第第 44 章章 编码器与译码编码器与译码器器

Coder and DecoderCoder and Decoder

⑴⑴

⑷⑷

⑵⑵

⑶⑶

丁 丙 乙 甲丁 丙 乙 甲

问题 :将 4个抢答器的输出信号编为二进制代码，设计一个简单的电路实现此功能——这个过程就是编码。

FF00 =A =A33+A+A11

FF11 =A =A33+A+A22

一、编码器一、编码器

AA3 3 AA22 A A11 AA00

0 0 0 10 0 0 1

0 0 1 00 0 1 0

0 1 0 00 1 0 0

1 0 0 01 0 0 0

FF11 FF00

0 00 0

0 10 1

1 01 0

1 11 1

输 入输 入 输出输出

4-2 线编码器

4( =24( =222)) 种情况，需种情况，需 22 位二进制码就能将所有情况表示；位二进制码就能将所有情况表示；

22nn 种情况，只需要种情况，只需要 nn 位二进制码就能完全表示！位二进制码就能完全表示！

2n ≥m

8 8 ( =2( =233)) 种情况，需种情况，需 33 位二进制码就能将所有情况表示；位二进制码就能将所有情况表示；

16 16 ( =2( =244)) 种情况，需种情况，需 44 位二进制码就能将所有情况表示；位二进制码就能将所有情况表示；

7 种情况需几位二进制码表示？ 9 种呢？

◆ ◆ 用用 nn 位二进制代码对位二进制代码对 22nn 个信号进行编码的电路就是个信号进行编码的电路就是二进制编码器二进制编码器。。

74LS14874LS148 是是 8-38-3 线优先编码器线优先编码器

表表 4.10 74LS1484.10 74LS148编码器功能表编码器功能表

1 11 00 10 10 10 10 10 10 10 1

1 1 11 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1

1 X X X X X X X X0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 X X X X X X X0 1 0 X X X X X X 0 1 1 0 X X X X X 0 1 1 1 0 X X X X 0 1 1 1 1 0 X X X 0 1 1 1 1 1 0 X X 0 1 1 1 1 1 1 0 X 0 1 1 1 1 1 1 1 0

GS EO Y2Y1Y0EI I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I0

输 出 输 入

74LS14874LS148 逻辑符号逻辑符号

1. 1. 二进制编码器二进制编码器

图图 4.144.14 所示为利用所示为利用 74L74LS148S148 编码器监视编码器监视 88 个化学罐个化学罐液面的报警编码电路。若液面的报警编码电路。若 88个化学罐中任何一个的液面个化学罐中任何一个的液面超过预定高度时，其液面检超过预定高度时，其液面检测传感器便输出一个测传感器便输出一个 00 电平电平到编码器的输入端。编码器到编码器的输入端。编码器输出输出 33 位二进制代码到微控位二进制代码到微控制器。此时，微控制器仅需制器。此时，微控制器仅需要要 33 根输入线就可以监视八根输入线就可以监视八个独立的被测点。个独立的被测点。

微控制器报警编码电路微控制器报警编码电路

★★74LS148 74LS148 8-38-3 线优先编码器线优先编码器 应用应用 11

★★74LS148 74LS148 8-38-3 线优先编码器线优先编码器 应用应用 22用编码器构成用编码器构成 A/DA/D 转换器转换器

图图 4.154.15 为为 74LS14874LS148构成的构成的 A/DA/D 转换器。这转换器。这个电路主要由比较器、个电路主要由比较器、寄存器和编码器寄存器和编码器 33 部分部分组成。组成。 输入信号输入信号 (( 模拟电压模拟电压 )) ，，同时加到同时加到 77 个比较器的反个比较器的反相端，基准电源经串联电相端，基准电源经串联电阻分压为阻分压为 88 级，量化单位级，量化单位qq==UURR ／／ 77 ，各基准电压，各基准电压分别加到比较器的同相端。分别加到比较器的同相端。 这里寄存器这里寄存器 74LS37374LS373由由 88 个个 DD 触发器构成。触发器构成。它的作用是把比较器输它的作用是把比较器输出的信号经寄存器缓冲。出的信号经寄存器缓冲。

2. 2. 二—十进制编码器二—十进制编码器 将十进制数的将十进制数的 0~90~9 编成二进制代码的电路 编成二进制代码的电路 (8421BCD(8421BCD 码编码器码编码器 Binary CBinary Coded Decimal)oded Decimal) 。。 如 如 :: 实训实训 44 中采用的中采用的 74LS14774LS147 优先编码器优先编码器 ..

