譯碼是編碼的逆過(guò)程,它的功能是將具有特定含義的二進(jìn)制碼進(jìn)行辨別,并轉(zhuǎn)換成控制信號(hào),具有譯碼功能的邏輯電路稱為譯碼器。
譯碼器可分為兩種類型,一種是將一系列代碼轉(zhuǎn)換成與之一一對(duì)應(yīng)的有效信號(hào)。這種譯碼器可稱為唯一地址譯碼器,它常用于計(jì)算機(jī)中對(duì)存儲(chǔ)器單元地址的譯碼,即將每一個(gè)地址代碼轉(zhuǎn)換成一個(gè)有效信號(hào),從而選中對(duì)應(yīng)的單元。另一種是將一種代碼轉(zhuǎn)換成另一種代碼,所以也稱為代碼變換器,以下先介紹二進(jìn)制唯一地址譯碼器。
二進(jìn)制譯碼器的一般原理圖
從二進(jìn)制譯碼器的一般原理圖中可見(jiàn),它具有N個(gè)輸入端,2n個(gè)輸出端和一個(gè)使能輸入端。在使能輸入端為有效電平時(shí),對(duì)應(yīng)每一組輸入代碼,只有其中一個(gè)輸出端為有效電平,其余輸出端則為非有效電平。
下面首先分析由門電路組成的譯碼電路,以便熟悉譯碼器的工作原理和電路結(jié)構(gòu)。
2輸入變量的二進(jìn)制譯碼器邏輯圖如圖所示。
由于2輸入變量A,B共有4種不同狀態(tài)組合,因而可譯出4個(gè)輸出信號(hào)Y0~Y3,故上圖為2線輸入,2線輸出譯碼器,簡(jiǎn)稱2線-4線譯碼器。
由圖可寫出各輸出端的邏輯表達(dá)式:
根據(jù)這些邏輯表達(dá)式可列出功能表如下:
由表可知,對(duì)于正邏輯,當(dāng)EI為1時(shí),無(wú)論A、B為何種狀態(tài),輸出全為1,譯碼器處于非工作狀態(tài)。而當(dāng)EI為0時(shí),對(duì)應(yīng)于A、B的某種狀態(tài)組合,其中只有一個(gè)輸出量為0,其余各輸出量均為1。比如,AB=00時(shí),輸出Y0為0,Y1~Y3均為1。由此可見(jiàn),譯碼器是通過(guò)輸出端的邏輯電平以識(shí)別不同的代碼。
二、集成電路譯碼器
1.74138集成譯碼器
上圖為常用的集成譯碼器74138,其功能表為:
74138功能表
由邏輯圖可知,該譯碼器有3個(gè)輸入A,B,C,它們共有8種狀態(tài)的組合,即可譯出8?jìng)€(gè)輸出信號(hào)Y0~Y7,故該譯碼器稱為3線-8線譯碼器。與2線-3線譯碼器比較,該譯碼器的主要特點(diǎn)是,設(shè)置了G1、G2A和G2B3個(gè)使能輸入端。由功能表可知,對(duì)于正邏輯,當(dāng)G1=1,且G2A和G2B均為0時(shí),譯碼器處于工作狀態(tài)。
由功能表可得
……
顯然,一個(gè)3線-8線譯碼器能產(chǎn)生3變量函數(shù)的全部最小項(xiàng),利用這一點(diǎn)能夠方便地實(shí)現(xiàn)3變量邏輯函數(shù)。
例1 用一個(gè)3線-8線譯碼器實(shí)現(xiàn)函數(shù)
解:第一步,將3個(gè)使能端按允許譯碼的條件進(jìn)行處理,即G1接+5V,G2A和G2B接地,于是得到各輸出端的邏輯表達(dá)式為
第二步,將輸入變量X、Y、Z分別接到C、B、A端,并利用摩根定律進(jìn)行變換,可得到
可見(jiàn),3線-8線譯碼器再加-個(gè)與非門,即可實(shí)現(xiàn)題目所指定的組合邏輯,邏輯圖如下:
2.7442二-十進(jìn)制譯碼器
在第1章已經(jīng)討論過(guò)8421BCD碼,對(duì)應(yīng)于0~9的十進(jìn)制數(shù)由4位二進(jìn)制數(shù)0000~1001表示。人們雖然不習(xí)慣于直接識(shí)別二進(jìn)制數(shù),但可采用二-十進(jìn)制譯碼器來(lái)解決。這種譯碼器應(yīng)有4個(gè)輸入端,10個(gè)輸出端。下圖即是7442二一十進(jìn)制譯碼器的邏輯圖和引腳圖:
它的功能表如下表所示。其輸出為低電平有效。
對(duì)于Y0輸出從邏輯圖和功能表都可以得出 ,當(dāng)A3A2A1A0=0000時(shí),輸出 Y0=0,它對(duì)應(yīng)于十進(jìn)制數(shù)0,其余輸出依此類推。
