的应用 74LS14874LS148编码器的应用是非常广泛的。编码器的应用是非常广泛的。例如，常用计例如，常用计算机键盘，其内部就是一个字符编码器。它将键盘上的大、算机键盘，其内部就是一个字符编码器。它将
14、键盘上的大、小写英文字母和数字及符号还包括一些功能键（回车、空小写英文字母和数字及符号还包括一些功能键（回车、空格）等编成一系列的七位二进制数码，送到计算机的中央格）等编成一系列的七位二进制数码，送到计算机的中央处理单元处理单元CPUCPU，然后再进行处理、存储、输出到显示器或打然后再进行处理、存储、输出到显示器或打印机上。印机上。还可以用还可以用74LS14874LS148编码器监控炉罐的温度，若其中任何一编码器监控炉罐的温度，若其中任何一个炉温超过标准温度或低于标准温度，个炉温超过标准温度或低于标准温度，则检测传感器输出则检测传感器输出一个一个0 0电平到电平到74LS14874LS148
15、编码器的输入端，编码器的输入端，编码器编码后输出编码器编码后输出三位二进制代码到微处理器进行控制。三位二进制代码到微处理器进行控制。（2）74LS147 二二十进制优先编码器十进制优先编码器 0 0编码有效编码有效 输出输出8421BCD8421BCD反码反码 1010线线 4 4线线（实为实为9 9线线44线线）没有没有 I0 端端:当当I9I1全为全为1时，输出时，输出0000的反码的反码111174LS147I8I7I6I5I4I3I2Y2Y1Y0I9I1Y3译码器译码器一译码器的基本概念及工作原理一译码器的基本概念及工作原理译码：译码：编码的逆过程，把输入的二进制代码翻译成所对应的控编
16、码的逆过程，把输入的二进制代码翻译成所对应的控制信号和信息。制信号和信息。译码器：译码器：实现译码功能的数字电路。实现译码功能的数字电路。有多个输入和多个输出的有多个输入和多个输出的组合电路，当其输入有组合电路，当其输入有n位二进制代码时，输出有位二进制代码时，输出有m个表示代码个表示代码原意的信号。原意的信号。对应一组输入二进制代码，有且仅有一个输出为有效电平，其对应一组输入二进制代码，有且仅有一个输出为有效电平，其他输出均为相反电平。有效电平可以为他输出均为相反电平。有效电平可以为“1 1”也可以为也可以为“0 0”。n和和m的关系的关系 m2n,这样才能保证对应一组输入代码，有且这样才能
17、保证对应一组输入代码，有且仅有一个输出与之对应。仅有一个输出与之对应。二二进制译码器二二进制译码器 输入端为输入端为n个，则输出端为个，则输出端为2n个，且对应于输入个，且对应于输入代码的每一种状态，代码的每一种状态，2n个输出中只有一个为个输出中只有一个为1 1（或为（或为0 0），其余全为），其余全为0 0（或为（或为1 1）2 2线线4 4线译码器线译码器3 3线线8 8线译码器线译码器4 4线线1616线译码器线译码器逻辑功能：逻辑功能：将输入的每个代码分别译成高电平（或低电平）。将输入的每个代码分别译成高电平（或低电平）。二进制译码器二进制译码器1）真值表真值表3）逻辑图逻辑图Y3=
18、A1A0=m3Y0=A1A0=m0Y1=A1A0=m1Y2=A1A0=m2 S 为控制端（片选端、使能端）为控制端（片选端、使能端）常用有常用有：二进制译码器：二进制译码器、二、二 十进制译码器十进制译码器、显示译码器。显示译码器。当当S S=0时，译码器工作；时，译码器工作；当当S S=1时，译码器禁止，时，译码器禁止，所有的输出端均为所有的输出端均为0。输入输入输输 出出A1 A0Y3 Y2 Y1 Y0 1 0 0 01 1 0 10 0 0 10 1 0 00 0 1 01 0 0 01 1、2 2位二进制译码器：位二进制译码器：2）输出表达式输出表达式A11A011S&Y3&Y2&Y1
