数字逻辑教学课件-译码器

1、13.3.2 译码器 编码：将具有特定意义的信息（如数字或字符），编成相应的若干位二进制代码。译码则是与编码相反的过程，即将若干位二进制代码的原意“翻译”出来，还原成有特定意义的输出信息。 1. 二进制译码器以三位二进制译码为例，其译码器（Decoder）的示意图见图3-3-4所示，2它有三个输入端：A0A2，有8个输出端：Y0Y7，因此，它也称为3线 8线译码器或八进制译码器。其功能表见表3-3-5所示，可与三位二进制编码的情况相对照。图3-3-4 三位二进制译码器示意图3表3-3-5 三位二进制译码器功能表 输 出 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7输 入 A2 A1 A0 1

2、 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 14译码输出的逻辑表达式如下： 在输入A2，A1，A0的任一组取值下，8个输出Y0Y7中只有一个输出为1，其余7个输出都为0。例如，若输入A2A1A0 = 100，则译码输出Y4 = 1，其余7个输出都为0。 52. 3线-8线译码器74138有许多译码

3、器集成电路产品可供选用，这里介绍74138及其应用。（1）逻辑功能74138是3线-8线集成译码器，其基本功能与上述八进制译码器相同，译码输入为三位二进制数；译码输出端有8个，与一位八进制的八个不同值相对应，74138的逻辑符号和逻辑图及功能表分别如图3-3-5和表3-3-6所示。 6图3-3-5 3线-8线译码器741387表3-3-6 3线-8线译码器74138功能表 HHHHHHHHL HHHHHHHHH L L L LHHHHH HHH L LHHLHHH H HHH LH LHH LH HH HHH LHHHHH LHH HHHHL LHHHH LH HHHH LHHHHHH L H

4、HHHH LHHHHHH LHHHHHHHHHHH H LHLLLLLLLL8与图3-3-4所示的八进制译码器基本电路相比，74138主要有两个不同的特点： 在正常译码（即所谓“使能”）情况下，8个译码输出端 中总是只有一个输出端为低电平，其余7个译码输出端为高电平。因此，74138的译码输入A0A2为高电平有效，译码输出 为低电平有效。 增设了3个使能输入端SA， 。当SA ， 分别为H，L，L时，译码器才能正常译码（见功能表后8行）；否则，译码器不能实现译码，即不管译码输入A2，A1 A0为何值，8个译码输出 都输出高电平（见功能表前2行）。 9由功能表和逻辑图可写出74138译码输出的逻

5、辑表达式为（考虑使能条件为SA = H， （2）基本应用74138的基本用途：以三位二进制数作为译码输入，以 作为译码输出，接法如图3-3-6所示。注意：为使其进入“使能”状态，以实现正常译码，“使能”输入端SA， 应输入1，0，0； 10此外，译码输出端为低电平有效 在任一组译码输入B2，B1，B0下，8个译码输出W0W7中，总是1个低，7个高。 图3-3-6 74138的基本应用 11（3）扩展应用使用译码器时常会遇到输入端太少，不能满足使用要求的情况，这时可以把几片有使能端的译码器连接成输入端较多的译码器。例如用两片74138可扩展成4线-16线译码器。见图3-3-7所示。图中，将片0的

6、SA接“1”电位，把片0的 和片1的SA相连，作为第四个变量D的输入端，把片0的 和片1的 相连作为4线-16线译码器的使能端，其工作原理如下：12 图3-3-7 74138的扩展应用当 ，若D = 0时，片0处于工作状态， 而片1因SA = 0，处于禁止状态，片1的 为“1”； 中有一个为“0”（取决于输入ABC的状态），13 图3-3-7 74138的扩展应用当 ，且D = 1时，因片0的 ，片0处于禁止状态。片0的 为“1”； 片1工作，输出 中有一个为“0”（取决于输入ABC的状态），这样片0，片1实现了4线-16线译码。 14（4）实现逻辑函数利用74138和与非门，可实现逻辑函数。

