第7讲编码器与译码器

第7讲编码器与译码器第一页，共53页。7-1编码器如：8421BCD码中用1000表示数字8如：ASCII码中用1000001表示字母A等用编码可以解决此问题。

用一定位数的二进制数(又称为二进制数代码)来表示0~9十进制数码、字母、符号等信息称为编码。

数字系统只能识别0和1，怎样才能表示更多的数码、符号、字母呢？第二页，共53页。编码器：具有编码功能的逻辑电路。编码器的逻辑功能：能将每一组输入信息变换为相应二进制的代码输出。如4线-2线编码器：将输入的4个状态分别编成4个2位二进制数码输出；如8线-3线编码器：将输入的8个状态分别编成8个3位二进制数码输出；如BCD编码器：将10个输入分别编成10个4位8421BCD码输出。第三页，共53页。编码器的分类：输入二进制编码器—输入2n个信号，输出n位代码二～十进制编码器—10个信号输入，BCD码输出功能普通编码器—输入间有约束优先编码器—按优先级别高低编码第四页，共53页。7.1.1二进制编码器用n位二进制表示个输入的编码电路。输入：输出：000-111I0I7Y0Y1Y2编码过程：如对I0

进行编码，就是使I0

有效而其它输入无效，此时输出有一组代码相对应。第五页，共53页。

有两种方式：一是I0加高电平而其它输入加低电平，这称为输入高电平有效；另一种为输入低电平有效.输入：输出：I0I7Y0Y1Y2

这种编码器有一个特点：任何时刻只允许一个输入有效，不允许同时出现两个或两个以上的输入有效，因而其输入是一组有约束(互相排斥)的变量。第六页，共53页。输入输出I0I1

I2

I3I4I5I6I7Y2Y1Y01000000001000000001000000001000000001000000001000000001000000001000001010011100101110111如：3位二进制编码器真值表：第七页，共53页。

因为任何时刻I0~I7当中仅有一个取值为1，利用这个约束条件将上式化简，得到第八页，共53页。等效真值表1第九页，共53页。逻辑表达式逻辑图第十页，共53页。7.1.2二～十进制编码器输入输出I0I9Y0Y1Y2Y3注意它与4位二进制编码器的区别。第十一页，共53页。8421BCD码编码器等效真值表1第十二页，共53页。逻辑表达式逻辑图输入高电平有效时，第十三页，共53页。

上述两种编码器存在的问题：当多个输入编码信号同时有效时，输出将产生错误。

3位二进制编码器第十四页，共53页。7.1.3优先编码器

优先编码器常用于优先中断系统和键盘编码。与普通编码器不同，优先编码器允许多个输入信号同时有效，但它只按优先级别最高的有效输入信号编码，对级别较低的输入信号不予理睬。常用的MSI优先编码器有：8线—3线二进制编码器(如74LS148)。10线—4线8421BCD码优先编码器(如74LS147)；第十五页，共53页。1、集成8线—3线优先编码器74LS148第十六页，共53页。分清编码信号输入脚、代码输出脚和其它辅助信号脚；编码信号输入脚是低电平还是高电平有效？代码输出脚是原码还是反码输出？编码信号输入脚的优先级别？集成电路的基本逻辑功能？集成电路的其它辅助功能？这些可通过74LS148的真值表分析出。第十七页，共53页。74LS148的真值表

(集成电路技术手册给出）第十八页，共53页。基本逻辑功能：将8个输入分别编码成相应的3位二进制反码。其它辅助功能：（a）为输入使能端，低电平有效。只有当＝0时，编码器才处于工作状态；而当＝1时，无论各个输入接什么电平，输出均为高电平，编码器处于非工作状态。（b)为输出选通端，低电平有效。当＝0及输入均为高电平时，＝0。故的低电平实际上表示编码器处于工作状态，但此时“无编码信号输入”。YS通常接至低位芯片的S端。YS和S配合可以实现多级编码器之间的优先级别的控制。第十九页，共53页。(c)为输出扩展端，低电平有效。当编码器处于工作状态且“有编码信号输入”时，＝0。故的低电平实际上表示编码器处于工作状态，且“有编码信号输入”。综上所述，其输出有三种情况：＝1，＝1为非工作状态；

＝0，＝1为工作状态但无编码信号输入；

＝1，＝0为工作状态且有编码信号输入；第二十页，共53页。2、应用：(1)优先编码器74LS148的级联第二十一页，共53页。

上图所示为利用74LS148编码器监视8个化学罐液面的报警编码电路。若8个化学罐中任何一个的液面超过预定高度时，其液面检测传感器便输出一个0电平到编码器的输入端。编码器输出3位二进制代码到微控制器。此时，微控制器仅需要3根输入线就可以监视八个独立的被测点。（2）微控制器报警编码电路SYEXYS第二十二页，共53页。3、集成10线-4线8421BCD码优先编码器第二十三页，共53页。74LS147编码器真值表输入输出111111111××××××××0×××××××01××××××011×××××0111××××01111×××011111××0111111×011111110111111111111011001111000100110101011110011011110ABCDIIIIIIIII

