實(shí)驗(yàn)四 編碼器譯碼器數(shù)碼管定稿

1、實(shí)驗(yàn)四 編碼器、譯碼器、數(shù)碼管一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1掌握編碼器、譯碼器和七段數(shù)碼管的工作原理和特點(diǎn)。 2熟悉常用編碼器、譯碼器、七段數(shù)碼管的邏輯功能和他們的典型應(yīng)用。 3. 熟悉“數(shù)字撥碼器”（即“撥碼開(kāi)關(guān)”）的使用。二、實(shí)驗(yàn)器材1. 數(shù)字實(shí)驗(yàn)箱 1臺(tái)2. 集成電路：74LS139、 74LS248、 74LS145、 74LS147、 74LS148 各1片 74LS138 2片 3. 電阻： 200 14個(gè)4. 七段顯示數(shù)碼管：LTS547RF 1個(gè)三、預(yù)習(xí)要求1復(fù)習(xí)編碼器、譯碼器和七段數(shù)碼管的工作原理和設(shè)計(jì)方法。2. 熟悉實(shí)驗(yàn)中所用編碼器、譯碼器、七段數(shù)碼管集成電路的管腳排列和邏輯功能。3.

2、畫(huà)好實(shí)驗(yàn)用邏輯表。四、實(shí)驗(yàn)原理和電路 按照邏輯功能的不同特點(diǎn)，常把數(shù)字電路分成兩大類(lèi)：一類(lèi)叫做組合邏輯電路，另一類(lèi)叫做時(shí)序邏輯電路。組合邏輯電路在任何時(shí)刻其輸出信號(hào)的穩(wěn)態(tài)值，僅決定于該時(shí)刻各個(gè)輸人端信號(hào)的取值組合。在這種電路中，輸入信號(hào)作用以前電路的狀態(tài)對(duì)輸出信號(hào)無(wú)影響。通常，組合邏輯電路由門(mén)電路組成。（一）組合邏輯電路的分析方法：a根據(jù)邏輯圖，逐級(jí)寫(xiě)出函數(shù)表達(dá)式。b進(jìn)行化簡(jiǎn)：用公式法或圖形法進(jìn)行化簡(jiǎn)、歸納。必要時(shí)，畫(huà)出真值表分析邏輯功能。（二）組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法：從給定邏輯要求出發(fā)，求出邏輯圖。一般分以下四步進(jìn)行。a分析要求：將問(wèn)題分析清楚，理清哪些是輸入變量，哪些是輸出函數(shù)。進(jìn)行邏輯變

3、量定義（即定義字母A、B、C、D 所代表的具體事物）。b. 根據(jù)要求的輸入、輸出關(guān)系，列出真值表。c. 進(jìn)行化簡(jiǎn)：變量比較少時(shí)，用圖形法；變量多時(shí)，可用公式法化簡(jiǎn)?；?jiǎn)后，得出邏輯式。d. 畫(huà)邏輯圖：按邏輯式畫(huà)出邏輯圖。進(jìn)行上述四步工作，設(shè)計(jì)已基本完成，但還需選擇元件數(shù)字集成電路，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)論證。值得注意的是，這些步驟的順序并不是固定不變的，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況和問(wèn)題難易程度進(jìn)行取舍。 （三）常用組合邏輯電路：1編碼器編碼器是一種常用的組合邏輯電路，用于實(shí)現(xiàn)編碼操作。編碼操作就是將具體的事物或狀態(tài)表示成所需代碼的過(guò)程。按照所需編碼的不同特點(diǎn)和要求，編碼器主要分成二類(lèi)：普通編碼器和優(yōu)先編碼器

4、。普通編碼器：電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一般用于產(chǎn)生二進(jìn)制編碼。包括：a二進(jìn)制編碼器：如用門(mén)電路構(gòu)成的42線(xiàn)，83線(xiàn)編碼器等。b二一十進(jìn)制編碼器：將十進(jìn)制的09編成BCD碼，優(yōu)先編碼器：當(dāng)有一個(gè)以上的輸入端同時(shí)輸入信號(hào)時(shí)，普通編碼器的輸出編碼會(huì)造成混亂。為解決這一問(wèn)題，需采用優(yōu)先編碼器。如8線(xiàn)3線(xiàn)集成二進(jìn)制優(yōu)先編碼器74LS148、10線(xiàn)4線(xiàn)集成BCD碼優(yōu)先編碼器74LS147等。 2譯碼器譯碼器也是一種組合邏輯電路。所謂譯碼，就是把代碼的特定含義“翻譯”出來(lái)的過(guò)程。實(shí)現(xiàn)譯碼操作的電路稱(chēng)為譯碼器。譯碼器分成兩類(lèi)：狀態(tài)譯碼器：將代碼所代表的事物和狀態(tài)“翻譯”出來(lái)的譯碼器。常用的狀態(tài)譯碼器有：集成二進(jìn)制譯碼器

