显示译码器及译码器的应用
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重点与难点： MSI 器件CC14547与显示器配合使用的方法。 译码器的应用。
Digital Logic Circuit
教学方法设计： 强调MSI器件的应用，培养查手册的能力。
课堂讨论： 1. 二进制译码器与显示译码器有何区别？ 2. 常用显示器件的应用场合？
现代教学方法与手段： 大屏幕投影
复习（提问）： 1. 为何要使用显示译码器？ 2. 数字0-9如何用七段来显示？ 3. 字母能用七段显示吗？如何显示？
A3 A2A1A0
LT RBO RBI
A3 A2A1A0
LT RBO RBI
A3 A2A1A0
LT RBO RBI
A3 A2A1A0
0 000
0 000
10 01
0 01 1
0111
00 00
整数部分：高位的 BI / RBO 与低位的RBI 相连 小数部分：低位的 BI / RBO 与高位的RBI 相连
Digital Logic Circuit
显示译码器及译码器的应用
课时授课计划 课程内容
Digital Logic Circuit
内容： 显示译码器 计算机端口寻址 译码器实现组合逻辑函数
目的与要求： 1. 掌握七段半导体数码显示器的工作原理和使用方法。 2. 了解常用显示器件的特点和应用场合。 3. 掌握数码显示译码器的工作原理及其与显示器配 合使用的方法。 4. 掌握用译码器实现组合逻辑函数的方法。
Digital Logic Circuit
功能或 十进制数 BI / RBO (灭灯)
LT (试灯) RBI (动态灭零)
0 1 2
功3 能4 表5
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
输
LT RBI
× × 0×
10
11 1× 1× 1× 1× 1× 1× 1× 1× 1× 1× 1× 1× 1× 1× 1×
Y13
Y14
Y15
A0
A1
2 4
2 A2 1
码
A3
Y0
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
十
Y7
进
Y8
制
Y9
码
Y10
Y11
Y12
Y13
Y14
Y15
数码显示电路的动态灭零
Digital Logic Circuit
小 数 点 1
LT RBI RBO
A3 A2A1A0
LT RBI RBO
A3 A2A1A0
LT RBI RBO
逻辑图如下
Digital Logic Circuit
a
b
c
&
&
&
d
e
f
g
&
&
&
&
&&
&
&
&
&
&
&
&
1
1
1
1
A3
A2
A1
A0
Digital Logic Circuit
集成显示译码器74LS48
VCC f
ga
bc d e
16 15 14 13 12 11 10 9
12
74LS48 345678
A1 A2 LT BI/RBO RBI A3 A0 GND
因74LS138输出为低电平有效，故选用与非门。 2）将Y变换为标准与或表达式。
Y A BC ABC ABC ABC ABC m1 m3 m5 m6 m7 m1 • m3 • m5 • m6 • m7
3）令A2=1、A1=B、A0=C，可画出逻辑电路图。
例3 用译码器设计一个一位全加器。它能将两个二进制数及来 自低位的进位进行相加，并产生和数与进位数。
2）其透明度和颜色受外加电场的控制。 3）控制显示原理：
（1）没有外加电场时，液晶分子排列整齐，入射的光线绝大部分被反射 回来，液晶呈现透明状态，不显示数字。
（2）当在相应字段的电极加上电压时，液晶中的导电正离子作定向运动， 在运动过程中不断撞击液晶分子，从而破坏了液晶分子的整齐排列，使入射 光产生了散射而变得混浊，使原来透明的液晶变成了暗灰色，从而显示出相 应的数字。
（3）当外加电压断开时，液晶分子又恢复到整齐排列的状态，显示的数 字也随之消失。
4）液晶显示器的优缺点 优点：功耗极小，工作电压低；
缺点：显示不够清晰，响应速度慢。
Digital Logic Circuit
七段显示译码器相当于一个代码转换电路，四位输入 BCD码→七段代码。
