译码器是典型的组合数字电路

译码器是典型的组合数字电路 译码器是将一种编码转换为另一种编码的逻辑电路 学习 译码器必须与各种编码打交道 从广义的角度看 译码器有四类 二进制码译码器 也称最小项译码器 N 中取一译码器 最小项译码器一般是将二进制码 译为十进制码 代码转换译码器 是从一种编码转换为另一种编码 显示译码器 一般是将一种编码译成十进制码或特定的编码 并通过显示器件将译码器的 状态显示出来 编码器 一般是将十进制码转换为相应的其它编码 其实质与代码转换译码器一样 编码 是译码的反过程 19 4 1 二进制码译码器 二进制码译码器又名最小项译码器 N 中取一译码器 n 为二进制码的位数 就 是输入变量的位数 N 2 n 所以 N 也是输出量的数目 或全部最小项的数目 因为最小 项取值的性质是对于一种二进制码的输入 只有一个最小项为 1 其余 N 1 个最小项均 为 0 所以 二进制码译码器也称为 n 线 N 线译码器 例如对于三位二进制码译码器 可称为 3 线 8 线译码器 这种称呼往往见于器件手册 三变量二进制码译码器的逻辑图如图 19 4 1 所示 该逻辑图由三部分构成 译码 器部分 输入缓冲部分和使能控制部分 该电路的简化逻辑符号如图 19 4 2 所示 或 或 或 或 或 或 或 或 产品的 3 线 8 线二进制译码器 74LS138 是低电平输出有效 即选中的二进制码 对应的输出只有一个 0 所以译码逻辑式为以上右侧的一排 这里有一点需要注意 习 惯上往往可以通过集成电路端口符号的标注 可以看出这个端口是低电平有效还是高电平 有效 例如输出端标 Y 是高电平有效 正逻辑是 1 电平有效 如果标 则是低电平有 效 对正逻辑是 0 电平有效 这里要注意对端口的标注 Y 和上面的反号应作为一个符 号理解 只说明该端口是低电平有效 不能理解为先得到 Y 再求反 至于定义高电平有 效还是低电平有效 对电路的工作原理来说是一样的 N 中取一个 1 还是 N 中取一个 0 都可以完成对输入二进制码的译码 图 19 4 1 三变量最小项译码器逻辑图 19 4 1 2 输入缓冲部分 图 19 4 1 三变量最小项译码器逻辑图 输入缓冲部分见图 19 4 1 中右下方的六个非门 通过这六个非门可以获得三个输入变量的 原变量和反变量 这样译码门的输入端就可以接到相应非门的输出端 而不必接到译码器 的输入端 这样就可以减少信号源的负担 或者说 信号源接这样的译码器可以多接几个 而直接接到译码门上 就接不了那么多了 否则超出了信号源的电流 扇出 承担能力 信号源的逻辑电平就会超标 违反了双值逻辑系统的规定 当 时 使能输出为 1 解除对译码门 与非门 的封锁 允许译码 当 时 使能输 出为 0 禁止译码 即全部八个译码门的输出全部为 1 74LS138 B2 B1 B0 H L H L L L L H L L L H H L L H L H L L H H H L H L L H L H L H H L H H L H L H H H H H H H H H H H H H H H H H H H L H H H H H H H H L H H H H H H H H L H H H H H H H H L H H H H H H H H L H H H H H H H H L H H H H H H H H L H H H H H H H H L 19 4 1 4 逻辑符号 74LS138 的逻辑符号如图 19 4 2 所示 方框上方的 BIN OCT 表示从二进制码 binary 到八进制码 octal 的转换 EN 是使能端 表示使能端的三个输入量是与逻辑关 系 当 时为有效的使能电平 八个输出端 表示低电平输出有效 表示三位二进制 码的输入 边框内的 4 2 1 表示二进制码数位的高低 通过逻辑符号可以了解该电路的 基本逻辑功能 图 19 4 2 简化逻辑符号图 19 4 1 5 应用 构成组合数字电路 二进制译码器除了做二进制码到八进制 十进制中的 0 7 码的译码外 还可以和与非门在一 起构成任意组合数字电路 例如 