7、例3-5 用74138实现逻辑函数 解：用填卡诺图的办法可得到函数Y 的卡诺图，如图3-3-8(a)所示，图3-3-8 用74138实现逻辑函数 实际上也就得到了函数的真值表，根据卡诺图或真值表，可写出函数Y的最小项表达式： 15图3-3-8 用74138实现逻辑函数 根据最小项表达式，将一片74138和一个与非门作如图3-3-8(b)所示的连接，便实现了该函数。当ABC = 010时，因 为L而使Y 得1；当ABC = 110时，因 为L而使Y 得1；当ABC = 111时，因 为L而使Y 得1；16图3-3-8 用74138实现逻辑函数 在A，B，C的其他取值组合下，与非门的输入（ ）为全

8、H，因而输出Y为0，这就满足了该函数的要求 。十进制译码器的原理与二进制译码器的原理类似，其典型例子是BCD码输入的4线 10线译码器7442。 173. 数码显示器和译码驱动电路 在数字测量仪器和数字系统中，常常需要将数字或字符直观地显示出来，这既是为了供人们直接读取测量和运算的结果，也是为了监视数字系统的工作情况，数字显示电路是许多数字设备中不可缺少的组成部分。在数字电路中，数字量都是以一定的代码形式出现的，所以，数字显示电路通常包含译码驱动电路和数码显示器等组成部分。数码显示器是用来显示数字、文字或符号的器件，目前已有很多种不同类型的产品，正朝着小型、多位、平面化方向发展。 18按发光物

9、质的不同，数码显示器主要分为四类：（1）半导体显示器，亦称发光二极管显示器；（2）荧光数字显示器，如荧光数码管、场致发光数字板等；（3）液体数字显示器，如液晶显示器、电泳显示器等；（4）气体放电显示器，如辉光数码管、等离子体显示板等。 19数码的显示方式一般有三种：（1）字形重叠形：它是将不同字符的电极重叠起来，要显示某字符，只需使相应的电极发亮即可。（2）点阵形：它由一些按一定规律排列的可发光的点阵组成，利用光点的不同组合便可显示不同的数码。（3）分段式：数码是由分布在同一平面上的若干段发光的笔划组成。数字显示目前以分段式居领先地位，并展现着广阔的发展用途。20常用的半导体数码管、液晶显示器

10、及其BCD 七段显示译码器。4. 半导体数码管半导体数码管是分段式半导体显示器件，其基本结构为PN结，一些特殊半导体材料作成的PN结具有这样的性质：当外加正向偏压时，P区的多数载流子空穴流向N区，N区的多数载流子电子流向P区，而少数载流子注入PN结与多数载流子复合，在这个过程中会发出一定波长的光束。21由于磷砷化镓发光二极管的制造工艺较简单，发光效率又较高，目前用得较多。实际上，单个PN结封装而成的产品就是发光二极管，而多个PN结组成分段式，其产品就是半导体数码管。 22例如BS201A就是一种七段共阴极半导体数码管（还带有一个小数点），其符号及原理图如图3-3-9所示。 图3-3-9 半导体

11、数码管BS201A 23半导体数码管的优点：工作电压低（1.53V）、体积小、可靠性高、寿命长（1000h）、响应速度高（1100ns）、颜色多样（红、绿等）、亮度较高；缺点：工作电流大（一般为十毫安左右）。半导体发光二极管在数字装置中作指示用，也可作快速光源。半导体数码管目前主要用于电子计算机和数字仪表的显示部分中。 5. 液晶显示器液晶是一种既具有液体的流动性又具有光学特性的有机化合物。它的透明度和呈现的颜色受外加电场的影响，利用这一特点可作成字符显示器。 24在没有外加电场的情况下，液晶分子按一定取向整齐地排列着，这时液晶为透明状态，射入的光线大部分由反射电极反射回来，液晶体显示白色。在

12、电极上加上电压后，液晶分子因电离而产生正离子，这些正离子在电场作用下运动并碰撞其它液晶分子，破坏了液晶分子的整齐排列，使液晶呈现浑浊状态。这时射入的光线散射后仅有少量反射回来，故显示暗灰色。这种现象称为动态散射效应。外加电场消失后，液晶又恢复到整齐排列的状态。如果将七段透明的电极排列成 8 字形，那么只要选择不同的电极组合并加以电压，便能显示出各种字符来。 25液晶显示器的优点：功耗极小（每平方厘米的功耗在1W以下），工作电压低（约为25V），显示清晰，体积小，重量轻，寿命较长，价格较低。因此，液晶显示器在电子表以及各种小型、便携式仪器、仪表中得到广泛的应用。缺点：亮度低，响应速度慢（1020

