第7讲编码器与译码器PPT课件
课题十四 编码器与译码器
课题十四编码器与译码器
教师授课教案
课程名称:数字电子技术 20 05 年至20 06年第 1 学期第次课
授课教师:20 年月日
之间满足m ≤2n
举例应用:用两片74LS148扩展为16—4线优先编
图4.6
注意强调数码管的共阴和共阳极连接的区别,以及它们和显示译码器的连接使用。
编码器和译码器教案
编码器和译码器
教学目标:
1、理解编码器、译码器、显示器的电路结构和工作原理;
2、掌握组合逻辑电路的分析方法;
教学重点:
编码器、译码器、显示器的功能和正确使用
教学难点:
编码器、译码器的工作原理分析
教学过程:
一、复习
各种进制之间的转换
二、新授课
基础知识
基本组合逻辑电路
在实际生产和日常生活中所遇到的逻辑问题无穷无尽,解决这些问题相应的数字电路也不可胜数,但若按电路逻辑功能分类,数字电路可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。组合逻辑电路在任一时刻的输出仅取决于该时刻电路的输入,而与电路过去的输入状态无关;时序逻辑电路在任一时刻的输出不仅取决于该时刻电路的输入,而且还取决于电路原来的状态,或者说与电路过去的输入及输出也有关系。本任务涉及的是组合逻辑电路,时序逻辑电路将在后续任务中学习。组合逻辑电路应用十分广泛,常见的基本组合逻辑电路有编码器、译码器、数据选择器、数据分配器和加法器等。
㈠编码器
在二进制运算系统中,每一位二进制数只有0和1两个数码,只能表达两个不同的信号或信息。如果要用二进制数码表示更多的信号,就必须采用多位二进制数,并按照一定的规律进行编排。把若干个0和1按一定的规律编排在一起,组成不同的代码,并且赋予每个代码以固定的含意,这就叫做编码。
例如,可以用三位二进制数的八组编码表示十进制数的0~7,把十进制数的0编成二进制数码000,把十进制数的1编成二进制数码001,……,把十进制数7编成二进制数码111。这样,每组二进制数码都被赋予了十进制数0~7的固定含意。能完成上述编码功能的逻辑电路称为编码器。
3.3编码器和译码器
3线-8线译码器
Y
0
Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y
6
Y
7
高低电平信号
3—8译码器74LS138
&
S1 1 S2 S3
A0
A1 A2
&
S
&
&
· ·····
······· &
1
1
&
1
1
&
1
1
·············
S=1时
Y0 Y0 A2 A1A0 m0 Y1 Y1 A2 A1A0 m1
YEX Y2 Y1 Y0
A6
A4
A2 A0
A7 A5
A3 A1
I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I0 S 74LS148(2) YS
YEX Y2 Y1 Y0
1
Z3
&
Z2
&
Z1
&
Z0
二-十进制优先编码器74LS147
它将I 0 I 910个输入信号分别编成10个8421BCD代码, 其中I 9的优先权最高,I 0的优先权最低。 输入输出均是低电平有效。
&
&
Y2(A,B,C) Y0 Y1 Y2 Y3
Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 74LS138
译码器和编码器
2
1
7.1.3 多路选择器和多路分配器 功能:完成对多路数据的选择与分配、在公共传输线上实现多路 功能:完成对多路数据的选择与分配、 数据的分时传送。 数据的分时传送。
1、多路选择器 、 多路选择器又称数据选择器或多路开关,常用MUX表示。 多路选择器又称数据选择器或多路开关,常用 表示。 表示 输入和输出的关系是一种 多对一 的关系
7.2 常用中规模时序逻辑电路 典型的时序逻辑电路是计数器和寄存器 1、计数器 、 计数器——用以统计输入脉冲CP个数的电路。 计数器 用以统计输入脉冲CP个数的电路。 用以统计输入脉冲CP个数的电路 计数器的分类: 计数器的分类: (1)按计数进制可分为二进制计数器和非二进制计数 非二进制计数器中最典型的是十进制计数器。 器。非二进制计数器中最典型的是十进制计数器。 (2)按数字的增减趋势可分为加法计数器、减法计数 按数字的增减趋势可分为加法计数器、 器和可逆计数器。 器和可逆计数器。 (3)按计数器中触发器翻转是否与计数脉冲同步分为 同步计数器和异步计数器。 同步计数器和异步计数器。