3.七段顯示譯碼器
在數(shù)字測(cè)量?jī)x表和各種數(shù)字系統(tǒng)中,都需要將數(shù)字量直觀地顯示出來(lái),一方面供人們直接讀取測(cè)量和運(yùn)算的結(jié)果;另一方面用于監(jiān)視數(shù)字系統(tǒng)的工作情況。因此,數(shù)字顯示電路是許多數(shù)字設(shè)備不可缺少的部分。數(shù)字顯示電路通常由譯碼器、驅(qū)動(dòng)器和顯示器等部分組成,如下圖所示。
下面對(duì)顯示器和譯碼驅(qū)動(dòng)器分別進(jìn)行介紹。
數(shù)碼顯示器是用來(lái)顯示數(shù)字、文字或符號(hào)的器件,現(xiàn)在已有多種不同類型的產(chǎn)品,廣泛應(yīng)用于各種數(shù)字設(shè)備中,目前數(shù)碼顯示器件正朝著小型、低功耗、平面化方向發(fā)展。
數(shù)碼的顯示方式一般有三種:
第一種是字形重疊式,它是將不同字符的電極重疊起來(lái),要顯示某字符,只須使相應(yīng)的電極發(fā)亮即可,如輝光放電管、邊光顯示管等
。
第二種是分段式,數(shù)碼是由分布在同一平面上若干段發(fā)光的筆劃組成,如熒光數(shù)碼管等。
第三種是點(diǎn)陣式,它由一些按一定規(guī)律排列的可發(fā)光的點(diǎn)陣所組成,利用光點(diǎn)的不同組合便可顯示不同的數(shù)碼,如場(chǎng)致發(fā)光記分牌。
數(shù)字顯示方式目前以分段式應(yīng)用最普遍,下圖表示七段式數(shù)字顯示器利用不同發(fā)光段方式組合,顯示0~15等阿拉伯?dāng)?shù)字。在實(shí)際應(yīng)用中,10~15并不采用,而是用2位數(shù)字顯示器進(jìn)行顯示。
按發(fā)光物質(zhì)不同,數(shù)碼顯示器可分為下列幾類:
(1)半導(dǎo)體顯示器,亦稱發(fā)光二極管顯示器;
(2)熒光數(shù)字顯示器,如熒光數(shù)碼管、場(chǎng)致發(fā)光數(shù)字板等;
(3)液體數(shù)字顯示器,如液晶顯示器、電泳顯示器等;
(4)氣體放電顯示器,如輝光數(shù)碼管、等離子體顯示板等。
如前所述,分段式數(shù)碼管是利用不同發(fā)光段組合的方式顯示不同數(shù)碼的。因此,為了使數(shù)碼管能將數(shù)碼所代表的數(shù)顯示出來(lái),必須將數(shù)碼經(jīng)譯碼器譯出,然后經(jīng)驅(qū)動(dòng)器點(diǎn)亮對(duì)應(yīng)的段。例如,對(duì)于8421碼的0011狀態(tài),對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)為3,則譯碼驅(qū)動(dòng)器應(yīng)使a、b、c、d、g各段點(diǎn)亮。即對(duì)應(yīng)于某一組數(shù)碼,譯碼器應(yīng)有確定的幾個(gè)輸出端有信號(hào)輸出,這是分段式數(shù)碼管電路的主要特點(diǎn)。下面介紹常用的7448七段顯示譯碼器。
7448七段顯示譯碼器輸出高電平有效,用以驅(qū)動(dòng)共陰極顯示器。該集成顯示譯碼器設(shè)有多個(gè)輔助控制端,以增強(qiáng)器件的功能。
7448的功能表如下:
它有3個(gè)輔助控制端LT、RBI、BI/RBO,現(xiàn)分別簡(jiǎn)要說(shuō)明如下:
① 滅燈輸入BI/RBO
BI/RBO是特殊控制端,有時(shí)作為輸入,有時(shí)作為輸出。當(dāng)BI/RBO作輸入使用且BI=0時(shí),無(wú)論其他輸入端是什么電平,所有各段輸出a~g均為,所以字形熄滅。
② 試燈輸入LT
當(dāng)LT=0時(shí),BI/RBO是輸出端,且RBO=1,此時(shí)無(wú)論其他輸入端是什么狀態(tài),所有各段輸出a~g均為1,顯示字形。該輸入端常用于檢查7448本身及顯示器的好壞。
③ 動(dòng)態(tài)滅零輸入RBI