74LS14774LS147 优先编码器功能表优先编码器功能表

1 1 1 10 1 1 00 1 1 1 1 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 1 1 1 0 01 1 0 11 1 1 0

1 1 1 1 1 1 1 1 10 X X X X X X X X1 0 X X X X X X X1 1 0 X X X X X X1 1 1 0 X X X X X1 1 1 1 0 X X X X 1 1 1 1 1 0 X X X 1 1 1 1 1 1 0 X X1 1 1 1 1 1 1 0 X1 1 1 1 1 1 1 1 0

D C B AI9 I8 I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1

输 出 输 入74LS14774LS147 编码器的逻辑符号 编码器的逻辑符号

◆ ◆ 例：例：一个简单的两位二进制代码的译码器。一个简单的两位二进制代码的译码器。

输入是一组两位二进制代码输入是一组两位二进制代码 ABAB ，输出是与代码状态相对应，输出是与代码状态相对应的的 44 个信号个信号 YY33YY22YY11YY00 。。

输 入 输 出

A B Y3 Y2 Y1 Y0

0 00 11 01 1

0 0 0 10 0 1 00 1 0 01 0 0 0

表表 4.12 4.12 译码器的真值表译码器的真值表

真值表与我们前面学过的什么很相似？真值表与我们前面学过的什么很相似？你发现了吗？你发现了吗？

二、译码器二、译码器

1. 1. 二进制译码器二进制译码器 二进制译码器是把二进制代码的所有组合状态都翻译出二进制译码器是把二进制代码的所有组合状态都翻译出来的电路。如果输入信号有来的电路。如果输入信号有 n n 位二进制代码，输出信号为位二进制代码，输出信号为 mm 个，个， mm = 2 = 2nn 。。

● ● 74LS138——74LS138—— 二进制译码器。 二进制译码器。

321 SSS 、、

表表 4.13 74LS1384.13 74LS138译码器功能表译码器功能表

输 入 输 出

A2 A1 A0 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7

0 ×× 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0

× × ×× × ×0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0

321 SSS

◆ ◆ 另有三个附加的控制端另有三个附加的控制端

74LS13874LS138 译码器的逻辑符号 译码器的逻辑符号

◆◆ 在在 SS11=1=1 ， ， =0=0 时，输出信号时，输出信号

才取决于输入信号才取决于输入信号 AA22 、、 AA11 、、

AA00 的组合。 的组合。

◆ ◆ 当当 SS11=0=0 时，无论其他输入信号时，无论其他输入信号是什么，输出都是高电平，即无效是什么，输出都是高电平，即无效信号。 信号。

◆ ◆ 为高电平时，输出也都是无效信号。 为高电平时，输出也都是无效信号。

32 SS

70 ~ YY

32 SS

三点说明：三点说明：

例：例：用两片用两片 3-83-8 线译码器线译码器 74LS13874LS138 构成构成 4-164-16 线译码器，电路如图线译码器，电路如图 4.74.7 所所示。示。

◆ ◆ 电路中，电路中，当当 DD=0=0 时时，片（，片（ 22 ）被禁止，片（）被禁止，片（ 11 ）工作，这时将）工作，这时将 DCBADCBA 的的

0000~0111 0000~0111 这 这 8 8 个代码译成片（个代码译成片（ 11 ） ） 8 8 个低电平信号输出。个低电平信号输出。

◆ ◆ 当当 DD=1=1 时时，片（，片（ 11 ）被禁止，片（）被禁止，片（ 22 ）工作，这时则将）工作，这时则将 DCBADCBA 的的

1000~1111 1000~1111 这 这 8 8 个代码译成片（个代码译成片（ 22 ） ） 8 8 个低电平信号输出。个低电平信号输出。

由此，由此，片（片（ 11 ）、（）、（ 22 ）便构成了）便构成了 4—164—16 线译码器。线译码器。

70 ~ YY

70 ~ YY

CBA

••D

例例 4.1 4.1 用全译码器实现逻辑函数用全译码器实现逻辑函数 ABCCBACBACBAf

解解 （ （ 11 ）全译码器的输出为输入变量的相应最小项之非，故先将逻辑函数式 ）全译码器的输出为输入变量的相应最小项之非，故先将逻辑函数式 f f 写成最写成最小项之反的形式。由摩根定理小项之反的形式。由摩根定理

