數(shù)字邏輯第7講(編碼器和譯碼器)課件

數(shù)字邏輯

Digitallogic主講顏俊華第七講編碼器和譯碼器重點(diǎn)掌握編碼器工作原理掌握譯碼器工作原理掌握用譯碼器實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù).編碼器(Encoder)編碼：是指用文字、符號(hào)和數(shù)碼來(lái)表示某種信息的過(guò)程。在數(shù)字系統(tǒng)中，由于采用二進(jìn)制運(yùn)算處理數(shù)據(jù)，因此通常將信息編成若干位二進(jìn)制代碼。在邏輯電路中，信號(hào)都是以高、低電平的形式給出。編碼器：實(shí)現(xiàn)編碼的數(shù)字電路，把輸入的每個(gè)高低電平信號(hào)編成一組對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制代碼。.二進(jìn)制編碼器二進(jìn)制編碼器：對(duì)二進(jìn)制編碼的組合電路。

假設(shè)某編碼器有n個(gè)輸入端,I0,I1…,In-1,有m個(gè)輸出端Y0，Y1…，Ym-1。為了不使輸出發(fā)生混亂而產(chǎn)生錯(cuò)誤，普通編碼器規(guī)定，在任何給定的時(shí)刻，n個(gè)輸入端中只能有一個(gè)有效，其余n-1個(gè)都不能出現(xiàn)。同時(shí)也可以知道，輸入端的個(gè)數(shù)與輸出端的個(gè)數(shù)有以下關(guān)系：

.二進(jìn)制編碼器編碼器的輸出代碼可以是原碼形式也可以是反碼形式。與十進(jìn)制數(shù)數(shù)值對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼為原碼。把原碼各位取反得到的碼為反碼。.二進(jìn)制編碼器例：設(shè)計(jì)一個(gè)輸入為8個(gè)高電平有效信號(hào)，輸出為原碼輸出的3位二進(jìn)制編碼器。組合邏輯電路設(shè)計(jì)步驟？.二進(jìn)制編碼器真值表I0I1I2I3I4I5I6I7Y2Y1Y03位二進(jìn)制編碼器的真值表1000000000001000000001001000000100001000001100001000100000001001010000001011000000001111二進(jìn)制編碼器Y0Y1Y2I0I1I72n個(gè)輸入n個(gè)輸出.二進(jìn)制編碼器邏輯表達(dá)式Y(jié)1、Y0略.二進(jìn)制編碼器化簡(jiǎn)利用約束項(xiàng)來(lái)化簡(jiǎn).二進(jìn)制編碼器邏輯表達(dá)式.二進(jìn)制編碼器邏輯電路圖（注意：與I0無(wú)關(guān)）