5、：2線(xiàn)4線(xiàn)譯碼器74LS139，3線(xiàn)8線(xiàn)譯碼器74LS138；二十進(jìn)制譯碼器（BCD碼十進(jìn)制）74LS145等。顯示譯碼器：將代碼“翻譯”成七段數(shù)碼管的顯示碼，用來(lái)驅(qū)動(dòng)各種數(shù)字顯示器，如共陰極數(shù)碼管譯碼驅(qū)動(dòng)器74LS48和74LS248，共陽(yáng)數(shù)碼管譯碼驅(qū)動(dòng)74LS47和74LS247等。表 3.1 74LS139 2-4線(xiàn)譯碼器功能表輸入輸出GBAY0Y1Y2Y31××1111000001010011三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟（一） 譯碼器實(shí)驗(yàn)1狀態(tài)譯碼實(shí)驗(yàn)：圖3.1 74LS139 2-4線(xiàn)譯碼器 實(shí)驗(yàn)電路圖 3.2 74LS138 3-8線(xiàn)譯碼器實(shí)驗(yàn)電路 將2線(xiàn)-4線(xiàn)譯碼器74

6、LS139和3線(xiàn)-8譯碼器74LS138分別插入實(shí)驗(yàn)箱的IC插座中。 按圖3.1接線(xiàn)，輸入G、B、A信號(hào)，觀察LED輸出 Y0、Y1、Y2、Y3的狀態(tài)，并將結(jié)果填人表3.1 中。（G是使能端） 按圖3.2接線(xiàn)，輸入G1、G2A、G2B、A、B、C信號(hào)，觀察LED輸出Y0Y7。當(dāng)使能信號(hào)G1、G2A、G2B滿(mǎn)足表3.2條件時(shí)，譯碼器選通。（G1、G2A、G2B是使能端）表 3.2 74LS138 3-8線(xiàn)譯碼器功能表輸 入輸 出使能選擇Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7G1 G2*C B A× 1××× 1 1 1 1 1 1 1 10 

7、15;×××1 1 1 1 1 1 1 11 00 0 01 00 0 11 00 1 01 00 1 11 01 0 01 01 0 11 01 1 01 01 1 1G2* = G2A +G2B 譯碼器擴(kuò)展，用一片74LS139雙2一4線(xiàn)譯碼器可接成 38線(xiàn)譯碼器。用兩片74LS138 38線(xiàn)譯碼器可組成 416線(xiàn)譯碼器，按圖3.3接線(xiàn)，即可完成24線(xiàn)、3一8線(xiàn)譯碼器的擴(kuò)展。同樣的方法，可完成更多的N2N譯碼器的擴(kuò)展功能。圖3.3（a）2-4線(xiàn)譯碼器擴(kuò)展圖 3.3（b）3-8線(xiàn)譯碼器擴(kuò)展 BCD碼十進(jìn)制譯碼器實(shí)驗(yàn)將BCD碼十進(jìn)制譯碼器74LSl45插入實(shí)驗(yàn)箱中

