电子技术基础项目化教程课件 项目七 组合逻辑电路的设计 7.2.5 常用组合电路-译码器

7.2相关知识7.2.5常用组合电路译码器下页上页首页2.译码器

译码是编码的逆过程，在编码时，每一种二进制代码，都赋予了特定的含义，即都表示了一个确定的信号或者对象。把代码状态的特定含义“翻译”出来的过程叫做译码，实现译码操作的电路称为译码器。或者说，译码器是可以将输入二进制代码的状态翻译成输出信号，以表示其原来含义的电路。根据需要，输出信号可以是脉冲，也可以是高电平或者低电平。按照功能的不同，一般把译码器分为三类：二进制译码器、二－十进制译码器和显示译码器。

下页上页首页（1）二进制译码器二进制译码器有n个输入端(即n位二进制码)，2n个输出线。常见的中规模集成译码器有2-4译码器、3-8译码器和4-16译码器。下面以图7－20为例介绍常用的74LS138二进制译码器。

图7－20二进制译码器74LS138根据图7－20所示逻辑图可写出各输出表达式：

当S=1时，根据上述表达式可得到真值表，如表7－8所示：

表7－874LS138集成3线-8线译码器真值表

由表7－8可以分析74LS138集成译码器的逻辑功能，有如下特点：1）其中A2～A0代表输入端，输入三位二进制代码且高电平为有效输入信号。2）

代表8个输出端，分别表示十进制8个数字信号7～0，低电平为有效输出信号，也被称为反码形式输出数字信号。3）S1、

、

为使能端，当S1=1，+＝0时，译码器才能进行译码；否则，译码器停止译码。

下页上页首页4）二进制译码器的应用很广，典型的应用有以下几种：

①实现存储系统的地址译码；

②实现逻辑函数；

③带使能端的译码器可用作数据分配器或脉冲分配器。

（2）二-十进制译码器

二-十进制译码器是用于同一个数据的不同代码之间的相互变换，又被称为码制变换译码器。例如，将8421BCD码转换为十进制码或将余3码转换为格雷码的译码器等。

74LS42是4-10线译码器典型代表，它的功能是将8421BCD码译为十个对象，见图7－21所示。

图7－21二-十进制译码器74LS42下页上页首页由图7－21写出各输出端表达式：

A3A2A1A000000111111111000110111111110010110111111100111110111111010011110111110101111110111101101111110111011111111110111000111111110110011111111110

根据上述表达式可得74LS42真值表，如表7－9所示。表7－9二—十进制译码器74LS42的真值表下页上页首页其原理与74LS138译码器类同，只不过它有四个输入端，十个输出端，输入端的4位输入代码共有0000-1111十六种状态组合，当输入A3A2A1A0=“0000”时，只有Y0=“0”，其余均为1，即Y0输出低电平，它对应十进制数0，当A3A2A1A0=“0001”时，Y1=“0”时，其余均为1，它对于十进制数1，其余依此类推。其中有1010-1111六个没有与其对应的输出端，当输入端A3A2A1A0的状态一旦为“1010”～“1111”，这6种状态中任何一种时，Y0～Y9的所有输出均为“1”，说明这六种代码对电路无效，我们称它为“伪码”当伪码输入时，十个输出端均为“1”即输出为无效状态。

下页上页首页（3）显示译码器

显示译码器是由显示器件和译码驱动器组成，它在数字系统中应用得非常广泛。1）LED显示器件数字显示器是用来显示数字、文字和符号的器件，常用的有半导体发光显示器（LED）、荧光数码管，这里介绍LED显示器，LED显示器是一种由七个发光二极管封装而成，有共阴极和共阳极两种接法，图7－22（a）是LED显示器的外型图，图7－22（b）为共阴极接法，图7－22（c）为共阳极接法，通过LED显示器的不同发光段进行组合，就可以显示0～9十进制数字信号。下页上页首页图7－22LED显示器