ABCCBACBACBAf

（（ 22 ）） f f 有三个变量，因而选用三变量译码器。有三个变量，因而选用三变量译码器。（（ 33 ）变量）变量 CC 、、 BB 、、 A A 分别接三变量译码器的分别接三变量译码器的 CC 、、 BB 、、 A A 端，则上式变为：端，则上式变为：

7120 YYYY

图图 4.184.18 是用三变量译码器是用三变量译码器 74LS13874LS138 实现以上函数的逻辑图。实现以上函数的逻辑图。

图 4.18

★★74LS138 74LS138 3-83-8 译码器译码器 应用应用 1——1—— 实现逻辑函数实现逻辑函数

例如：要将输入信号序列例如：要将输入信号序列 00100100 00100100 分配到分配到 YY0 0 通道输出。通道输出。

在图中，如果在图中，如果 DD 输入的是时钟脉冲，则由地址码的状态将该时钟脉输入的是时钟脉冲，则由地址码的状态将该时钟脉冲分配到冲分配到 YY00~~YY77 的某一个输出端，从而构成时钟脉冲分配器。的某一个输出端，从而构成时钟脉冲分配器。

★★74LS138 74LS138 3-83-8 译码器译码器 应用应用 2——2—— 数据分配器或时钟分配器数据分配器或时钟分配器

译码器的应用译码器的应用 33

译码器作地址译码器译码器作地址译码器

图图 4.16 4.16 四输入变量译码器用于存储器的地址译码 四输入变量译码器用于存储器的地址译码 实现微机系统中存储器或输实现微机系统中存储器或输入入 // 输出接口芯片的地址译码是输出接口芯片的地址译码是译码器的一个典型用途。译码器的一个典型用途。

图图 4.164.16 所示是四输入变量所示是四输入变量译码器用于半导体只读存储器地译码器用于半导体只读存储器地址译码的一个实例。址译码的一个实例。

图中，译码器的输出用来图中，译码器的输出用来控制存储器的片选端控制存储器的片选端 ,, 而译码器而译码器的输出信号取决于高位地址码的输出信号取决于高位地址码 AA

55~~AA88 。。 AA55~~AA88 四位地址有四位地址有 1616 个个输出信号，利用这些输出信号从输出信号，利用这些输出信号从1616 片存储器中选用一片，再由片存储器中选用一片，再由低位地址码低位地址码 AA00~~AA44 从被选片中选从被选片中选中一个字，从而读出选中字的内中一个字，从而读出选中字的内容容。。

2. 2. 二—十进制译码器二—十进制译码器 将将 44 位二—十进制代码位二—十进制代码翻译成翻译成 11 位十进制数字的电位十进制数字的电路就是二—十进制译码器，路就是二—十进制译码器，又称为又称为 BCD—BCD— 十进制译码十进制译码器。 器。

数字

输 入 输 出A3A2A1A0

0123456789

0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 1

0 1 1 1 1 1 1 1 1 11 0 1 1 1 1 1 1 1 11 1 0 1 1 1 1 1 1 11 1 1 0 1 1 1 1 1 11 1 1 1 0 1 1 1 1 11 1 1 1 1 0 1 1 1 11 1 1 1 1 1 0 1 1 11 1 1 1 1 1 1 0 1 11 1 1 1 1 1 1 1 0 11 1 1 1 1 1 1 1 1 0

无效

1 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1

74LS4274LS42 译码器功能表译码器功能表

YY00 YY11 YY22 YY33 YY44 YY55 YY66 YY7 7 YY8 8 YY99

由功能表可知，该译码由功能表可知，该译码器有器有 44 个输入端个输入端 AA33AA22AA11AA00 ，，并且按并且按 8421BCD8421BCD 编码输入数编码输入数据。据。