13、0ms），限制了它在快速系统中的应用。6. BCD 七段显示译码器荧光数码管和半导体数码管都采用了分段（一般是七段）显示方式，在工作时都需要分段式译码驱动电路相配合。 26显示译码器二-十进制编码显示译码器显示器件在数字系统中，常常需要将运算结果用人们习惯的十进制显示出来，这就要用到显示译码器。显示器件：常用的是七段显示器件。bcdefga27abcdfga 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：28配合半导体数码管BS201A工作的4线 7线译码器/驱动器7448 （1）7448的逻辑功能7448的逻辑符

14、号如图3-3-10所示，其功能如表3-3-7， 图3-3-10 4线-7线译码器/驱动 器7448逻辑符号 它的基本输入信号是四位二进制数（也可以是8421BCD码）A3，A2，A1，A0，基本输出端有7个：Ya，Yb，Yc，Yd，Ye，Yf，Yg。29用7448驱动BS201A的基本接法如图3-3-11(a)所示。当B3B2B1B0 输入00001111这16种不同信号时，相应的显示字形如图3-3-11(b)所示。 图3-3-11 7448驱动BS201A30在7448中，除了上述基本输入端和基本输出端外，还有几个辅助输入、输出端：（1）灯测试输入 （2）灭零输入 （3）灭灯输入/灭零输出

15、这个端钮比较特殊，它既可作输入用，也可作输出用。接线时务必防止将+5V直接与ag段输入短接，否则会烧毁PN结，用7448的输出YaYg驱动BS201A的段输入则没有这种危险，这是因为YaYg为集电极开路输出结构，并已有上拉电阻2k。 314线-7线译码器/驱动器7448功能表H H H H H H HHL 灯测试L L L L L L LL(输出)H L L L L L灭零L L L L L L LL(输入） 灭灯L L L L L L LHH H H H H15L L L H H H HHH H H H L14H L L H L H HHH H H L H13L H L L L H HHH

16、H H L L12L L H H L L HHH H L H H11L L L H H L HHH H L H L10H H H L L H HHH H L L H9H H H H H H HHH H L L L8H H H L L L LHH L H H H7L L H H H H HHH L H H L6H L H H L H HHH L H L H5L H H L L H HHH L H L L4H H H H L L HHH L L H H3H H L H H L HHH L L H L2L H H L L L LHH L L L H1H H H H H H LHH H L L L L

17、0Ya Yb Yc Yd Ye Yf Yg A3 A2 A1 A0 输 出 输 入十进制或功能32表中，根据显示的字形，点亮某一段时，该段为高电平；不亮时，该段为低电平。然后用卡诺图化简，采用“合并0然后求反”的化简方法将YaYg化简，得到 3334BCD 七段显示译码器7448的逻辑图35从功能表可看出，借助这些辅助输入、输出端，7448有如下辅助功能：（1）灭灯功能只要将 端作输入用，并输入L，则不论 ，A3，A2，A1，A0各输入什么，ag各段均灭（见功能表倒数第3行），这一功能可用来控制整体不显示。（2）灯测试功能在 端不输入低电平的前提下，如果 端输入L，则不管 ，A3，A2，A1，A0各输入什么，ag各段均亮（见功能表最后一行）。36这一功能可用来对数码管进行初步检验 各段是否都亮。（3）灭零功能这里，有两个先决条件： 端不输入低电平； 输入高电平；在满足这两个条件的前提下： 如果 ，则在A3，A2，A1，A0的所有输入组合下，仍然都是正常显示。 37 如果 ，则当A3A2A1A0 0000时仍正常显示；当A3A2A1A0 = 0000时，不再显示0的字形，而是各段全灭，与此同时（且仅在此时），（ 作输出用）输出低电平（这里因为 灭零功能集中体现在功能表的倒数第二行。（2）7448灭零功能的应用将 配合使用，可以实现多位数码