可以使用 3 线 8 线译码器和四输入与非门构成全加器 全加器的逻辑式如下 全加器的和和进位各由四个最小项组成 74LS138 就是提供最小项的 它的输出是低电平 有效 所以通过与非门变换 和 输出为 和 输出是四个最小项之和 相当四个低电平输出的与非 正好 74LS138 是最 小项的低电平输出 进位 输出为 于是可以画出由 3 线 8 线最小项译码器和与非门构成的全加器 如图 19 4 3 所示 图 19 4 3 三位二进制译码器的应用 19 4 2 显示译码器 显示译码器是一种和显示器件结合的译码器 目前用于电子电路系统中的显示器 件主要有发光二极管组成的各种显示器件和液晶显示器件 这二种显示器件都有笔划段和 点阵型两大类 笔划段型的由一些特定的笔划段组成 以显示一些特定的字型和符号 点 阵型的由许多成行成列的发光元素点组成 由不同行和列上的发光点组成一定的字型 符 号和图形 它们的示意图见图 19 4 4 19 4 2 1 显示器件 a 笔划段型显示器 b 点阵型显示器 图 19 4 4 笔划段型和点阵型显示器的示意图 a 共阳极型显示器 b 共阴极型显示器 图 19 4 5 七笔划段型 LED 显示器件 a LED 显示器件 b LCD 显示器件 2 液晶显示器件 液晶是一种特殊的能极化的液态晶体 是一种有机化合物 在一定的温度范围内 它既具 有液体的流动性 又具有晶体的某些光学特性 其透明度和颜色随电场 磁场 光 温度 等外界条件的变化而变化 液晶在电场作用下会产生各种光电效应 液晶显示器件是一种被动显示器件 外界光线强 反差较强 显示清楚 若外界 光线弱 则显示不清楚 不过现在有一种带背景光的液晶显示器件 可以在黑暗的条件下 使用 例如笔记本电脑的显示屏即是 液晶显示器件也有彩色的 笔划段型 LCD 显示器件 见图 19 4 6 b 液晶显示器件的功耗很低 这是它的突出优点 但是它的显示控制电路比较复杂 不过现在有专用的集成电路与液晶显示器件配套 就极大地方便了用户 19 4 3 中规模显示译码器 19 3 2 1 常用 LED 显示译码器 显示译码器已有多种产品 又分驱动 LED 和 LCD 等不同类型的显示器 74LS247 74LS248 74LS49 等是几款 LED 显示译码器 表 19 8 是一种驱动共阴极 LED 数码管的显示译码器的功能表 型号是 74LS248 输出高电平有效 74LS247 与 74LS248 功能相同 只不过是输出低电平有效 适用于共阳极 LED 数码管 19 3 2 2 常用 LED 显示译码器的逻辑功能 74LS247 74LS248 以及相近的几种译码器的逻辑功能可以通过实验加以验证 1 显示功能 显示功能见功能表的上半部分 DCBA 是二进制码输入 要正确的执行显示功能 有关的功能端必须接合适的逻辑电平 这些功能端的作用随后介绍 对于 0 9 输入 DCBA 相当 BCD8421 码 当超过 9 以后 译码器仍然有字型输出 具体见图 19 4 7 当 DCBA 1111 时 数码管熄灭 实验时要在笔划段电极串联电阻 以保护 LED 数码管 图 19 4 7 74LS248 显示字型与输入的对应关系 2 灭灯输入 BI Blaking input 为灭灯输入 低电平有效 当 时 整个数码管熄灭 而且灭灯 输入的优先级最高 灭灯时 其它功能都无法执行 3 试灯输入 LT Lamp Test Input 为试灯输入 低电平有效 当 时 整个数码管点亮 显示 8 用于检查数码管和译码器是否有缺欠 优先级次于灭灯输入 4 动态灭 0 输入 RBI Rpiile Blanking Input 为动态灭灯输入 低电平有效 当 时 且 DCBA LLLL 时 数码管熄灭 若 DCBA LLLL 时 译码器照常显示 显示字型取决于输入 动态灭灯输入用于多个译码器级联时 消隐无用的前零和尾零 具体电路如图 19 4 8 所示 图 19 4 8 中规模显示译码器 74LS47 的级联 19 4 4 编码器 编码器是将十进制抹转换为各种其它编码的逻辑电路 常用的编码器有二进制码 编码器 优先