4线-16线 译码器的设计

...wd......wd......wd...4线-16线译码器的设计摘要译码器是组合逻辑电路的一个重要的器件，其可以分为：变量译码和显示译码两类。变量译码一般是一种较少输入变为较多输出的器件，一般分为2的n次方译码和8421BCD码译码两类。显示译码主要解决二进制数显示成对应的十、或十六进制数的转换功能，一般其可分为驱动LED和驱动LCD两类。译码是编码的逆过程，在编码时，每一种二进制代码，都赋予了特定的含义，即都表示了一个确定的信号或者对象。把代码状态的特定含义“翻译〞出来的过程叫做译码，实现译码操作的电路称为译码器。或者说，译码器是可以将输入二进制代码的状态翻译成输出信号，以表示其原来含义的电路。根据需要，输出信号可以是脉冲，也可以是高电平或者低电平。译码器主要在通信系统学科中学到，生活中有很多信息通信的例子，包含各种编码算法。译码器的开发和利用给我们的生产生活带来了很大程度的提高。所以我们对译码器的研究是很有必要的。本次设计一个是由译码器变换的4线-16线译码器。关键词：译码器组合逻辑电路编码目录第一章绪论………………6第二种电路设计及工作原理……………72.1电路整体设计方框图……………72.2工作原理…………7第三章元器件选择……103.174LS1384线-16线译码器……103.2输入端………….133.3输出端………….13第四章电路连接及测试……………….144.1实验准备过程………………….144.2电路组装……….144.3电路调试……….17绪论译码器是一个多输入、多输出的组合逻辑电路。广泛应用于数据的解码、分配、寻址和控制等各方面。译码器可分为通用译码器和现实译码器两大类。通用译码器又分为变量译码器〔二进制译码器〕和代码变换译码器。本次课程设计的题目是4线-16线译码器。4线-16线译码器是将4个二进制编码输入译成16个彼此独立的输出的之一。它是将数据从一个输入线分配到16个输出的任意一个而实现解调功能的译码器。本次课程设计是用两片74LS138实现4线-16线译码器 。电路设计及工作原理2.1电路整体设计方框图输出译码输入输出译码输入在输入端输入D3、D2、D1、D0相对应的二进制编码〔0/1〕，通过译码器“翻译〞得出输出端的结果Y0-Y15,如：当D3、D2、D1、D0分别为1010时，输出端为Y10〔10〕。图2-1为4线-16线译码器逻辑图2.2工作原理用两片3线-8线译码器×138构成4线-16线译码器的逻辑图如图2-1所示。利用×138〔1〕的控制端S1’、S2’与×138〔2〕的控制电路S1相连，接入四位输入D0、D1、D2、D3的最高为A3可以完成译码器的扩展。当D3=0时，×138〔1〕工作，而×138〔2〕处于制止状态，输出为高电平；而当D3=1时，×138〔2〕工作，×138〔1〕处于制止状态。×138〔1〕输出为Y0’~Y7’×138(2)输出为Y8~Y15由图2-2可见，74LS138仅有3个地址输入端。如果想对4位二进制代码，只能利用一个附加控制端〔当中的一个〕作为第四个地址输入端图2-23线-8线译码器逻辑图取第〔1〕片74LS138的和作为它的第四个地址输入端〔在同一个时间令〕，取第〔2〕片的作为它的第四个地址输入端〔在同一个时间令〕，取两片的、、，并将第〔1〕片的和接至，将第〔2〕片的接至，如图2-3所示，于是得到两片74LS138的输出分别为〔2〕〔1〕〔2〕〔1〕图2-3为两片74LS138的输出表达式图2-3中式〔1〕说明时第〔1〕片74LS138工作而第〔2〕片74LS138制止，将的0000～0111这8个代码译成8个低电平信号。而式〔2〕说明时，第〔2〕片74LS138工作，第〔1〕片74LS138制止，将的1000～1111这8个代码译成8个低电平信号。这样就用两个3线－8线译码器扩展成一个4线－16线的译码器了。元器件选择3.174LS1383线-8线译码器3线—8线译码器74LS138，图3-1-1为74LS138实物图。图3-1-174LS1383线-8线译码器实物图3线—8线译码器除了3线到8线的根本译码输入输出端外，为便于扩展成更多位的译码电路和实现数据分配功能，74LS138还有三个输入使能端EN1，EN2A和EN2B。74LS138真值表和内部逻辑图分别见表3-1-2和图3-1-3。图3-1-274LS138译码器真值表图3-1-374LS138内部逻辑图图3-1-4所示符号图中，输入输出低电平有效用极性指示符表示，同时极性指示符又标明了信号方向。74138的三个输入使能〔又称选通ST〕信号之间是与逻辑关系，EN1高电平有效，EN2A和EN2B低电平有效。只有在所有使能端都为有效电平〔EN1EN2AEN2B=100〕时，74138才对输入进展译码，相应输出端为低电平，即输出信号为低电平有效。在EN1EN2AEN2B≠100时，译码器停顿译码，输出无效电平〔高电平〕。图3-1-474LS138符号图无论从逻辑图还是功能表我们都可以看到74LS138的八个输出引脚，任何时刻要么全为高电平1—芯片处于不工作状态，要么只有一个为低电平0，其余7个输出引脚全为高电平1。如果出现两个输出引脚同时为0的情况，说明该芯片已经损坏。集成译码器通过给使能端施加恰当的控制信号，就可以扩展其输入位数。当附加控制门的输出为高电平〔S＝1〕时，可由逻辑图写出图3-1-5表达式图3-1-574LS138各个输出表达式由上式可以看出，同时又是这三个变量的全部最小项的译码输出，所以也把这种译码器叫做最小项译码器。71LS138有三个附加的控制端、和。当、时，输出为高电平〔S＝1〕，译码器处于工作状态。否则，译码器被制止，所有的输出端被封锁在高电平，如表3.3.5所示。这三个控制端也叫做“片选〞输入端，利用片选的作用可以将多篇连接起来以扩展译码器的功能。带控制输入端的译码器又是一个完整的数据分配器。在图3.3.8电路中如果把作为“数据〞输入端〔同时〕，而将作为“地址〞输入端，那么从送来的数据只能通过所指定的一根输出线送出去。这就不难理解为什么把叫做地址输入了。例如当＝101时，门的输入端除了接至输出端的一个以外全是高电平，因此的数据以反码的形式从输出，而不会被送到其他任何一个输出端上。3.2输入端电路的输入端是由4个开关构成，开关向上指示灯亮为输入高电平。如图3-2-1所示图3-2-1电路输入端3.3输出端电路的输出端是由试验箱的电路板的16个LED小灯组成。如图3-3-1所示图3-3-1电路输出端电路连接及测试4.1实验准备过程依据我们整理的课上所学到的知识和上网查阅的资料，到实验室跟教师领取实验所需的元件74LS138译码器，根据电路图连接电路，，用数字万用表测试直流电源电压等。4.2电路组装实物图是根据电路原理图和元器件搭接组装了整体实物连接图如图4-2-1所示图4-2-1整体实物连接图电路采用实验室的5V直流电源，如图4-2-2所示图4-2-2电路电源图电路的扩展电路是由两个74LS138构成，如图4-2-3所示图4-2-3扩展电路电路的输入端为A3、A2、A1、A0，如图4-2-4图4-2-4输入端电路的输出端是由16个LED小灯组成，如图4-2-5所示图4-2-5输出端4.3电路调试这个环节电路的连接已经全部完成，接下来就是调试的过程，也是验证我们的电路连接的是否成功。当我们在输入端输