它有它有 1010 个输出端，分别个输出端，分别与十进制数与十进制数 0~90~9 相对应，低相对应，低电平有效。对于某个电平有效。对于某个 8421BC8421BCDD 码的输入，相应的输出端码的输入，相应的输出端为低电平，其他输出端为高为低电平，其他输出端为高电平。当输入的二进制数超电平。当输入的二进制数超过过 BCDBCD 码时，所有输出端都码时，所有输出端都输出高电平，呈无效状态。输出高电平，呈无效状态。

74LS4274LS42 二—十进制译码器的逻辑图所示。二—十进制译码器的逻辑图所示。

（（ 11 ）七段显示译码器）七段显示译码器3. 3. 字符显示译码器字符显示译码器

七段 LED(Light Emitting Diode) 数码显示器的显示原理 :

c

a

b

de

f g

dp

a b

c d e

f g

GND

GND

dp 共阴极共阴极

a

R 8

bcdefgd

p

Vcc

Vcc

c d e

GND

dp

a

b

cd

e

f

dp

a b f gGND

R= 1K

5V直流电源

c

a

b

de

f g

dp

a b

c d e

f g

GND

GND

dp

c d e

GND

dp

a

b

cd

e

f

dp

a b f gGND

R= 1K

c

a

b

de

f g

dp

a b

c d e

f g

GND

GND

dp

5V直流电源

显示数字 11

R

5V直流电源

R

R

显示数字 22

g f a b

e d c dp

c

a

b

de

f g

dpc

a

b

de

f g

dp

a b

c d e

f g

GND

GND

dp

R

5V直流电源

R

R

R

显示数字 33

g f a b

e d c dp

c

a

b

de

f g

dpc

a

b

de

f g

dp

a b

c d e

f g

GND

GND

dp

00000000

11000000

◆ ◆

实训电路

实训电路

74LS14774LS147

二—十进制二—十进制 (8421)(8421)优先编码器 优先编码器

74LS4874LS48

与共阴极数码管配合使与共阴极数码管配合使用字符显示译码器 用字符显示译码器

七段显示器七段显示器

实验中用的型号实验中用的型号为为 WT5101BSDWT5101BSD是共阴极数码管是共阴极数码管由由 74LS4874LS48 驱动 驱动

（（ 44 ）） LCDLCD显示电路显示电路 LCDLCD 液晶显示器是当今功耗最低的一液晶显示器是当今功耗最低的一种显示器，因而特别适合于袖珍显示器、低种显示器，因而特别适合于袖珍显示器、低功耗便携式计算机、仪器仪表等的应用。功耗便携式计算机、仪器仪表等的应用。

图 4.13 一位七段 LCD显示器驱动电路的逻辑图 图中信号图中信号 AA~~GG 是七段译码器输出是七段译码器输出

的每段信号电平。显示驱动信号的每段信号电平。显示驱动信号 DDfifi

一般为一般为 50Hz~100Hz50Hz~100Hz （数字钟、表往（数字钟、表往往是往是 32Hz32Hz 或或 64Hz64Hz ）的脉冲信号。该）的脉冲信号。该信号同时加到液晶显示器的公共电极。信号同时加到液晶显示器的公共电极。在译码器内部异或门的作用下，送到在译码器内部异或门的作用下，送到液晶显示器信号电极上的驱动信号液晶显示器信号电极上的驱动信号 a~a~gg 是信号是信号 DDfifi 分别与段信号分别与段信号 A~GA~G 的异的异或信号。要显示的字段上所加的峰峰或信号。要显示的字段上所加的峰峰值电压为电源电压的两倍。值电压为电源电压的两倍。

由图可见，送到液晶显由图可见，送到液晶显示段上的显示信号为脉冲信示段上的显示信号为脉冲信号，因此液晶显示段的发亮号，因此液晶显示段的发亮是一个连续脉冲式发亮过程。是一个连续脉冲式发亮过程。由于此脉冲频率较快，视觉由于此脉冲频率较快，视觉上感到是一直在发亮，这是上感到是一直在发亮，这是LCDLCD 的特点。的特点。

作 业作 业

P 99

4.4

6