8線-3線編碼器

.二進(jìn)制編碼器思考：如果用與非門實(shí)現(xiàn)的話，Y2、Y1、Y0的表達(dá)式該如何變？

.二進(jìn)制優(yōu)先編碼器二進(jìn)制編碼器：要求任何時(shí)刻只能有一個(gè)有效輸入。如果某時(shí)刻同時(shí)出現(xiàn)多個(gè)有效輸入該如何處理？設(shè)定優(yōu)先級(jí)（priority）即采用優(yōu)先編碼器。不是對(duì)所有有效輸入信號(hào)進(jìn)行編碼，而是根據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)規(guī)定好的信號(hào)優(yōu)先編碼順序，選擇其中相對(duì)優(yōu)先級(jí)最高的輸入信號(hào)進(jìn)行編碼。.二進(jìn)制優(yōu)先編碼器例：設(shè)計(jì)一個(gè)8線-3線優(yōu)先編碼器，在輸入的8個(gè)信號(hào)I0~I7中，I7的優(yōu)先級(jí)最高，I6次之，依此類推，I0最低。.二進(jìn)制優(yōu)先編碼器真值表.二進(jìn)制優(yōu)先編碼器邏輯表達(dá)式.二進(jìn)制優(yōu)先編碼器邏輯圖8線-3線優(yōu)先編碼器.二進(jìn)制優(yōu)先編碼器思考：如果將輸入和輸出改為以低電平為有效信號(hào)，那么邏輯表達(dá)式是怎么樣的呢？邏輯圖呢？.中規(guī)模集成優(yōu)先編碼器輸入輸出使能輸出，用于級(jí)聯(lián)EO選通輸出GS使能輸入EIEI_L有效有輸入請(qǐng)求GS_L有效EI_L有效沒(méi)有輸入請(qǐng)求EO_L有效.等效門符號(hào)（摩根定理）反相器緩沖器.A2A1A0GSEOEII7I0A2A1A0GSEOEII7I0Q15_LQ8_LQ7_LQ0_LY0Y1Y2Y3GS2個(gè)74x148級(jí)聯(lián)為16－4優(yōu)先編碼器.輸入：由864，需8片74x148每片優(yōu)先級(jí)不同（怎樣實(shí)現(xiàn)？）保證高位無(wú)輸入時(shí)，次高位才工作——高位芯片的EO端接次高位芯片的EI端用8-3優(yōu)先編碼器74x148級(jí)聯(lián)為64-6優(yōu)先編碼器A2A1A0GSEOEII7I0片間優(yōu)先級(jí)的編碼——利用第9片74x148

每片的GS端接到第9片的輸入端

第9片的輸出作為高3位（RA5～RA3）片內(nèi)優(yōu)先級(jí)片間優(yōu)先級(jí)輸出：6位低3位高3位8片輸出A2～A0通過(guò)或門作為最終輸出的低3位RA2～RA0.分析判定優(yōu)先級(jí)電路：（利用74x148）

8個(gè)___電平有效輸入I0_L～I(xiàn)7_L，_____的優(yōu)先級(jí)最高地址輸出A2～A0，____電平有效若輸出AVALID高電平有效，則表示_______________A2A1A0GSEOEI74x148I7I0I0_LI7_LA2A1A0AVALID低I0_L至少有一個(gè)輸入有效高.設(shè)計(jì)判定優(yōu)先級(jí)電路：（利用74x148）

8個(gè)輸入I0～I(xiàn)7高電平有效，I7優(yōu)先級(jí)最高地址輸出A2～A0，高電平有效如果沒(méi)有輸入有效，為111且輸出IDLE有效I7I0A2A1A0IDLEA2A1A0GSEOEII7I074x148.二-十進(jìn)制優(yōu)先編碼器二-十進(jìn)制優(yōu)先編碼器：BCD碼編碼器真值表：教材P112表3-9

邏輯圖：教材P112圖3-12.譯碼器（Decoder）譯碼：把代碼狀態(tài)的特定含義翻譯過(guò)來(lái)的過(guò)程為譯碼。譯碼器：實(shí)現(xiàn)譯碼操作的邏輯電路。就是把一種代碼轉(zhuǎn)換為另一種代碼的電路。一般說(shuō)來(lái)，輸出編碼比輸入編碼位數(shù)多。.一種最常用的情況使能輸入編碼輸出編碼映射譯碼器（decoder）編碼器（encoder）n位二進(jìn)制碼2n中取1碼使能輸入編碼輸出編碼映射2n中取1碼n位二進(jìn)制碼.譯碼器設(shè)二進(jìn)制譯碼器的輸入端為n個(gè)，則輸出端為2n個(gè)，且對(duì)應(yīng)于輸入代碼的每一種狀態(tài)，2n個(gè)輸出中只有一個(gè)為1（或?yàn)?），其余全為0（或?yàn)?）。二進(jìn)制譯碼器可以譯出輸入變量的全部狀態(tài)，故也稱為變量譯碼器。.譯碼器二進(jìn)制譯碼器2-4譯碼器Y0Y1Y2Y3A0A1EN