常用的4线—7段译码器/驱动器是CC14547。 输入：4位，8421BCD码D、C、B、A（原码） 输出：7段，Ya~Yg，高电平有效（输出1时该段点亮）
Digital Logic Circuit
A0
8 A1 4
2 A2 1
码
A3
Y0 Y1 Y2
十 Y3 进 Y4 制 Y5 码 Y6
Y7 Y8 Y9 Y10 Y11 Y12 Y13 Y14 Y15
A0
A1 余 3
A2 码
A3
Y0
Y1
Y2
Y3
十 进 制 码
11
Y12
Digital Logic Circuit
Digital Logic Circuit
译码器的应用
1. 用译码器实现组合逻辑函数 原理：变量译码器输出能产生输入变量的所有最小项。
高电平输出时： Yi mi 低电平输出时： Yi mi
而任何一个组合逻辑函数都可以变换为最小项之和的标准形式。 因此，用译码器和门电路可实现任何单输出或多输出的组合逻辑函数。
当译码器输出低电平有效时，一般选用与非门； 当译码器输出高电平有效时，一般选用或门；
Digital Logic Circuit
例1 用译码器实现三个输入变量函数
F m(1,2,4,7)
解：译码器没有特指的情况下，指的都是变量译码器。低电平输出有效的 译码器能产生输入变量的所有最小项的非。由于任何逻辑函数都可以按照 最小项之和表示成标准积之和的形式，再二次求反，变成与非-与非式。 因此可以想象，利用译码器得到最小项之非，而由外部的与非门来形成与 非，即可实现逻辑函数。
入
A3 A2 A1 A0 ×××× ×××× 0000 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
输出
BI / RBO
0(输入) 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
消隐控制端：BI，低电平有效。 当 BI =0时，输出Ya~Yg都为低电平，各字段都熄灭，不显示数字。 当 BI =1时，译码器工作。
CC14547具有较大的输出电流驱动能力，可直接驱动LED或其它 显示器。 显示译码器分类： • 输出低电平有效，配共阳极显示器； • 输出高电平有效，配共阴极显示器。
同理可得其它各段的函数式为：
a A3 A2 A0 A1A0 A2 A0 b A2 A1A0 A1A0 c A2 A1 A0 d A2 A0 A1A0 A2 A1 A2 A1A0 e A2 A0 A1A0 f A3 A1A0 A2 A1 A2 A0 g A3 A1A0 A2 A1 A2 A1
3）选择译码器 全加器有3个输入信号，有两个输出信号，因此可选74LS138和两个
与非门来实现。 4）将Ai连A2、Bi连A1、Ci-1连A0，则Si、Ci式变为：
Si Y1 • Y2 • Y4 • Y7 Ci Y3 • Y5 • Y6 • Y7
5）有此可画出所设计的全加器电路图。
用二进制译码器实现码制变换
abcdefg 0000000 1111111 0000000 1111110 0110000 1101101 1111001 0110011 1011011 0011111 1110000 1111111 1110011 0001101 0011001 0100011 1001011 0001111 0000000
共阳极接法：当某段外接低电平时，该段被点亮。 共阴极接法：当某段外接高电平时，该段被点亮。
Digital Logic Circuit
ab cd
a
f
b
g
e
c
d
ef gh (a) 外形图
a b c d e f g h
(b) 共阴极
+VCC a b c d e f g
h (c) 共阳极
R为限流电阻。VD为工作电压（2V）。IF为工作电流（10mA）
解：1）分析设计要求，列出真值表。 设被加数为Ai，加数为Bi，来自低位的进位为Ci-1。 本位和为Si，向高位的进位为Ci。
Digital Logic Circuit
Digital Logic Circuit
2）写出逻辑函数表达式
Si Ai BiCi1 Ai Bi Ci1 Ai Bi Ci1 Ai BiCi1 Ci Ai BiCi1 Ai BiCi1 Ai Bi Ci1 Ai BiCi1