下页上页首页采用共阴极LED显示器件时，应将高电平接至显示器各段LED的阳极；采用共阳极LED显示器件时，应将低电平接至显示器各段LED的阴极。LED显示器件采用共阴极连接方式，常选用74LS48作为7段发光二极管译码驱动器，见图7－23所示。可知其有4个输入A3、A2、A1、A0

采用8421码，根据数码管的显示原理，可列出如表7－10所示的真值表。

图7－234线－七段译码驱动器74LS48输入输出显示十进制A3A2A1A0abcdefg000011111100000101100001001011011012001111110013010001100114010110110115011010111116011111100007100011111118100111110119表7－107段数码译码器显示器的真值表下页上页首页输出a～g是驱动7段数码管相应显示段的信号，由于驱动共阴极数码管，故应为高电平有效，即高电平时显示极数码管亮。如果设计驱动共阳极的7段发光二极管的二—十进制译码器，则输出状态与之相反。74LS48输出高电平有效，内部有上拉电阻，可以直接驱动共阴极的发光二极管或灯缓冲器。74LS48还有一些辅助控制端，是灯测试输入端，用来检测显示管是否正常工作，如烧坏、管座接触不良等。当时，不论输入何种数码，显示管各段应全亮，否则说明显示管有故障。正常运用时，

应处于高电平或悬空不接。

下页上页首页是灭零输入端，目的是把数据中不希望显示的零灭掉。当，时，输出端将灭掉高位或小数点后多余的零灭掉，使显示的数据简洁、醒目。灭零输出端，是控制低位灭零信号的，当时，将此信号作用于低位的，如低位为0时，亦将灭零。反之，若，说明本位处于显示状态，不允许低位灭零。根据所显示的十进制数字0－9的字形，可以列出四个输入A3A2A1A0和七段输出a-g间的真值表，如表2－7所示。由于74LS48驱动共引数码管，各显示断a-g为高电平时二极管导通发光。对于二进制代码1010－1111译码显示五个不正常的符号，或完全不发光，以表示输入错误的BCD码，因而该译码器具有识别伪码的能力。3）LED七段显示器

显示译码器由译码驱动器和数码管两部分构成，电路如图7－24所示。图7－24LED七段显示器译码驱动电路图下页上页首页（4）译码器的应用1）用两片3-8译码器74LS138构成一个4-16译码器。

图7－25用两片3-8译码器74LS138构成一个4-16译码器下页上页首页图7－25中图中D＝0时，74LS138（低位）工作而74LS138（高位）不工作；D=1时，情况刚好相反。对应到输出，74LS138（低位）输出为Y0～Y7，74138(高位)输出为Y8～Y15，从而实现了4线-16线的译码器。

下页上页首页2）用3-8译码器74LS138和门电路设计组合逻辑电路用译码器加上门电路的方法，来实现较复杂的组合逻辑电路的设计，简单方便。对于译码器的选用变量译码器和码制变换译码器居多，74LS138和74LS42是常用的译码器。对于门电路的选择以与非门和或非门居多，用译码器设计组合逻辑电路的方法和用门电路实现步骤相似，下面举例介绍其设计步骤。

下页上页首页例7－7某工厂有A、B、C三台设备，A、B的功率均为10KW，C的功率为20KW，这些设备由和两台发电机供电，两台发电机的最大输出功率分别为10KW和30KW，要求设计一个逻辑电路以最节约能源的方式启、停发电机，来控制三台设备的运转、停止。（要求用译码器和与非门实现）下页上页首页解：①分析命题，确定逻辑变量，进行逻辑赋值。三台设备应为输入变量，分别用A2A1A0表示A、B、C三台设备，当设备运转时用1表示，否则用0表示。两台发电机为输出变量，用Y1表示30KW的发电机，用Y2表示10KW发电机，当发电机启动时用1表示，否则用0表示。②根据题意列出真值表，见表7－11所示。

下页上页首页A2A1A0Y2Y10000000101010100110110010101011100111111

③根据真值表写出逻辑表达式。

表7－11下页上页首页

④转换成与非表达式，与74LS138输