數(shù)字電子技術(shù)項(xiàng)目教程（第2版）課件 項(xiàng)目二 編碼顯示電路的設(shè)計(jì)與制作-編碼器及其應(yīng)用

2024/12/12項(xiàng)目二、編碼顯示電路的設(shè)計(jì)與制作——編碼器及其應(yīng)用

2024/12/12按照預(yù)先的約定，用文字、數(shù)碼、圖形等表示特定對(duì)象的過(guò)程，稱為編碼。實(shí)現(xiàn)編碼操作的數(shù)字電路稱為編碼器。常用的編碼器有二進(jìn)制編碼器、二-十進(jìn)制編碼器、優(yōu)先編碼器等。2024/12/122.1.1二進(jìn)制編碼器若輸入信號(hào)的個(gè)數(shù)N與輸出變量的位數(shù)n滿足，此電路稱為二進(jìn)制編碼器。常用的二進(jìn)制編碼器有4線-2線、8線-3線和16線-4線等。

下圖為8線-3線編碼器的框圖、真值表。2024/12/12輸入

輸出1

0

0

0

0

0

0

00

1

0

0

0

0

0

00

0

1

0

0

0

0

00

0

0

1

0

0

0

00

0

0

0

1

0

0

00

0

0

0

0

1

0

00

0

0

0

0

0

1

00

0

0

0

0

0

0

10

0

00

0

10

1

00

1

11

0

01

0

11

1

01

1

18線-3線編碼器的框圖8線-3線編碼器真值表2024/12/12邏輯表達(dá)式?為：8-3?二進(jìn)制編碼器2024/12/122.1.2二-十進(jìn)制編碼器二-十進(jìn)制編碼器是指用4位二進(jìn)制代碼表示一位十進(jìn)制數(shù)（0～9）的編碼電路，也稱10?線-4線編碼器。它有10個(gè)信號(hào)輸入端，4個(gè)輸出端。二-十進(jìn)制編碼器框圖2024/12/12最常用的是8421編碼方式，在4位二進(jìn)制代碼的16種狀態(tài)中取出前10種狀態(tài)0000～1001表示0～9十個(gè)數(shù)碼，后6種狀態(tài)1010～1111去掉。2024/12/12輸入輸出I0I1I2I3I4I5I6I7I8I9Y3Y2Y1Y010000000000000010000000000010010000000001000010000000011000010000001000000010000010100000010000110000000010001110000000010100000000000011001二-十進(jìn)制編碼器真值表

當(dāng)編碼器某一輸入信號(hào)為1而其他輸入信號(hào)為0時(shí)，則有一組對(duì)應(yīng)的數(shù)碼輸出。如I7=1時(shí)，Y3Y2Y1Y0=0111，因此上圖為8421BCD碼編碼器。由表2.2可知，編碼器在任何時(shí)刻只能對(duì)一個(gè)輸入信號(hào)編碼，不允許有兩個(gè)或兩個(gè)以上輸入信號(hào)同時(shí)請(qǐng)求編碼，這就是說(shuō)，10個(gè)輸入端信號(hào)是相互排斥?的。2024/12/122024/12/12

2.1.3優(yōu)先編碼器實(shí)際的數(shù)字設(shè)備中經(jīng)常出現(xiàn)多輸入情況，比如計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，可能有多臺(tái)輸入設(shè)備同時(shí)向主機(jī)發(fā)出中斷請(qǐng)求，而主機(jī)只接受其中一個(gè)輸入信號(hào)。因此，需要根據(jù)事情的輕重緩急，規(guī)定好先后順序，約定好優(yōu)先級(jí)別。2024/12/121.?二進(jìn)制優(yōu)先編碼器?74LS14874LS148是8線-3線優(yōu)先編碼器，常用于優(yōu)先中斷系統(tǒng)和鍵盤編碼。2024/12/12～、、是編碼器輸出端，輸入輸出都是低電平有效，輸出為反碼，是使能端，、是用于擴(kuò)展功能的輸出端。

輸入輸出1××××××××111110111111111111000×××××××00001010××××××001010110×××××0100101110××××01101011110×××100010111110××1010101111110×1100101111111011101優(yōu)先編碼器?74LS148?邏輯功能真值表2024/12/12