2. 计算机端口地址译码
Digital Logic Circuit
来自 8086
CPU
PC/XT系统板上I/O端口译码电路
地 址 范 围 （ H） 000~01F(00-~0F) 020~03F(20~21) 040~05F(40~43) 060~07F(60~63) 080~09F(80~83) 0A0~0BF(A0)
I/O 端 口 8237A-5DM A控制器 8259A中断控制器 8253-5计数器/定时器 8255A-5并行接口 DM A页寄存器 NM I屏蔽寄存器
R VCC VD
LED器件的优缺点：
IF
优点：工作电压较低、体积小、寿命长、工作可靠性高、响应速度快、 亮度高。
缺点：工作电流大，每个字段工作电流约10mA左右。
Digital Logic Circuit
2. 液晶显示器（LCD）
1）液晶是液态晶体的简称。它是既具有液体的流动性，又具有某些光学特 性的有机化合物。
由于本题有三个输入变量，总共有八个最小项。可以采用3线-8线译码 器（如74LS138），得到逻辑电路图如下图所示。
F m1 m2 m4 m7
m1 • m2 • m4 • m7
Digital Logic Circuit
例2 用译码器和门电路实现逻辑函数：
Y A BC ABC C
解：1）选择译码器。 由于Y中有3个变量A、B、C，故应选3-8译码器，如74LS138。
Digital Logic Circuit
数码显示译码器
在数字系统中处理的是二进制信号，而人们习惯使用十进制的数 字或运算结果，因此需要用数字显示电路，将数字系统的处理结果 用十进制数字显示出来供人们观测、查看。
显示译码器主要由译码器和驱动器两部分组成，通常将这两部分 集成在一块芯片中。
1. LED7段数字显示器
Digital Logic Circuit
下列真值表仅适用于共阴极LED
Digital Logic Circuit
a段卡诺图
A3A2
A1A0
00 01 11 10
00 1
0
×
1
01 0
1
×
1
11 1
1
××
10 1
0
××
a A3 A2 A0 A1A0 A2 A0
Digital Logic Circuit
Digital Logic Circuit
教学方法设计： 强调MSI器件的应用，培养查手册的能力。
课堂讨论： 1. 二进制译码器与显示译码器有何区别？ 2. 常用显示器件的应用场合？
现代教学方法与手段： 大屏幕投影
复习（提问）： 1. 为何要使用显示译码器？ 2. 数字0-9如何用七段来显示？ 3. 字母能用七段显示吗？如何显示？
A3 A2A1A0
LT RBO RBI
A3 A2A1A0
LT RBO RBI
A3 A2A1A0
LT RBO RBI
A3 A2A1A0
0 000
0 000
10 01
0 01 1
0111
00 00
整数部分：高位的 BI / RBO 与低位的RBI 相连 小数部分：低位的 BI / RBO 与高位的RBI 相连
Digital Logic Circuit
显示译码器及译码器的应用
课时授课计划 课程内容
Digital Logic Circuit
内容： 显示译码器 计算机端口寻址 译码器实现组合逻辑函数
目的与要求： 1. 掌握七段半导体数码显示器的工作原理和使用方法。 2. 了解常用显示器件的特点和应用场合。 3. 掌握数码显示译码器的工作原理及其与显示器配 合使用的方法。 4. 掌握用译码器实现组合逻辑函数的方法。
Digital Logic Circuit
功能或 十进制数 BI / RBO (灭灯)
LT (试灯) RBI (动态灭零)
0 1 2
功3 能4 表5
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
输
LT RBI
× × 0×
10
11 1× 1× 1× 1× 1× 1× 1× 1× 1× 1× 1× 1× 1× 1× 1×
Y13
Y14
Y15
A0
A1
2 4
2 A2 1
码
A3
Y0
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
十
Y7
进
Y8