7.1.2 译码器和编码器
编码器:对输入信号按一定规律进行编排 使每组输出代码具 编码器 对输入信号按一定规律进行编排,使每组输出代码具 对输入信号按一定规律进行编排 有一特定的含义. 有一特定的含义 译码器:对具有特定含义的输入代码进行“翻译” 将其转换 译码器 对具有特定含义的输入代码进行“翻译”,将其转换 对具有特定含义的输入代码进行 成相应的输出信号. 成相应的输出信号 1、译码器 、 常见译码器:二进制译码器、 十进制译码器和数字显示译 常见译码器 二进制译码器、二-十进制译码器和数字显示译 二进制译码器 码器。 码器。 二进制译码器有 二进制译码器有n 个输入 如:74ls138、T4138等 、 等 P 219 图7.7是T4138 的逻辑电路图 是 2n个输出函数(对应于 i) 个输出函数(对应于m
通信原理第7版第7章PPT课件(樊昌信版)
实验一:数字基带信号传输实验
01
实验步骤
02
1. 生成数字基带信号,可以采用随机二进制序列或特定数据序
列。
2. 将数字基带信号通过信道进行传输,可以选择不同的信道类
03
型和参数。
实验一:数字基带信号传输实验
3. 在接收端对接收到的信号进行解调, 恢复出原始的数字基带信号。
4. 分析实验结果,包括误码率、信噪 比等指标。
载波同步的应用
在模拟通信系统和数字通信系统中都有广泛应用,如调频、调相、调幅等模拟调制方式,以及QAM、 PSK等数字调制方式。
位同步技术
位同步的定义
在数字通信系统中,使接收端能 够准确地识别出每个码元的起止 时刻,以便正确地进行解调。
位同步的方法
包括外同步法和自同步法。外同步 法通过专门的同步信道传送同步信 息;自同步法则利用数字信号本身 的特性来提取位同步信息,如曼彻 斯特编码、差分曼彻斯特编码等。
05
差错控制编码技术
线性分组码
编码原理
线性分组码是一种通过线性变换将信息序列转换为更长码字的编 码方式。
生成矩阵与校验矩阵
生成矩阵用于描述信息序列与码字之间的转换关系,而校验矩阵则 用于检测接收码字中的错误。
编码效率与纠错能力
线性分组码的编码效率较高,但纠错能力相对较弱,通常只能纠正 单个或少数几个错误。
编码器和译码器教案
编码器和译码器教案
一、教学目标
1.知识目标:
(1)了解编码器和译码器的概念和原理;
(2)掌握基本的编码器和译码器的实现方法;
(3)理解编码器和译码器在数字电路中的应用。
2.能力目标:
(1)能够使用编码器将多个输入信号转化为二进制代码;
(2)能够使用译码器将二进制代码转化为多个输出信号;
(3)能够设计简单的编码器和译码器电路。
3.情感目标:
(1)培养学生的实践动手能力;
(2)激发学生对数字电路的兴趣。
二、教学内容
1.编码器
(1)什么是编码器:编码器是一种将多个输入信号转化为相应的二进制代码输出的数字电路。
(2)编码器的分类:优先级编码器、十进制至二进制编码器等。
(3)编码器的原理:根据输入信号的不同,将其转化为相应的二进制代码。
2.译码器
(1)什么是译码器:译码器是一种将二进制代码转化为相应的多个输出信号的数字电路。
(2)译码器的分类:BCD-7段译码器、优先级译码器等。
(3)译码器的原理:根据输入的二进制代码,将其转化为相应的输出信号。
三、教学过程
1.导入新知识
通过提问的方式,引导学生思考编码器和译码器的用途和作用。
2.理论讲解
(1)编码器的原理和分类。
(2)译码器的原理和分类。
3.实例演示
(1)以4-2编码器和2-4译码器为例,通过实际电路图和真值表进行演示,让学生对编码器和译码器的实现原理有更直观的了解。
(2)通过实际电路图和真值表演示优先级编码器和BCD-7段译码器的实现原理。
4.实践操作
(1)由教师带领学生进行编码器和译码器的实践操作,学生根据教
师给出的真值表,设计相应的电路图。
编码器和译码器
优先级别从 I15 ~ I 0 递降
注:从16线-4线优先编码器的功能表和8线-3线优先编码器的功能表 的对照去理解。
译码器
译码是编码的逆过程。 译码:将表示特定意义信息的二进制代码翻译 出来。 译码器:实现译码功能的逻辑电路; 二进制译码原则: 用n位二进制代码可以表示2n 个信号,所以对n位代码译码时,应由2n ≥N来 确定译码信号位数N。
号,对N个信号编码时,应由2n≥N来确定编码位数n。
l 提问:101键盘编码需要几位二进制代码?