0XX00001000001101001011001001111000輸入ENA1A2輸出Y3Y2Y1Y02-4二進(jìn)制譯碼器真值表.譯碼器

0XX00001000001101001011001001111000輸入ENA1A2輸出Y3Y2Y1Y02-4二進(jìn)制譯碼器真值表Y0=EN·(A1’·A2’)Y1=EN·(A1’·A2)Y2=EN·(A1·A2’)Y3=EN·(A1·A2)Yi=EN·mi.2-4譯碼器.大規(guī)模元件的邏輯符號(hào)Y0Y1Y2Y3GAB1/274x139Y0Y1Y2Y3GAB1/274x139Y0Y1Y2Y3GAB1/274x139G_LABY0_LY1_LY2_LY3_L.譯碼器

例設(shè)計(jì)一個(gè)3線-8線譯碼器真值表.譯碼器邏輯表達(dá)式.譯碼器邏輯圖3線|8線譯碼器.集成二進(jìn)制3-8譯碼器.N0N1N2N3EN_L+5VD0_LD7_LD8_LD15_L用74x138設(shè)計(jì)4-16譯碼器思路：16個(gè)輸出需要

片74x138？Y0Y7ABCG1G2AG2BY0Y7ABCG1G2AG2BU1U2

任何時(shí)刻只有一片在工作。4個(gè)輸入中，哪些位控制片選哪些位控制輸入.集成二進(jìn)制3-8譯碼器思考：用74x138設(shè)計(jì)5-32譯碼器32個(gè)輸出需要多少片74x138？控制任何時(shí)刻只有一片工作——利用使能端5個(gè)輸入的低3位控制輸入5個(gè)輸入的高2位控制片選——利用2-4譯碼器.用譯碼器和邏輯門實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)F=

(X,Y,Z)(0,3,6,7)=

(X,Y,Z)(1,2,4,5)對(duì)于二進(jìn)制譯碼器：Yi=EN·mi

當(dāng)使能端有效時(shí)，Yi=mi對(duì)低電平有效輸出：Yi_L=Yi’當(dāng)使能端有效時(shí)，Yi_L=mi’=MiABCG1G2AG2BY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y774x138.用譯碼器和邏輯門實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)ZYXABCG1G2AG2BY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y774x138F+5VF=

(X,Y,Z)(0,3,6,7)當(dāng)使能端有效時(shí)Yi=mi.用譯碼器和邏輯門實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)ZYXABCG1G2AG2BY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y774x138+5VFF=

(X,Y,Z)(0,3,6,7).=M1·M2·M4·M5=m1’

·m2’

·m4’

·m5’F=

(X,Y,Z)(1,2,4,5)ZYXABCG1G2AG2BY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y774x138+5VF用譯碼器和邏輯門實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù).七段顯示譯碼器abcdefgdp公共陰極abcdefgdp常用的有：半導(dǎo)體數(shù)碼管（LED）液晶數(shù)碼管（LCD）abcdefgdp公共陽(yáng)極.七段顯示譯碼器輸入信號(hào)：BCD碼（用A3A2A1A0表示）輸出：七段碼（的驅(qū)動(dòng)信號(hào)）a~g1表示亮，0表示滅abcdefg111111011011010011111.七段顯示譯碼器的真值表00000001001000110100010101100111100010011010101111001101111011111111110011000011011011111001011001110110110011111111000011111111110011000110100110010100011100101100011110000000A3

A2

A1

A0abcdefg0123456789101112131415.BCD-七段顯示譯碼器的卡諾圖Ya=A3A2A2A0+A3A1+A2A0Yb=A3A1+A2A1A0+A2A1A0.BCD-七段顯示譯碼器的卡諾圖Yc=A3A2+A2A1A0Yd=A2A1A0+A2A1A0+A2A1A0.BCD-七段顯示譯碼器的卡諾圖Ye=A2A1+A0Yf=A3A2A0+A1A0+A2A1.BCD-七段顯示譯碼器的卡諾圖Yg=A3A2A1+A2A1A0.二－十進(jìn)制譯碼器輸入：BCD碼輸出：十中取一碼Y0Y9I0I1I2I3多余的6個(gè)狀態(tài)如何處理？輸出均無(wú)效：拒絕“翻譯”作為任意項(xiàng)處理——電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單.二-十進(jìn)制譯碼器0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111011111111110111111111101111111111