19、&Y04）逻辑符号）逻辑符号(2线线4线译码器线译码器)输出输出0有效的有效的2线线4线译码器可用与非门构成，线译码器可用与非门构成，输出输出1有效有效5）常用集成）常用集成2线线4线译码器线译码器0m=01AA=1m2Y2m=3Y3m=01AA=74LS139：双双2线线4线译码器线译码器输出输出0有效有效1Y=01AA=01AAY0Y3Y2Y1Y0A0A1SY3Y2Y1Y0A0A1S74LS139Y13Y12Y11Y10Y23Y22Y21Y20A20A21S2A10A11S1输出逻辑表达式输出逻辑表达式2.2.2.2.例：用与非门设计例：用与非门设计例：用与非门设计例：用与非门设计3 3
20、3 3线线线线8 8 8 8线译码器线译码器线译码器线译码器解：解：（1）列出译码表：）列出译码表：（2）写出各输出函数表达式：）写出各输出函数表达式：看出什么奥妙了吗？！看出什么奥妙了吗？！Y0：三变量的最小项：三变量的最小项m0Y1：三变量的最小项：三变量的最小项m1 Y7：三变量的最小项：三变量的最小项m7 以后有什么简单的逻辑函数，以后有什么简单的逻辑函数，都化成最小项之和，然后用译码器都化成最小项之和，然后用译码器来构成该逻辑函数的电路图。来构成该逻辑函数的电路图。（3 3）画出逻辑电路图：）画出逻辑电路图：3、综上所述、综上所述1）同理）同理,四位二进制译码器为四位二进制译码器为4
21、线线16线译码器。线译码器。2）二进制译码器就是）二进制译码器就是n线线2n线译码器线译码器，即，即，n变量全部最小项的译码器。变量全部最小项的译码器。4、三位二进制译码器、三位二进制译码器 三位二进制译码器即三位二进制译码器即3线线8线译码器线译码器，常用常用3线线8线译码器有线译码器有74LS138。逻辑符号逻辑符号（输出（输出0有效）：有效）：A0A2为输入端，译码状态下，为输入端，译码状态下，其二进制编码其二进制编码07依次对应依次对应8个输出，个输出，它能将三位二进制数的每个代码分别译成低电平。它能将三位二进制数的每个代码分别译成低电平。74LS138Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0
22、S2S3S1A2A1A0 S1、S2、S3是三个选通控制端，当控制端是三个选通控制端，当控制端 时，译码器处于工作状态；时，译码器处于工作状态；译码器禁止时，所有输出端都输出无效电平（高电平）。译码器禁止时，所有输出端都输出无效电平（高电平）。74LS138 内部电路内部电路5 5、译码器的应用、译码器的应用（1）实现逻辑函数）实现逻辑函数由于译码器的每个输出端分别与一个最小项相由于译码器的每个输出端分别与一个最小项相对应，因此辅以适当的门电路，便可实现任何组对应，因此辅以适当的门电路，便可实现任何组合逻辑函数。合逻辑函数。例例1 1：试用译码器和门电路实现逻辑函数：试用译码器和门电路实现逻辑
23、函数：Y0好像三变量的最小项好像三变量的最小项m0Y1就是三变量的最小项就是三变量的最小项m1 Y7就是三变量的最小项就是三变量的最小项m73-8译码器输出：译码器输出：解：解：将逻辑函数转换成最小项表达式，再转换成与将逻辑函数转换成最小项表达式，再转换成与非非与非形式。与非形式。=m3+m5+m6+m7=该函数有三个变量，所以选用该函数有三个变量，所以选用3线线8线译码器线译码器74LS138。用一片用一片74LS138加一个与非门就可实现逻辑函数加一个与非门就可实现逻辑函数Y，逻辑图如图逻辑图如图1所示。所示。（2）译码器的扩展）译码器的扩展G1G2AG2B74LS138(2)0A1A2A