制
Y9
码
Y10
Y11
Y12
Y13
Y14
Y15
数码显示电路的动态灭零
Digital Logic Circuit
小 数 点 1
LT RBI RBO
A3 A2A1A0
LT RBI RBO
A3 A2A1A0
LT RBI RBO
逻辑图如下
Digital Logic Circuit
a
b
c
&
&
&
d
e
f
g
&
&
&
&
&&
&
&
&
&
&
&
&
1
1
1
1
A3
A2
A1
A0
Digital Logic Circuit
集成显示译码器74LS48
VCC f
ga
bc d e
16 15 14 13 12 11 10 9
12
74LS48 345678
A1 A2 LT BI/RBO RBI A3 A0 GND
因74LS138输出为低电平有效，故选用与非门。 2）将Y变换为标准与或表达式。
Y A BC ABC ABC ABC ABC m1 m3 m5 m6 m7 m1 • m3 • m5 • m6 • m7
3）令A2=1、A1=B、A0=C，可画出逻辑电路图。
例3 用译码器设计一个一位全加器。它能将两个二进制数及来 自低位的进位进行相加，并产生和数与进位数。
2）其透明度和颜色受外加电场的控制。 3）控制显示原理：
（1）没有外加电场时，液晶分子排列整齐，入射的光线绝大部分被反射 回来，液晶呈现透明状态，不显示数字。
（2）当在相应字段的电极加上电压时，液晶中的导电正离子作定向运动， 在运动过程中不断撞击液晶分子，从而破坏了液晶分子的整齐排列，使入射 光产生了散射而变得混浊，使原来透明的液晶变成了暗灰色，从而显示出相 应的数字。
（3）当外加电压断开时，液晶分子又恢复到整齐排列的状态，显示的数 字也随之消失。
4）液晶显示器的优缺点 优点：功耗极小，工作电压低；
缺点：显示不够清晰，响应速度慢。
Digital Logic Circuit
七段显示译码器相当于一个代码转换电路，四位输入 BCD码→七段代码。
常用的4线—7段译码器/驱动器是CC14547。 输入：4位，8421BCD码D、C、B、A（原码） 输出：7段，Ya~Yg，高电平有效（输出1时该段点亮）
Digital Logic Circuit
A0
8 A1 4
2 A2 1
码
A3
Y0 Y1 Y2
十 Y3 进 Y4 制 Y5 码 Y6
Y7 Y8 Y9 Y10 Y11 Y12 Y13 Y14 Y15
A0
A1 余 3
A2 码
A3
Y0
Y1
Y2
Y3
十 进 制 码
11
Y12
Digital Logic Circuit
Digital Logic Circuit
译码器的应用
1. 用译码器实现组合逻辑函数 原理：变量译码器输出能产生输入变量的所有最小项。
高电平输出时： Yi mi 低电平输出时： Yi mi
而任何一个组合逻辑函数都可以变换为最小项之和的标准形式。 因此，用译码器和门电路可实现任何单输出或多输出的组合逻辑函数。
当译码器输出低电平有效时，一般选用与非门； 当译码器输出高电平有效时，一般选用或门；
Digital Logic Circuit
例1 用译码器实现三个输入变量函数
F m(1,2,4,7)
解：译码器没有特指的情况下，指的都是变量译码器。低电平输出有效的 译码器能产生输入变量的所有最小项的非。由于任何逻辑函数都可以按照 最小项之和表示成标准积之和的形式，再二次求反，变成与非-与非式。 因此可以想象，利用译码器得到最小项之非，而由外部的与非门来形成与 非，即可实现逻辑函数。
入
A3 A2 A1 A0 ×××× ×××× 0000 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
输出
BI / RBO
0(输入) 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
消隐控制端：BI，低电平有效。 当 BI =0时，输出Ya~Yg都为低电平，各字段都熄灭，不显示数字。 当 BI =1时，译码器工作。
CC14547具有较大的输出电流驱动能力，可直接驱动LED或其它 显示器。 显示译码器分类： • 输出低电平有效，配共阳极显示器； • 输出高电平有效，配共阴极显示器。