當(dāng)LT=1,RBI=0且輸入代碼 DCBA=0000時(shí) ,各段輸出a~g均為低電平 ,與BCD碼相應(yīng)的字形熄滅,故稱“滅零”。利用 LT=1與 RBI=0可以實(shí)現(xiàn)某一位的“消隱” 。此時(shí)BI/RBO是輸出端 ,且RBO=0。
④動(dòng)態(tài)滅零輸出RBO
BI/RBO作為輸出使用時(shí),受控于LT和RBI。當(dāng)LT=1且RBI=0,輸入代碼DCBA=0000時(shí),RBO=0;若LT=0或者LT=1且 RBI=1,則RBO=1。該端主要用于顯示多位數(shù)字時(shí),多個(gè)譯碼器之間的連接。
從功能表還可看出,對(duì)輸入代碼0000,譯碼條件是:LT和RBI同時(shí)等于1,而對(duì)其他輸入代碼則僅要求LT=1,這時(shí)候,譯碼器各段a~g輸出的電平是由輸入BCD碼決定的,并且滿足顯示字形的要求。
下面舉一個(gè)利用7448實(shí)現(xiàn)多位數(shù)字譯碼顯示的例子,通過(guò)它了解各控制端的用法,特別是如何動(dòng)態(tài)滅零,實(shí)現(xiàn)無(wú)意義位的“消隱”。
該例電路如下圖所示。
圖中7位顯示器由7個(gè)譯碼器7448驅(qū)動(dòng)。各片7448的LT均接高電平,由于第一片的RBI=0且DCBA=0000,所以第一片滿足滅零條件,無(wú)字形顯示,同時(shí)輸出RBO=0;第一片的RBO與第二片的RBI相連,使第二片也滿足滅零條件,無(wú)顯示并輸出RBO=0;同理,第三片的零也熄滅,無(wú)顯示。由于第四、五、六、七片譯碼器的RBI=1,所以它們都正常譯碼,按輸入BCD碼去點(diǎn)亮各段電極。
如果接法不變,但第一片7448的輸入代碼不是0000而是任何其他BCD碼,則該片將正常譯碼并驅(qū)動(dòng)顯示,同時(shí)使RBO=1。這樣,第二片、第三片就喪失了滅零條件,所以電路對(duì)最高位非零的數(shù)字仍然正常顯示。
數(shù)據(jù)分配是將一個(gè)數(shù)據(jù)源來(lái)的數(shù)據(jù)根據(jù)需要送到多個(gè)不同的通道上去,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分配功能的邏輯電路稱為數(shù)據(jù)分配器。它的作用相當(dāng)于多個(gè)輸出的單刀多擲開(kāi)關(guān),其示意圖如圖所示。
數(shù)據(jù)分配器可以用唯一地址譯碼器實(shí)現(xiàn)。
如用3線-8線譯碼器可以把一個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)分配到8?jìng)€(gè)不同的通道上去。用74138作為數(shù)據(jù)分配器的邏輯原理圖如下:
將G2B接低電平,G1作為使能端,C,B和A作為選擇通道地址輸入,G2A作為數(shù)據(jù)輸入。例如,當(dāng)G1=1,CBA=010時(shí),由74138的功能表可得:
而其余輸出端均為高電平。因此,當(dāng)?shù)刂稢BA=010時(shí),只有輸出端Y2得到與輸入相同的數(shù)據(jù)波形。74138譯碼器作為數(shù)據(jù)分配器的功能表如下所示。
74138譯碼器作為數(shù)據(jù)分配器的功能表
數(shù)據(jù)分配器的用途比較多,比如用它將一臺(tái)PC機(jī)與多臺(tái)外部設(shè)備連接,將計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)分送到外部設(shè)備中。它還可以與計(jì)數(shù)器結(jié)合組成脈沖分配器,用它與數(shù)據(jù)選擇器連接組成分時(shí)數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)。
評(píng)論
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