24、1G2AG2BG74LS138(1)A1A2A0+5v2AA01A3A_0162YYYY4Y5YY3Y791410YYYY12Y13Y11Y152Y7YYYYY543016YY5Y7YYYYY543016YYY8用两片用两片74LS138扩展为扩展为4线线16线译码器线译码器 当当A A3 3=0=0时，时，低位片低位片74LS138(1)74LS138(1)工作，对输工作，对输入入A A3 3、A A2 2、A A1 1、A A0 0进行译码，还原出进行译码，还原出Y Y0 0Y Y7 7，而高位禁止工作；，而高位禁止工作；当当A A3 3=1=1时，时，高位片高位片74LS138(2)74
25、LS138(2)工作，还原工作，还原出出Y YY Y5 5，而低位片禁止工作。而低位片禁止工作。三、显示译码器三、显示译码器能直接驱动数字显示器或能同显示器配合使用的能直接驱动数字显示器或能同显示器配合使用的译码器称为译码器称为显示译码器显示译码器。常用的显示译码器能驱。常用的显示译码器能驱动七段数码管，即七段字符显示器。动七段数码管，即七段字符显示器。1 1七段字符显示器七段字符显示器七段字符显示器（七段数码管）是用七个发光二极管做成七段字符显示器（七段数码管）是用七个发光二极管做成a,b,c,d,e,f,ga,b,c,d,e,f,g七段，构成七段发光二极管（七段，构成七段发光二极管（LED
26、LED）显示器。按显示器。按内部连接方式不同，七段数字显示器分为内部连接方式不同，七段数字显示器分为共阴极共阴极和和共阳极共阳极两种。两种。（a）管脚排列图管脚排列图;(b)共阴极接线图共阴极接线图;(c)共阳级接线图共阳级接线图图图 3 七段数字显示器发光段组合图七段数字显示器发光段组合图2 2七段显示译码器七段显示译码器七段显示译码器是驱动上述七段显示器的专用译码器，它七段显示译码器是驱动上述七段显示器的专用译码器，它可以把输入的二可以把输入的二-十进制代码转换成七段显示器所需的输十进制代码转换成七段显示器所需的输入信息，以使七段显示器显示正确的数码。入信息，以使七段显示器显示正确的数码。
27、原理：原理：如果在七段数码如果在七段数码管上显示数字管上显示数字4，则需，则需f,g,b,c为为1，其它为，其它为0。十进制数字十进制数字4对应的二对应的二进制代码为进制代码为0100，即，即对译码器而言，当输入对译码器而言，当输入ABCD=0100时，译时，译码输出应该是码输出应该是b c f g有效。有效。该译码器的真值表该译码器的真值表适用于适用于七段共阴极显示管的译码器七段共阴极显示管的译码器集成电路有集成电路有7448，74LS48等；适用于等；适用于共阳极七段数码管显示器的译码器共阳极七段数码管显示器的译码器有有7447，74LS47等。等。3芯片介绍芯片介绍7447的管脚排列图的
28、管脚排列图（共阳极共阳极）A，B，C，D是译码器的输入信号；是译码器的输入信号；译码输出译码输出ag：低电平有效（供共阳）；低电平有效（供共阳）；LT：试灯信号输入，试灯信号输入，LT=0且且BI=1时，时，ag全为低电平，七段同时亮。全为低电平，七段同时亮。RBI：灭灭0输入信号输入信号RBI=0（LT=1）时，不显示数码时，不显示数码0。目的是为了能把。目的是为了能把 不希望显示的不希望显示的0熄灭。熄灭。BI/RBO：(1)BI熄灭信号输入：熄灭信号输入：即当其有效（低电平即当其有效（低电平)时，时，ag全全1，使数码管不亮。，使数码管不亮。(2)RBO灭灭0输出：输出：即当即当RBI=0时，时，RBO=0，表示译码器已将本来应该显示，表示译码器已将本来应该显示 的零熄灭了。的零熄灭了。