8、，按圖3.4接線(xiàn)。其中BCD碼用數(shù)字實(shí)驗(yàn)箱的8421碼撥碼開(kāi)關(guān)產(chǎn)生（8421撥碼開(kāi)關(guān)的工作原理見(jiàn)附錄E），74LS145的譯碼輸出Y0Y9與發(fā)光二極管LED相連。按動(dòng)撥碼開(kāi)關(guān)，觀察譯碼器輸出指示燈LED的顯示位置是否和撥碼開(kāi)關(guān)所指示的十進(jìn)制數(shù)字一致。（注：撥碼開(kāi)關(guān)的輸出端A、B、C、D也可接到數(shù)字箱的輸出指示燈上，以便觀察撥碼開(kāi)關(guān)的輸出BCD碼值）。2顯示譯碼實(shí)驗(yàn)將顯示譯碼驅(qū)動(dòng)集成電路74LS248（或74LS48）和共陰極數(shù)碼管插入實(shí)驗(yàn)箱空IC插座中， 按圖3.5接線(xiàn)。圖3.6為共陰極數(shù)碼管LTS-547RF管腳排列圖（字面向上）。圖3.5 顯示譯碼實(shí)驗(yàn)電路 接通電源后，觀察數(shù)碼管顯示結(jié)果是

9、否和撥碼開(kāi)關(guān)指示數(shù)據(jù)一致，記錄結(jié)果。如不用8421撥碼開(kāi)關(guān)，也可用四位邏輯開(kāi)關(guān)代替。圖3.6 7段數(shù)碼管接腳圖圖 3.4 BCD-十進(jìn)制譯碼器電路說(shuō)明：a. 74LS48和74LS248的引腳和使用方法完全相同，顯示字型略有不同。74LS248較好。b. 7段數(shù)碼管內(nèi)部由發(fā)光二極管（LED）組成字型的筆畫(huà)。根據(jù)LED的連接方式不同分成共陰型和共陽(yáng)型兩種。共陰型7段數(shù)碼管中全部LED的陰（負(fù)）極連接在一起；共陽(yáng)型7段數(shù)碼管中全部LED的陽(yáng)（正）極連接在一起。在使用時(shí)要正確選擇。c. 7段數(shù)碼管的dp為小數(shù)點(diǎn)（decimal point），不參加譯碼。G為公共極，共陽(yáng)或共陰，兩個(gè)G腳內(nèi)部相連。（二

10、）編碼器實(shí)驗(yàn)1普通編碼器實(shí)驗(yàn)：根據(jù)圖3.7所示電路,使用4輸入與非門(mén)74LS20 組成83線(xiàn)普通編碼器，其輸入接8位邏輯開(kāi)關(guān)，輸出A、B、C接輸出指示燈LED。每個(gè)輸入信號(hào)以低電平為有效信號(hào)。其輸入輸出的邏輯關(guān)系為： Y0 = Y1 = Y2 = 由上式可列出真值表如表3.3 所示。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。表3.3 編碼器的真值表輸 入輸 出Y2Y1Y001111111000101111110011101111101011101111011111101111001111101110111111101110圖3.7 與非門(mén)組成的編碼器實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路圖LED111111101112104線(xiàn)集成優(yōu)先編碼器實(shí)驗(yàn)：將1

11、04線(xiàn)（十進(jìn)制BCD碼）集成優(yōu)先編碼器74LS147插入實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)IC空插座中，按照?qǐng)D3.8接線(xiàn)。其輸入接邏輯開(kāi)關(guān)，輸出D、C、B、A接四個(gè)輸出指示燈LED。接通電源，按表3.4要求輸入邏輯01電平，觀察輸出結(jié)果并填入表3.4中。（見(jiàn)下頁(yè)）383線(xiàn)集成優(yōu)先編碼器實(shí)驗(yàn)：將83線(xiàn)集成優(yōu)先編碼器74LS148按上述同樣方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)論證。其接線(xiàn)如圖3.9所示。功能表見(jiàn)表3.5 。（見(jiàn)下頁(yè)）六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 整理實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路圖和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、表格。2. 總結(jié)集成電路進(jìn)行電路擴(kuò)展的方法。3. 比較用門(mén)電路組成組合邏輯電路和應(yīng)用專(zhuān)用集成電路各有什么優(yōu)、缺點(diǎn)。圖3.8 10-4線(xiàn)編碼器實(shí)驗(yàn)接線(xiàn) 輸 入 (K) 輸

12、出123456789DCA1××××××××01×××××××011××××××0111×××××01111××××011111×××0111111××01111111×0111111110111111111111×：狀態(tài)隨意表3-4 十進(jìn)制 / BCD 碼編碼器功能表 圖3.9 8-3線(xiàn)編碼器實(shí)驗(yàn)接線(xiàn)輸 入 (K)輸 出E101234567CBAGSEO1000000000×1×××××××0×1××××××01