8個(gè)輸入信號(hào)～中，為優(yōu)先級(jí)別最高，優(yōu)先級(jí)別最低。即只要＝0，不管其他輸入端是0還是1（表中以×表示），輸出只對(duì)編碼，且對(duì)應(yīng)的輸出為反碼有效，000。若當(dāng)＝1、＝0，其他輸入為任意狀態(tài)時(shí)，只對(duì)進(jìn)行編碼，輸出001。

為使能輸入端，只有=0?時(shí)編碼器工作。=1?時(shí)編碼器不工作，輸出111。

為使能輸出端。當(dāng)=0?允許工作時(shí)，如果

～

端有信號(hào)輸入，=1；若輸入端無(wú)信號(hào)，=0。

為擴(kuò)展輸出端，當(dāng)=0?時(shí)，只要有編碼信號(hào)，

就是低電平，表示本級(jí)工作，且有編碼輸?入。2024/12/122024/12/12

例2-1

試用兩片74LS148接成16線—4線優(yōu)先編碼器，優(yōu)先權(quán)最高，優(yōu)先權(quán)最低。

（1）將輸入信號(hào)

所對(duì)應(yīng)的輸出分別編為0000～1111?的16個(gè)4位二進(jìn)制代?碼。

（2）將

八個(gè)優(yōu)先權(quán)高的輸入信號(hào)接到2號(hào)片的輸入端，將

八個(gè)優(yōu)先級(jí)別低的輸入信號(hào)接到1號(hào)片的輸入?端。

（3）2號(hào)片優(yōu)先權(quán)高，只有當(dāng)2號(hào)片無(wú)輸入信號(hào)，才允許1號(hào)片編碼，所以要把2號(hào)片的接1號(hào)片的使能輸入端

。

（4）2號(hào)片有信號(hào)輸入時(shí)，=0，無(wú)信號(hào)輸入時(shí)，=1。對(duì)照2號(hào)片

的端，其輸出與

正好相同，所以可將

作為

輸?出。

（5）不工作的那片輸出為?111，因此將兩片的低三位輸出

取邏輯與即?可。2024/12/122024/12/122.?二-十進(jìn)制優(yōu)先編碼器?74LS14710?線-4?線集成優(yōu)先編碼器常見型號(hào)為74LS147，為集成二-十進(jìn)制優(yōu)先編碼器（8421BCD?碼優(yōu)先編碼器）。2024/12/1274LS147?優(yōu)先編碼器功能真值表輸入輸出11111111111110××××××××011010×××××××0111110××××××10001110×××××100111110××××1010111110×××10111111110××110011111110×1101111111110111074LS147?編碼器由一組?4?位二進(jìn)制代碼表示一位十進(jìn)制數(shù)。編碼器有9個(gè)輸入端

～

，低電平有效。其中

優(yōu)先級(jí)別最高，

優(yōu)先級(jí)別最低。4個(gè)輸出端

，

為最高位，

為最低位，反碼輸?出。

當(dāng)無(wú)信號(hào)輸入時(shí)，9?個(gè)輸入端都為“1”，則輸出反碼“1111”，即原碼為“0000”，表示輸入十進(jìn)制數(shù)是?0。當(dāng)有信號(hào)輸入時(shí)，根據(jù)輸入信號(hào)的優(yōu)先級(jí)別，輸出級(jí)別最高信號(hào)的編碼。例如，當(dāng)

、

、

為“1”，

為“0”，其余信號(hào)任意時(shí)，只對(duì)

進(jìn)行編碼，輸出

為“1001”。2024/12/122024/12/12項(xiàng)目二、編碼顯示電路的設(shè)計(jì)與制作——譯碼器及其應(yīng)用

2024/12/12譯碼是編碼的逆過(guò)程，是將每一組輸入二進(jìn)制代碼“翻譯”成一個(gè)特定的輸出信號(hào)。實(shí)現(xiàn)譯碼功能的數(shù)字電路稱為譯碼器。譯碼器分為變量譯碼器和顯示譯碼器。

變量譯碼器有二進(jìn)制譯碼器和非二進(jìn)制譯碼器。

顯示譯碼器按顯示材料分為熒光、發(fā)光二極管譯碼器、液晶顯示譯碼器；按顯示內(nèi)容分為文字、數(shù)字、符號(hào)譯碼器。2024/12/122.2.1二進(jìn)制譯碼器

二進(jìn)制譯碼器輸入的是二進(jìn)制代碼，輸出是一系列與輸入代碼對(duì)應(yīng)的信息。若輸入有n個(gè)變量，則二進(jìn)制譯碼器輸出就有個(gè)變量。