8 3
1.二进制编码器:用n位二进制代码对2n个信号 进行编码的电路。
3位二进制编码器(8-3编码器)
输
入
输出
输
I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 Y2 Y1 Y0
出入
100 00 0 00 0 00
位个
01 0 00 0 00 0 01
二互
001 00 0 00 0 10
进斥
制的
00 0 10 0 00 0 11
代信
00 0 01 0 00 1 00
来自百度文库
码号
00 0 00 1 00 1 01
输
00 0 00 0 10 1 10
00 0 00 0 01 1 11
Y2 I4 I5 I6 I7 I 4 I 5 I 6 I 7 Y1 I2 I3 I6 I7 I 2 I 3 I 6 I 7 Y0 I1 I3 I5 I7 I 1 I 3 I 5 I 7
第7章 差错控制编码
xk1 gx
x
k
2
g
x
Gx
x gx
gx
因此,一旦生成多项 式g(x)确定以后,该循环 码的生成矩阵就可以确定。
g
x
xr
a xr1 r 1
a1x
1
显然,上式不符合 G Ik Q 形式,所以
此生成矩阵不是典型形式。
利用循环码的特点来确定监督矩阵H:
由于(n,k)循环码中g(x)是xn +1的因式,
(3)编码输出系统循环码多项式A(x)为:
Ax xnk mx rx
上述三步编码过程,在硬件实现时,可
以利用除法电路来实现。 1
e
a
b
c
d
m 输入
2、译码过程
21
f 输出 2
循环码的译码可以分三步进行:
(1)由接收到的码多项式B(x)计算校正 子(伴随式)多项式S(x);
(2)由校正子S(x)确定错误图样E(x);
统的性噪比之比。 纠错码的抗干扰能力完全取决于许用码字之间的距离,码
的最小距离越大,说明码字间的最小差别越大,抗干扰能力 就越强。
分组码的最小汉明距离d0与检错和纠错能力之间满足下列关系: (1)当码字用于检测错误时,如果要检测e个错误,则
d0 ≥ e+1 (2)当码字用于纠正错误时,如果要纠正t个错误,则
编码器 PPT
直接接入:需要8条信号传输线; 编码器:只需要3条数据线。(每组输入状态对应一组 3位二进制代码)
1.普通编码器
用n位二进制代码可对N≤2n个输入信号进行编码, 输出相应的n位二进制代码。
编码器
3.3 编码器和译码器
➢3.3.1 编码器 ➢3.3.2 译码器
3.3.1 编码器
一、编码器(Encoder)的概 念 用文字、符号或数码表示特定对象的过程称为编码。在
数字电路中用二进制代码表示有关的信号称为二进制编码。 实现编码操作的电路就是编码器。按照被编码信号的不同特 点和要求,有普通编码器、优先编码器、二—十进制编码器 之分。
功 0 0 1××××× 能 0 0 0 1 ×××× 表 0 0 0 0 1 ×××
0 0 0 0 0 1 ××
0 0 0 0 0 0 1×
Y2 Y1 Y0 111 110 101 100 011 010 001
00 00 0 0 0 1
000
逻辑表达式
Y2
I7 I7
I7I6 I6
I7I6I5 I5 I4
大家应该也有点累了,稍作休息
大家有疑问的,可以询问和交流
2. 3位二进制优先编码器 输平入有在高设效优I电7的先优编先码级器别中最优高先,级I别6次高之的,信依号此排类斥推级,别I低0最的低输。码。出输以出原
《数字逻辑设计》第7章 数据选择器及译码器
4:2优先编码器
A3 A2 A1 A0 B1 B0 000 1 00 001 X 01 01X X 10 1XX X 1 1
二进制编码器: 可以对2n个输入对象编码 只需n个输出端(每个对象获得一个n位编码) 编码具有唯一性
优先编码器: 允许同时输入多路有效信号 按照预先设定的优先级,只对其中优先级最高的输 入进行编码。
1. Combinational Logic Design with multiplexers
(1) m = n
数据选择器的控制端个数
组合电路的输入变量个数
……
待设计 m 个输入 的组合 Z
电路
Example Use 8 to 1 MUX realize F = AB+AC+BC F
A2A1A0 y 0 0 0 D0 0 0 1 D1 0 1 0 D2 0 1 1 D3 1 0 0 D4 1 0 1 D5 1 1 0 D6 1 1 1 D7
D 0 0
74ls138
(I)
A B C
不添加任何 逻辑门,能 否实现?
