医用物理学 18-编码译码组合设计

1、广东医学院信息工程学院物理教研室广东医学院信息工程学院物理教研室 张延芳张延芳 2011-10-242011-10-24编编码码过过程程确定二进制代码位数：确定二进制代码位数：n n位二进制有位二进制有2 2n n个代码个代码列编码表列编码表由编码表写逻辑式由编码表写逻辑式画逻辑图画逻辑图一、编码器一、编码器（Encoder ） 编码是用二进制代码表示一个给定的十进编码是用二进制代码表示一个给定的十进制数或字符。完成这一功能的组合逻辑电路称制数或字符。完成这一功能的组合逻辑电路称为编码器为编码器 。8-3 编码器与译码器编码器与译码器广东医学院信息工程学院物理教研室广东医学院信息工程学院物理教

2、研室 张延芳张延芳 2011-10-242011-10-24 n 位二进制代码有位二进制代码有2n n种不同的组合，可以表种不同的组合，可以表示示2n个信号。个信号。 编码器编码器I0 I7Y0Y1Y2 8个个信信号号 3位位二二进进制制数数8/3 8/3 线编码器线编码器1.1.普通编码器普通编码器广东医学院信息工程学院物理教研室广东医学院信息工程学院物理教研室 张延芳张延芳 2011-10-242011-10-24输入输出输出Y2Y1Y0I0000I1001I2010I3011I4100I5101I6110I71118/38/3线编码器编码表线编码器编码表75317531076327632

3、1765476542IIIIIIIIYIIIIIIIIYIIIIIIIIY 广东医学院信息工程学院物理教研室广东医学院信息工程学院物理教研室 张延芳张延芳 2011-10-242011-10-248/38/3线编码器线编码器753175310763276321765476542IIIIIIIIYIIIIIIIIYIIIIIIIIY广东医学院信息工程学院物理教研室广东医学院信息工程学院物理教研室 张延芳张延芳 2011-10-242011-10-242.2.优先编码器优先编码器 解：解： A、B、C分别代表火警、分别代表火警、 急救、工作电急救、工作电话，铃响用话，铃响用1 1表示，铃没响用表示

4、，铃没响用0 0表示。当优先级表示。当优先级别高的信号有效时，低级别的不起作用，用别高的信号有效时，低级别的不起作用，用表示；用表示；用Y1 1, , Y2 2表示输出编码。表示输出编码。 例：电话室有三种电话，按由高到低优先例：电话室有三种电话，按由高到低优先级排序依次是火警电话，急救电话，工作级排序依次是火警电话，急救电话，工作电话，要求电话编码依次为电话，要求电话编码依次为0000、0101、1010。试设计电话编码控制电路。试设计电话编码控制电路。广东医学院信息工程学院物理教研室广东医学院信息工程学院物理教研室 张延芳张延芳 2011-10-242011-10-24 输输 入入输输 出

5、出A B CY1 Y2 电话电话 1 0 1 0 0 10 0 火警火警0 1 急救急救1 0 工作工作CBAY 1BAY 2&11ABY1CY2广东医学院信息工程学院物理教研室广东医学院信息工程学院物理教研室 张延芳张延芳 2011-10-242011-10-2474LS14874LS148的符号图和管脚图的符号图和管脚图广东医学院信息工程学院物理教研室广东医学院信息工程学院物理教研室 张延芳张延芳 2011-10-242011-10-2474LS14874LS148型型 8/38/3线优先编码器的编码表线优先编码器的编码表广东医学院信息工程学院物理教研室广东医学院信息工程学院物理教研室 张

6、延芳张延芳 2011-10-242011-10-24二、译码器二、译码器(Decoder)(Decoder) 将将n 种输入组合译成种输入组合译成2n 种电路状态。种电路状态。也叫也叫n-2n 线译码器。线译码器。 译码是编码的逆过程，将某二进制翻译码是编码的逆过程，将某二进制翻译成电路的某种状态。译成电路的某种状态。 译码器译码器Y0A0An-1Ym-1Y1二二进进制制代代码码一组一组高低高低电平电平信号信号广东医学院信息工程学院物理教研室广东医学院信息工程学院物理教研室 张延芳张延芳 2011-10-242011-10-241. 1. 二进制译码器二进制译码器译码过程译码过程1. 1. 列

7、出译码器的状态表列出译码器的状态表2. 2. 由状态表写出逻辑式由状态表写出逻辑式3. 3. 画出逻辑图画出逻辑图3 3线线88线译码器线译码器（ 3/8 译码器译码器) )2 2线线44线译码器线译码器（ 2/4 译码器）译码器）4 4线线1616线译码器线译码器（ 4/16 译码器译码器) )广东医学院信息工程学院物理教研室广东医学院信息工程学院物理教研室 张延芳张延芳 2011-10-242011-10-242.2.显示译码器显示译码器二二-十十进制编码进制编码显示译显示译码器码器显示显示器件器件 在数字系统中，常常需要将运算结果在数字系统中，常常需要将运算结果用人们习惯的十进制显示出来

8、，这就要用用人们习惯的十进制显示出来，这就要用到显示译码器。到显示译码器。显示器件：常用的是七段显示器件：常用的是七段显示器件。显示器件。bcdefga广东医学院信息工程学院物理教研室广东医学院信息工程学院物理教研室 张延芳张延芳 2011-10-242011-10-24abcdfga b c d e f g1 1 1 1 1 1 00 1 1 0 0 0 01 1 0 1 1 0 1e七段显示器件的工作原理：七段显示器件的工作原理：1 1 1 1 0 0 1广东医学院信息工程学院物理教研室广东医学院信息工程学院物理教研室 张延芳张延芳 2011-10-242011-10-243.3.数字显示

