第7讲编码器与译码器

11
10
9 74LS138
74LS138 1 2 3 4 5 6 7 8 A0 A 1 A2
S2
S3 S1
A0
A 1 A2 (a)
S2
S3
S1
Y 7 GND
A0
A 1 A2 (b)
S2
S3
S1
引脚排列图
逻辑功能示意图
又称“3线－8线”译码器。 74LS138封装图
G2 S2 S3
输 使 S1 × 0 1 1 1 1 1 1 1 1 能 入 选 A2 × × 0 0 0 0 1 1 1 1 A1 × × 0 0 1 1 0 0 1 1 择 A0 × × 0 1 0 1 0 1 0 1
ST
I7 (b)
I6 I5 I4
I3 I2 I1 I0
引脚排列图
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。
8421BCD码 编码器等效 真值表
逻辑表达式
输入高电平有效时，
Y3 ≥1
逻辑图
Y2 ≥1 Y1 ≥1 Y0 ≥1
Y3 I 8 I 9 I8I9 Y2 I 4 I 5 I 6 I 7 I4I5I6I7 Y1 I 2 I 3 I 6 I 7 I2I3I6I7 Y0 I1 I 3 I 5 I 7 I 9 I1 I 3 I5 I7 I9
3、集成10线-4线8421 BCD码优先编码器
VCC NC 16 15
Y3 14
I3 13
I2 1 2
I1 11
I9 10
Y0 9
74LS147 1 2 3 4 5 6 7 8
I4
I5
I6
I7
I8
Y2
Y1 GND
74LS147编码器真值表 输入
I
1
输出
I
6
I
2
I
3
I
4
I
5
I
7
I
8
I
9
D
C
B
A
1 × × × × × × × × 0
输出
输 入 I 0(I0) 1(I1) 2(I2) 3(I3) 4(I4) 5(I5) 6(I6) 7(I7) 8(I8) 9(I9)
1
输 出 Y 3 Y2 Y1 Y 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
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： 输入： 000-111 A2 Y0
A1
A0 Y7
输出
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）。
1、3位二进制译码器
A2 0 0 0 0 1 1 1 1 A1 0 0 1 1 0 0 1 1 A0 0 1 0 1 0 1 0 1 Y0 1 0 0 0 0 0 0 0 Y1 0 1 0 0 0 0 0 0 Y2 0 0 1 0 0 0 0 0 Y3 0 0 0 1 0 0 0 0 Y4 0 0 0 0 1 0 0 0 Y5 0 0 0 0 0 1 0 0 Y6 0 0 0 0 0 0 1 0
1 0 0 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 0 0 0 0 1 1 1
1 1 1 0 0 1 1 0 0 1
1 0 1 0 1 0 1 0 1 0
7-2 译码器
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。
74LS148的真值表
(集成电路技术手册给出）
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) YS 为输出选通端，低电平有效。当 S ＝0及输入 YS ＝0。故 YS 的低电平实际上表示编 均为高电平时， 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。
1 × × × × × × × 0 1
1 × × × × × × 0 1 1
1 1 1 1 × × × × × × × × × × × 0 × × 0 1 × 0 1 1 0 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
Y7 0 0 0 0 0 0 0 1
逻辑图
Y7 & Y6 & Y5 & Y4 & Y3 & Y2 & Y1 & Y0 &
1 A2
1 A1
1 A0
2、集成二进制译码器74LS138
VCC Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y 6 Y0 Y1 Y2 Y 3 Y4 Y5
Y6 Y7
16
15
14
13
12
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
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。
逻辑图
Y1 ≥1 Y0 ≥1 Y2 & Y1 & Y0 &
Y2 ≥1
I7 I6 I5 I4
I3 I2
I1 I0
I7 I6 I5 I4
I3 I2
I1 I0
(a) 由或门构成
(b) 由与非门构成
7.1.2 二 ～ 十进制编码器
I0
Y3 输入 I9 Y2 Y1 Y0 注意它与 4位二进 制编码器 的区别。
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
0 0 0 0 1 1 1 1
Y1
0 0 1 1 0 0 1 1
Y0
0 1 0 1 0 1 0 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 I 4 I 5 I 6 I 7 Y1 I 2 I 3 I 6 I 7 Y I I I I 5 7 0 1 3
VCC YS 16 15 YEX I3 14 13 I2 12 I1 11 I0 Y0 10 9 Y2 Y1 Y0 6 7 9 YS 15 YEX 14
74LS148 1 2 3 4 5 6 7 8 5 4 3
74LS148 2 1 13 12 11 10
I4
I5
I6 (a)
I7
ST
Y2 Y1 GND
输入
输 出 Y2
1
Y1 0 0 1 1 0 0 1 1
Y0 0 1 0 1 0 1 0 1
等 效 真 值 表
I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7
0 0 0 0 1 1 1 1
逻 辑 表 达 式
Y2 I 4 I 5 I 6 I 7 I 4 I 5 I 6 I 7 Y1 I 2 I 3 I 6 I 7 I 2 I 3 I 6 I 7 Y0 I1 I 3 I 5 I 7 I 1 I 3 I 5 I 7
编码器的分类： 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
输入
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 Y0 输出： 000-111
A1 0 0 1 1 0 0 1 1
A0 0 1 0 1 0 1 0 1
Y0 1 0 0 0 0 0 0 0
Y1 0 1 0 0 0 0 0 0
Y2 0 0 1 0 0 0 0 0
Y3 0 0 0 1 0 0 0 0
Y4 0 0 0 0 1 0 0 0
Y5 0 0 0 0 0 1 0 0
Y6 0 0 0 0 0 0 1 0
(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”。 综上所述，其输出有三种情况： YS ＝1， YEX ＝1 为非工作状态；
YS ＝0， YEX ＝1
YS ＝1， YEX ＝0
I1 I2 I3 I4 I 5 I 6 I7
I8 I9 I 10 I 11 I 12 I 13 I 14 I 15
优先级别从 I15 ~ I 0 递降
（2）微控制器报警编码电路
YEX S YS
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。
I9源自文库
I8
I7 I6 I5 I4 (a)
I3 I2 由或门构成
Y1 & Y0 &
I1 I0
Y3 &
Y2 &
I9
I8
I7 I6 I5 I4 (b)
I3 I2 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。
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。
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 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1
为工作状态但无编码信号输入； 为工作状态且有编码信号输入；
2、应用：
Y0 &
(1) 优先编码器74LS148的级联
Y1 & Y2 & Y3 YEX &
Y0 Y1 Y2 YS 低位片
YEX
Y0 Y1 Y2 YS I0 高位片
YEX
S
S
I 0 I 1 I 2 I 3 I 4 I 5 I6 I7 I 0 I 1 I 2 I 3 I 4 I 5 I6 I7
真值表
输 出
G2
1 × 0 0 0 0 0 0 0 0
Y7
1 1 1 1 1 1 1 1 1 0
Y6
1 1 1 1 1 1 1 1 0 1
Y5
1 1 1 1 1 1 1 0 1 1
Y7 0 0 0 0 0 0 0 1
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”。
逻辑表达式
Y0 A2 A1 A0 m0 A2 Y1 A2 A1 A0 m1 0 Y A A A m 0 2 2 1 0 2 0 Y3 A2 A1 A0 m3 0 Y A A A m 4 2 1 0 4 1 Y A A A m 2 1 0 5 5 1 Y6 A2 A1 A0 m6 1 Y7 A2 A1 A0 m7 1
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)；
1、集成8线—3线优先编码器74LS148