987654321第二十四页，共53页。译码：把具有特定含义的二进制代码“翻译”成数字或字符的过程称为。实现译码操作的电路称为译码器。

常用的译码器有:二进制译码器、二－十进制译码器、显示译码器三类。7-2译码器第二十五页，共53页。7.2.1二进制译码器输入端为n个(即n位二进制码)，输出端为2n个的译码器。如：n＝3时：特点：对应于输入代码的每一种状态，2n个输出中只有一个为1（或为0），其余全为0（或为1）。输入：000-111输出Y0Y7A1A0A2第二十六页，共53页。1、3位二进制译码器输入：3位二进制代码;输出：8个互斥的信号,它是通过输出端的逻辑高电平来识别不同的输入代码的，这称为“输出高电平有效”。第二十七页，共53页。逻辑表达式第二十八页，共53页。逻辑图第二十九页，共53页。2、集成二进制译码器74LS138又称“3线－8线”译码器。74LS138封装图第三十页，共53页。真值表输出：低电平有效第三十一页，共53页。A2、A1、A0为二进制译码输入端，为译码输出端（低电平有效），S1、、为选通控制端。当S1＝1、时，译码器处于工作状态；当S1＝0、时，译码器处于禁止状态。当S1＝1、，各输出端的逻辑表达式：第三十二页，共53页。7.2.2二－十进制（8421BCD码)

译码器将输入的4位BCD码翻译成10个十进制数字信号的电路，称为二－十进制译码器。由于二－十进制译码器有4个输入端，10个输出端，所以又称为4线－10线译码器。输入A1A0A2A3输出Y0Y9第三十三页，共53页。集成译码器74LS42引脚图及逻辑符号第三十四页，共53页。

数字输入输出A3A2A1A0012345678900000001001000110100010101100111100010010111111111101111111111011111111110111111111101111111111011111111110111111111101111111111011111111110伪码10101011110011011110111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111174LS42译码器功能表Y0

Y1

Y2

Y3

Y4

Y5

Y6

Y7Y8Y9

由功能表可知，该译码器有4个输入端A3A2A1A0，并且按8421BCD编码输入数据。第三十五页，共53页。7.2.3显示译码器1、七段数码显示管它是将七个PN结（采用磷砷化镓制成，当外加正向电压时能发光）封装成一体的LED显示器件。第三十六页，共53页。显示译码器：用来驱动各种显示器件，从而将二进制代码表示的数字、符号用人们习惯的形式直观地显示出来的电路。用来驱动前述七段数码显示管的译码器称为七段显示译码器。2、显示译码器问题：如何用七段数码管将BCD码所表示的数显示出来？如：0011。0011abcdefg

显示译码器输入输出：第三十七页，共53页。七段显示译码器有两种：（1）输出为低电平有效，和共阳极数码管搭配,如：74LS47；（2）输出为高电平有效，和共阴极数码管搭配,如：74LS48，CD4511(CMOS器件，其高电平输出电流较大）；

显示译码器abcdefg输入BCD码：0000－1001第三十八页，共53页。共阳极共阴极YaA3A2A1A0+VCC+VCC显示译码器共阳YbYcYdYeYfYg00000000001YaA3A2A1A0+VCC显示译码器共阴YbYcYdYeYfYg00001111110显示器不同译码电路也不同共阳极显示器共阴极显示器第三十九页，共53页。2、集成显示译码器74LS48引脚排列图第四十页，共53页。功能表第四十一页，共53页。1、译码器的功能扩展例：试用74LS138实现4线~16线译码器。7.2.4中规模译码器的应用第四十二页，共53页。由于译码器输出的是2n个最小项，而任一逻辑函数总能表示成最小项之和的形式，因此，辅以适当的SSI门，即可以实现任何组合逻辑函数。中规模组件都是为了实现专门的逻辑功能而设计，但是通过适当的连接，可以实现一般的逻辑功能。用中规模组件设计逻辑电路，可以减少连线、提高可靠性。2、

用74LS138译码器的实现逻辑函数第四十三页，共53页。~3线–8线译码器的~

含三变量函数的全部最小项。Y0Y7基于这一点用该器件能够方便地实现三变量或两变量逻辑函数。用74LS138译码器实现逻辑函数...当控制端如图接法时第四十四页，共53页。用一片74LS138实现函数首先将函数式变换为最小项之和的