74LS148优先编码器.doc

74LS148优先编码器1 编码的概念下图是医院病房中常见的一种请求显示电路n个开关K1K2Kn接至n张病床n个指示灯接至护士办公室病员可以通过按动开关呼叫护士（因疼痛或树叶即将结束等原因），某一开关一旦合上，相应的安装在护士办公室的指示灯亮，护士马上就会过来处理。该电路的优点是简单、可靠，缺点是用线太多。如某病区有200张病床，那就会有200根线接到护士办公室。用编码的办法就可大大减少用线的根数。下图是由四个与非门，15个开关组成的16-4线编码带电路。如果加一个与非门可得到32-5线编码电路。当15个开关全部断开时，四个与非门的输入为全为1，当仅有闭合时当仅有闭合时 当仅有闭合时该电路的主要缺点是：任何时候只允许一个开关合上，才能得到正确的编码，如果两个或更多的开关合上，如和合上与单独合上时得到同一个0011的编码。所以上图电路没有实用价值。2 优先的概念例：某医院有、号病室四间，是重症监护病房需特别护理，其余依次为重点病房、普通护理病房和康复护理病房，设计一个优先请求显示电路，其优先级别依次为最高、次高、较低和最低。在四个病房各安一个开关、，0表示有请求，1表示没有请求；在护士病房安四个指示灯，1表示灯亮，0表示灯暗。当时（），亮（），其余三个灯暗，无论这三个病房有无请求。当无请求时（），如果则才会亮，此时都不会亮列出真值表如下：该真值表只有五行，是一个简化的真值表，其实四变量真值表从0000到1111应该有16行。表中第2行其实包含8行，这8行其余三个变量从000、001111即0000、00010111（这八行最小项之和为）从简化的真值表上我们直接写出读者可自行列出完整的真值表（16行）并写出的最简与或表达式，看与上述表达式是否一致。实现上述逻辑功能的逻辑图如下：3. 74LS148优先编码器在优先编码器电路中，允许同时输入两个以上的编码信号。不过在设计优先编码器时已经将所有的输入信号按优先顺序排了队，当几个输入信号同时出现时，只对其中优先权最高的一个进行编码。图3.3.3给出了8线-3线优先编码器74LS148的逻辑图。如果不考虑由门，和构成的附加控制电路只有图中虚线框以内的这一部分。图3.3.3 8线-3线优先编码器74LS148的逻辑图从图3.3.3写出输出的逻辑式，即得到 （3.3.3）为了扩展电路的功能和增加使用的灵活性，再74LS148的逻辑电路中附加了由门，和组成的控制电路。其中为选通输入端，只有在的条件下，编码器才能正常工作。而在时，所有的输出端均被封锁在高电平。选通输出端和扩展端用于扩展编码功能。由图可知 （3.3.4）上式表明。只有当所有的输入端都是高电平（即没有编码输入），而且S1时，才是低电平。因此，的低电平信号表示“电路工作，但无编码输入”。从图3.3.3还可以写出 （3.3.5）这说明只要任何一个编码输入端有低电平信号输入，且S1，即为低电平。因此，的低电平输出信号表示“电路工作，而且有编码输入”。根据式（3.3.3）、（3.3.4）和3.3.5）可以列出表3.3.2所示的74LS148的功能表。它的输入和输出均以低电平作为有效信号。表3.3.2 74LS148的功能表由表中不难看出，在电路正常工作状态下，允许当中同时有几个输入端为低电平，即有编码输入信号。的优先权最高，的优先权最低。当时，无论其余输入端有无输入信号（表中以X表示），输出端只给出的编码，即。当、时，无论其余输入端有无输入信号，只对编码，输出为。其余的输入状态请读者自行分析解决。表中出现的3种情况可以用和的不同状态加以区分。下面通过一个具体例子说明一下利用和信号实现电路功能扩展的方法。【例3.3.1】试用两片74LS148接成16线-4线优先编码器，将16个低电平输入信号编为00001111 16个4位二进制代码。其中的优先权最高，的优先权最低。解：由于每片74LS148只有8个编码输入，所以需将16个输入信号分别接到两片上。现将8个优先权高的输入信号接到第（1）片的输入端，而将8个优先权低的输入信号接到第（2）片的。按照优先顺序的要求，只有均无输入信号时，才允许对的输入信号编码。因此，只要把第（1）片的“无编码信号输入”信号作为第（2）片的选通输入信号就行了。此外，当第(1)片有编码信号输入时它的，无编码信号输入时,正好可以利用它作为输出编码的第四位，以区分8个高优先权输入信号和8个低优先权输入信号的编码。编码输出的低3位应位两片输出的逻辑或。依照上面的分析，便得到了图3.3.4的逻辑图。由图3.3.4可见，当中任何一输入端为低电平时，例如=0，则片（1）的，。同时片（1）的，将片（2）封锁，使它的输出。于是在最后的输出端得到。如果中同时有几个输入端为低电平，则只对其中优先权最高的一个信号编码。当全部为高电平（没有编码输入信号）时，片（1）的，故片（2）的，处于编码工作状态，对输入的低电平信号中优先权最高的一个进行编码。例如，则片（2）的。而此时片（1）的，。片（1）的。于是在输出得到了。图3.3.4