0 0
74ls138
(II)
(I)
输入
译码输出
D C B A Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 0 0 0 0 0 1 1 111 1 1
0 0 0 1 1 0 1 111 1 1
第7章 数字电路基础
二进制数
数字设备(例如计算机)中经常使用的是二进制 数。二进制数有如下的特点: (1)有二个有效的数码:0、1。 (2)按照“逢二进一、借一当二”的规则计数。 (3)同一个数码在不同的位置时位权不同。例如, 二进制数111三个数码都是1,但是最右边的数码1, 表示1;中间的数码1,表示2;最左边的数码1,表示 4。 二进制数的位权从低位到高位分别为 1(20)、2 (21)、4(22)„对于第n位二进制数,位权为2 n-1 。
第七章 数字电路基础
实际的矩形脉冲往往与理想的矩形脉冲 不同,即脉冲的前沿与脉冲的后沿都不是陡 直的,如图8-5所示。
图8-5实际矩形脉冲的主要参数
第七章 数字电路基础
实际的矩形脉冲可以用如下的五个参数来描述
• 脉冲的幅度Um:脉冲的底部到脉冲的顶部之间的变化量。 • 脉 冲 的 宽 度 t w : 从 脉 冲 前 沿 的 0.5Um 到 脉 冲 后 沿 的 0.5Um两点之间的时间间隔称为脉冲的宽度,又可以称为 脉冲的持续时间。 • 脉冲的重复周期T:在重复的周期信号中两个相邻脉冲 对应点之间的时间间隔称为脉冲的重复周期。 • 脉冲的上升时间t r :指脉冲的上升沿从0.1Um 上升到 0.9Um所用的时间。 • 脉冲的下降时间t f :指脉冲的下降沿从0.9Um下降到 0.1Um所用的时间。
第七章 数字电路基础
编码器译码器
3. 842输1BCD译入 码器7442
输
出
Y 0 A3 AY 12 00 00
& 0 &0 00 01 01 01 01 10 10 1 10 10 11
11 1 11
A0 1 1
A1 Y 2A0 00 01 1 &0 11 00 01 10 11 00 01 10 11 00 0 11 10 11
0 01 1 00 1 01 0 10 1 01 0 10 0 11 1 00
L ABC ABC ABC ABC m1 m2 m4 m7 m1 m2 m4 m7
F ABC ABC ABC m3 m5 m6 m3 m5 m6 G ABC ABC ABC ABC m0 m2 m4 m6 m0 m2 m4 m6
4.4 常用组合逻辑集成电路
由真值表写出各输出的逻辑表达式为:
A2 I4 I5 I6 I7 I4 I5 I6 I7
A1 I2 I3 I6 I7
A0 I1 I3 I5 I7
用门电路实现逻辑电路:
4.4 常用组合逻辑集成电路
(三)、8421BCD码编码器(非二进制编码器): 将一个十进制数转换为8421BCD码的编码器。
S3 S4
(3)由表达式
S5
电子科技大学,数字电路译码器与编码器
实验原理
实验内容
注意事项
思考题
现代电子技术实验
1.如果显示译码器内部输出级没有集 电极电阻,它应如何与LED显示器连 接? 2.可否用将LED数码管各段输入端接 高电平的方法来检查该数码管的好坏? 为什么?