2024/12/12常用的集成二進(jìn)制譯碼器有：74LS1382024/12/1274LS138?譯碼器真值表輸入

輸出備注0××××11111111不工作×1×××111111111000001111111工作1000110111111100101101111110011111011111010011110111101011111101110110111111011011111111110

集成3線-8線譯碼器74LS138有3個(gè)輸入端A2、A1

、A0

，輸入高電平有效；8?個(gè)輸出端

～

，輸出低電平有效；3?個(gè)使能端

、

、

。

當(dāng)=0?或

、

中有一個(gè)為“1”時(shí)，譯碼器處于禁止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)=1?且

、

均為“0”時(shí)，譯碼器工作。這時(shí)，若輸入A2A1A0=“000”，則

為低電平；若輸入A2A1A0=“001”，則

為低電平。2024/12/122024/12/122.2.2二-十進(jìn)制譯碼器

將四位二-十進(jìn)制代碼翻譯成一位十進(jìn)制數(shù)字的電路，就是二-十進(jìn)制譯碼器，又稱4線-10線譯碼器。常用集成電路型號(hào)有74LS42。2024/12/1274LS42?譯碼器真值表十進(jìn)制數(shù)輸入輸出000000111111111100011011111111200101101111111300111110111111401001111011111501011111101111601101111110111701111111111011810001111111101910011111111110無(wú)效碼101011111111111011111111111111001111111111110111111111111110111111111111111111111111

它有4個(gè)輸入端A0～A3，輸入8421BCD碼；10個(gè)輸出端

～

，輸出與10個(gè)十進(jìn)制數(shù)相對(duì)應(yīng)的信號(hào)，低電平有效。當(dāng)A3A2A1A0=0000時(shí)，輸出端=0，其余端子為?1，其他依次類推。當(dāng)輸入無(wú)效碼（1010～1111）中的一個(gè)時(shí)，輸出端均為?1，因此它具有拒絕偽碼的功?能。2024/12/122024/12/12

數(shù)字顯示電路由譯碼器、驅(qū)動(dòng)器和數(shù)碼顯示器件組成。通常譯碼器和驅(qū)動(dòng)器集成在一塊芯片中，簡(jiǎn)稱顯示譯碼器。1．?dāng)?shù)碼顯示器件按發(fā)光物質(zhì)分，有半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)顯示器、熒光顯示器、液晶顯示器（LCD）、等離子體顯示板等。2.2.3顯示譯碼器2024/12/12（1）LED顯示器

LED顯示器最常見的是如圖所示的發(fā)光數(shù)碼管，又稱LED數(shù)碼管、七段LED顯示器。

2024/12/12它有共陽(yáng)極和共陰極兩種接法。

LED顯示器工作電壓低（1.5～3V），亮度高、體積小、壽命一般超過(guò)1000h、響應(yīng)速度快（1～100ns），顏色豐富，工作可靠。生活中所見廣告牌大多采用?LED

顯示器。2024/12/12（2）液晶顯示器（LCD）液晶顯示器是一種平板座型顯示器件。其內(nèi)部的液晶材料，常溫下既有液體的流動(dòng)性又有固態(tài)晶體的某些光學(xué)特性。利用液晶在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生光的散射或偏光作用原理，便可實(shí)現(xiàn)數(shù)字顯?示。

液晶顯示器的電源電壓低（1.5～5V），功耗是各類顯示器中最低的，可直接用?CMOS?集成電路驅(qū)動(dòng)。它制造工藝簡(jiǎn)單，體積小而薄，因而廣泛應(yīng)用于各類便攜式儀器儀表?中。2024/12/122.顯示譯碼器顯示譯碼器將BCD代碼譯成數(shù)碼管所需要的高低電平，使數(shù)碼管顯示BCD碼所代表的十進(jìn)制數(shù)。

顯示譯碼器常見型號(hào)有：74LS48、CC4511等。2024/12/1274LS48?顯示譯碼器功能表功能輸入輸入/輸出輸出顯示字形abcdefg01100001111111011×00011011000021×00101110110131×00111111100141×01001011001151×01011101101161×01101001111171×01111111000081×10001111111191×100111110011101×101010001101111×101110011001121×110010100011131×110111001011141×111010001111151×111110000000滅燈××××××00000000全滅滅零10000000000000全滅試燈0×××××111111112024/12/122.2.4譯碼器的應(yīng)用