9、数字显示半导体数码管半导体数码管广东医学院信息工程学院物理教研室广东医学院信息工程学院物理教研室 张延芳张延芳 2011-10-242011-10-24CT74LS247 7A3A2A1A0+5VLTBIabdefgcRBIc七段译码器与数码管的连接图七段译码器与数码管的连接图来自计数器来自计数器限流电阻限流电阻试灯全灭RBILT显示000000000001灭 0显示显示11111abcdefg1广东医学院信息工程学院物理教研室广东医学院信息工程学院物理教研室 张延芳张延芳 2011-10-242011-10-24输入输入输出输出显示显示A3A2A1A0ab cdefg000000 00001

10、 0000110 01111 1001000 10010 2001110 00110 3010010 01100 4010101 00100 5011001 00000 6011100 01111 7100000 00000 8100100 00100 9BI LT RBI 的作用的作用七段显示译码器七段显示译码器广东医学院信息工程学院物理教研室广东医学院信息工程学院物理教研室 张延芳张延芳 2011-10-242011-10-248-4 数据选择器数据选择器 根据地址控制信号，从多路输入数据中选择其中根据地址控制信号，从多路输入数据中选择其中一路数据输出的组合逻辑电路。一路数据输出的组合逻辑

11、电路。 以双以双4 4选选1 1数据选择器数据选择器74LS15374LS153为例，说明数据选为例，说明数据选择器的工作原理。图择器的工作原理。图(a)(a)为为74LS15374LS153的外引线排列图，的外引线排列图，(b)(b)为逻辑图为逻辑图。广东医学院信息工程学院物理教研室广东医学院信息工程学院物理教研室 张延芳张延芳 2011-10-242011-10-24广东医学院信息工程学院物理教研室广东医学院信息工程学院物理教研室 张延芳张延芳 2011-10-242011-10-24逻辑表达式逻辑表达式EAADAADAADAADY013012011010 四选一数据选择器功能表四选一数据

12、选择器功能表广东医学院信息工程学院物理教研室广东医学院信息工程学院物理教研室 张延芳张延芳 2011-10-242011-10-248-5 8-5 组合逻辑电路的分析、设计和应用组合逻辑电路的分析、设计和应用例例1 1：组合电路：组合电路如图所示，分如图所示，分析该电路的逻析该电路的逻辑功能。辑功能。组 合 逻 辑组 合 逻 辑电 路电 路逻 辑 表 达 式逻 辑 表 达 式最 简 表 达 式最 简 表 达 式真 值 表真 值 表逻 辑 功 能逻 辑 功 能化 简化 简变 换变 换&1ABCLP广东医学院信息工程学院物理教研室广东医学院信息工程学院物理教研室 张延芳张延芳 2011-10-24

13、2011-10-24解：由逻辑图逐级写出表达式解：由逻辑图逐级写出表达式CPBPAPL ABCCABCBABCA CBAABCCBAABCCBAABCL )( 当当A、B、C三个变量不一致时，输出为三个变量不一致时，输出为“1 1”，此电路称为，此电路称为“不一致电路不一致电路”。0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1A B C01111110 L 真值表真值表广东医学院信息工程学院物理教研室广东医学院信息工程学院物理教研室 张延芳张延芳 2011-10-242011-10-24例例2 2：设计一个三人表决电路，按：设计一个三人表决电路，按“少数少数

14、服从多数服从多数”的原则决定的原则决定。用卡诺图用卡诺图化简化简0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1A B C00010111 L三人表决电路真值表三人表决电路真值表ABC0000111110 A B C11110000广东医学院信息工程学院物理教研室广东医学院信息工程学院物理教研室 张延芳张延芳 2011-10-242011-10-24ACBCABL ACBCABACBCABL &1LABCBC&A&L&广东医学院信息工程学院物理教研室广东医学院信息工程学院物理教研室 张延芳张延芳 2011-10-242011-10-24例例3 3： 在举重比赛中

15、，有俩名副裁判，一在举重比赛中，有俩名副裁判，一名主裁判。当两名以上裁判（必须包括主名主裁判。当两名以上裁判（必须包括主裁判在内）认为运动员上举杠铃合格，按裁判在内）认为运动员上举杠铃合格，按动电钮，裁决合格信号灯亮，试用与非门动电钮，裁决合格信号灯亮，试用与非门设计该电路。设计该电路。解：设主裁判为变量解：设主裁判为变量A A，副裁判分别为，副裁判分别为B B和和C C； 按电钮为按电钮为1 1，不按为，不按为0 0。表示成功与否的。表示成功与否的 灯为灯为Y Y，合格为，合格为1 1，否则为，否则为0 0。 根据逻辑要求列出真值表。根据逻辑要求列出真值表。广东医学院信息工程学院物理教研室广

16、东医学院信息工程学院物理教研室 张延芳张延芳 2011-10-242011-10-24 A B C Y A B C Y 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 真真 值值 表表广东医学院信息工程学院物理教研室广东医学院信息工程学院物理教研室 张延芳张延芳 2011-10-242011-10-24（2 2）由真值表写出表达式：）由真值表写出表达式：ACABABCCABCBAY 111ACAB （3 3）用与非门表示）用与非门表示Y=AB+ACABACY&（4 4）画出逻辑电路图）画出逻辑电路图广东医学院信息工程学院物理教研室广东医学院信息工程学院物理教研室 张延芳张延芳 2011-10-242011-10-24练习：某医院某科室有练习：某医院某科室有1 1、2 2、3 3、4 4号病房，设号病房，设有呼救按钮，同时在护士室有对应的呼救指示有呼救按钮，同时在护士室有对应的呼救指示灯，其呼