同理可得其它各段的函数式为：
a A3 A2 A0 A1A0 A2 A0 b A2 A1A0 A1A0 c A2 A1 A0 d A2 A0 A1A0 A2 A1 A2 A1A0 e A2 A0 A1A0 f A3 A1A0 A2 A1 A2 A0 g A3 A1A0 A2 A1 A2 A1
3）选择译码器 全加器有3个输入信号，有两个输出信号，因此可选74LS138和两个
与非门来实现。 4）将Ai连A2、Bi连A1、Ci-1连A0，则Si、Ci式变为：
Si Y1 • Y2 • Y4 • Y7 Ci Y3 • Y5 • Y6 • Y7
5）有此可画出所设计的全加器电路图。
用二进制译码器实现码制变换
abcdefg 0000000 1111111 0000000 1111110 0110000 1101101 1111001 0110011 1011011 0011111 1110000 1111111 1110011 0001101 0011001 0100011 1001011 0001111 0000000
共阳极接法：当某段外接低电平时，该段被点亮。 共阴极接法：当某段外接高电平时，该段被点亮。
Digital Logic Circuit
ab cd
a
f
b
g
e
c
d
ef gh (a) 外形图
a b c d e f g h
(b) 共阴极
+VCC a b c d e f g
h (c) 共阳极
R为限流电阻。VD为工作电压（2V）。IF为工作电流（10mA）
解：1）分析设计要求，列出真值表。 设被加数为Ai，加数为Bi，来自低位的进位为Ci-1。 本位和为Si，向高位的进位为Ci。
Digital Logic Circuit
Digital Logic Circuit
2）写出逻辑函数表达式
Si Ai BiCi1 Ai Bi Ci1 Ai Bi Ci1 Ai BiCi1 Ci Ai BiCi1 Ai BiCi1 Ai Bi Ci1 Ai BiCi1
2. 计算机端口地址译码
Digital Logic Circuit
来自 8086
CPU
PC/XT系统板上I/O端口译码电路
地 址 范 围 （ H） 000~01F(00-~0F) 020~03F(20~21) 040~05F(40~43) 060~07F(60~63) 080~09F(80~83) 0A0~0BF(A0)
I/O 端 口 8237A-5DM A控制器 8259A中断控制器 8253-5计数器/定时器 8255A-5并行接口 DM A页寄存器 NM I屏蔽寄存器
R VCC VD
LED器件的优缺点：
IF
优点：工作电压较低、体积小、寿命长、工作可靠性高、响应速度快、 亮度高。
缺点：工作电流大，每个字段工作电流约10mA左右。
Digital Logic Circuit
2. 液晶显示器（LCD）
1）液晶是液态晶体的简称。它是既具有液体的流动性，又具有某些光学特 性的有机化合物。
由于本题有三个输入变量，总共有八个最小项。可以采用3线-8线译码 器（如74LS138），得到逻辑电路图如下图所示。
F m1 m2 m4 m7
m1 • m2 • m4 • m7
Digital Logic Circuit
例2 用译码器和门电路实现逻辑函数：
Y A BC ABC C
解：1）选择译码器。 由于Y中有3个变量A、B、C，故应选3-8译码器，如74LS138。
Digital Logic Circuit
数码显示译码器
在数字系统中处理的是二进制信号，而人们习惯使用十进制的数 字或运算结果，因此需要用数字显示电路，将数字系统的处理结果 用十进制数字显示出来供人们观测、查看。
显示译码器主要由译码器和驱动器两部分组成，通常将这两部分 集成在一块芯片中。
1. LED7段数字显示器
Digital Logic Circuit
下列真值表仅适用于共阴极LED
Digital Logic Circuit
a段卡诺图
A3A2
A1A0
00 01 11 10
00 1
0
×
1
01 0
1
×
1
11 1
1
××
10 1
0
××
a A3 A2 A0 A1A0 A2 A0
Digital Logic Circuit