1.實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)因?yàn)槎M(jìn)制譯碼器的每個(gè)輸出端都表示一個(gè)最小項(xiàng)，而任何邏輯函數(shù)都可用最小項(xiàng)之和來(lái)表示，因此，可利用譯碼器產(chǎn)生最小項(xiàng)，再外接門電路取得最小項(xiàng)之和，從而得到邏輯函數(shù)。2024/12/12例2-2試用一片74LS138譯碼器和門電路實(shí)現(xiàn)函數(shù)L=AB+BC+AC.解：將邏輯函數(shù)轉(zhuǎn)換成最小項(xiàng)表達(dá)式，再轉(zhuǎn)換成與非—與非形式。

=m3+m5+m6+m7=

=2024/12/12電路圖2024/12/122.?譯碼器的擴(kuò)展例?2-3試用兩片74LS138譯碼器組成4?線?16線譯碼?器。2024/12/12任務(wù)2-1優(yōu)先編碼器?74LS147?邏輯功能測(cè)試

1.任務(wù)要求

完成集成編碼器邏輯功能的測(cè)?試。2.測(cè)試設(shè)備與器件

設(shè)備：數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱?1?臺(tái)。

器件：74LS1471?塊。3.集成電路外引腳排列圖

2024/12/124.測(cè)試內(nèi)容及步驟

（1）集成塊?74LS147的接邏輯電平開關(guān)，接邏輯電平指示，16?腳?VCC?接+5V，8?腳?GND?接?地。（2）按表所列的輸入狀態(tài)，觀察相應(yīng)的輸出狀態(tài)（“×”表示任意輸入）并記錄。電平指示燈亮為?1，燈不亮為?0。74LS147?功能測(cè)試表2024/12/12任務(wù)2-2譯碼器?74LS138?邏輯功能測(cè)試

1.任務(wù)要求

完成集成編碼器邏輯功能的測(cè)?試。2.測(cè)試設(shè)備與器件

設(shè)備：數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱?1?臺(tái)。

器件：74LS1381?塊。3.集成電路外引腳

排列圖

2024/12/124.測(cè)試內(nèi)容及步驟（1）控制端功能測(cè)試①

將集成塊?74LS138?的?A2、A1、A0、S1、接邏輯電平開關(guān)，

接邏輯電平指示，16?腳?VCC?接+5V，8?腳?GND?接?地。②

按表所列的輸入狀態(tài)（“×”表示任意輸入），觀察并記錄相應(yīng)的輸出狀態(tài)。電平指示燈亮為?1，燈不亮為?0。74LS138?功能測(cè)試表輸入輸出A2A1A0×01××××10××××11×××0×××××（2）邏輯功能測(cè)試測(cè)試電路連接同上，將集成塊?74LS138?的、、分別置“1”、“0”、“0”，將?A2、A1、A0?按下表

所列輸入，觀察并記錄相應(yīng)的輸出狀態(tài)。電平指示燈亮為?1，燈不亮為?0。

、、74LS138?功能測(cè)試表輸

入輸

出A2A1A01000001000011000101000111001001001011001101001112024/12/12任務(wù)2-3

用譯碼器設(shè)計(jì)設(shè)備運(yùn)行故障監(jiān)測(cè)報(bào)警電路

1.任務(wù)要求

用譯碼器設(shè)計(jì)設(shè)備運(yùn)行故障監(jiān)測(cè)報(bào)警電路，并測(cè)試其邏輯功?能。2.測(cè)試設(shè)備與器件

設(shè)備：數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱?1?臺(tái)。

器件：74LS138、74LS20各1?塊。

2024/12/123.測(cè)試內(nèi)容及步驟某車間有黃、紅兩個(gè)故障指示燈，用來(lái)監(jiān)測(cè)三臺(tái)設(shè)備的工作情況。當(dāng)只有一臺(tái)設(shè)備有故障時(shí)黃燈亮；若有兩臺(tái)設(shè)備同時(shí)產(chǎn)生故障時(shí)，紅燈亮；三臺(tái)設(shè)備都產(chǎn)生故障時(shí)，紅燈和黃燈都亮。試用譯碼器設(shè)計(jì)一個(gè)設(shè)備運(yùn)行故障監(jiān)測(cè)報(bào)警電?路。設(shè)計(jì)邏輯要求：設(shè)?A、B、C?分別為三臺(tái)設(shè)備的故障信號(hào)，有故障為?1、正常工作為?0；Y1?表示黃燈，