现代电子技术实验
下次预习内容
二进制译码器(139)功能测试,数选 (151)实现逻辑函数。
a g d
公 共 端
b c c
实验内容
e
注意事项
e d
(a)为共阳式连接方式; (b)为共阴式连接方式
七段显示器的外形结构
三、实验内容
编码-译码-显示系统测试
实验目的
现代电子技术实验
实验原理
实验内容
利用所给器件, 实现如图所示的编 码-译码-显示系统。 编码输入不同组合 情况,观测编码器 与译码器的输出, 并将显示输出结果 填入表3.8中。
注意事项
现代电子技术实验
四、注意事项
实验目的
1.应注意所有的集成电路芯片都应接电 源和地,否则不工作。 2.如果显示译码器应该显示“0”,而实际显示的 是 “8”,可能是显示译码器的高位输入 端“D”或“Da8”没有接地。 3.若优先编码器的输出始终为“111”, 则可能是优先编码器74LS148的输入 使能端没有设置为低电平。
现代电子技术实验
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(a) 引脚排列图
(b) 逻辑功能示意图
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。
74LS148的真值表 (集成电路技术手册给出)
1、集成8线—3线优先编码器74LS148
VCC YS YEX I3 I2 I1 I0 Y0
Y2 Y1 Y0
YS YEX
16 15 14 13 12 11 10 9 74LS148
12345678
6 7 9 15 14 74LS148
5 4 3 2 1 13 12 11 10
I4 I5 I6 I7 ST Y2 Y1 GND ST I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I0
如: 3位二进制编码器
输入
真值表:
输出
I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7
1 00 0 0 0 0 0 0 10 0 0 0 0 0 0 01 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 00 0 1 0 0 0 0 00 0 0 10 0 0 00 0 0 0 1 0 0 00 0 0 0 0 1
输出 Y3 Y2 Y1 Y0 10 0 0 0 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001
逻辑表达式
输入高电平有效时, Y3 I8 I9
I8I9 Y2 I4 I5 I6 I7
I4I5I6I7 Y1 I2 I3 I6 I7
I2I3I6I7 Y0 I1 I3 I5 I7 I9
≥1
≥1
&
&
&
I7I6I5I4
I3I2
(a) 由或门构成
I1 I0
I7I6I5I4
I3I2
I1 I0
(b) 由与非门构成
7.1.2 二 ~ 十进制编码器
I0 输入
I9
Y3
Y2 输出 Y1 Y0
注意它与 4位二进 制编码器 的区别。
输入
I
8421BCD码 编码器等效
真值表
0(I0) 1(I1) 2(I2) 3(I3) 4(I4) 5(I5) 6(I6) 7(I7) 8(I8) 9(I9)
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)S 为输入使能端,低电平有效。只有当 S =0时,编 码器才处于工作状态;而当 S =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) Y S 为输出选通端,低电平有效。当 S =0及输入 均为高电平时,YS =0。故 YS 的低电平实际上表示编
I1I3I5I7I9
逻辑图
Y3
Y2
Y1
Y0
≥1
≥1
≥1
≥1
I9 I8 Y3
I7 I6 I5 I4
I3 I2
(a) 由或门构成
Y2
Y1
I1 I0 Y0
&
&
&
&
I9 I8
I7 I6 I5 I4
I3 I2
(b) 由与非门构成
I1 I0
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。
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。
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.
I0 输入:
I7
Y2 Y1 输出:
Y0
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。
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。
Y2 Y1 Y0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
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
Y2 I4 I5 I6 I7 Y1 I2 I3 I6 I7 Y0 I1 I3 I5 I7
输入
等
I0 1
效
I1
真
I2
值
I3
表
I4
I5
编码器的分类:
输入
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
二进制编码器 — 输入2n个信号,输出n位代码 功能
二 ~ 十进制编码器 — 10个信号输入,BCD码输出
7.1.1 二进制编码器
用n位二进制表示 2 n 个输入的编码电路。
I0 输入:
I7
Y2 Y1 输出: Y0 000-111
第7讲 编码器与译码器
7-1 编码器 7-2 译码器
7-1 编码器
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?
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。
如:8421BCD码中用1000表示数字8 如:ASCII码中用100 0001表示字母A 等
I6
I7
输出
Y2
Y1
Y0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1Байду номын сангаас
逻 辑
Y2 I4 I5 I6 I7 I4 I5I6 I7
表 达
Y1 I2 I3 I6 I7 I2 I3I6 I7
式 Y0 I1 I3 I5 I7 I1I3I5I7
逻辑图
Y2
Y1
Y0
Y2
Y1
Y0
≥1
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。
(c ) YEX 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, YEX =0。故 YEX 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”。
3位二进制编码器
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);