《数字电子技术 》课件第4章 (6).ppt
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1、第 4 章编码器与译码器实训实训4编码器与译码器编码器与译码器4.1编码与译码编码与译码4.2编码器与译码器编码器与译码器4.3编编/译码器应用实例译码器应用实例4.4常用编码器与译码器集成电路简介常用编码器与译码器集成电路简介第 4 章编码器与译码器实训实训4 编编/译码及数码显示译码及数码显示1.实训目的(1)了解编码器、译码器和数码管的逻辑功能。(2)熟悉74LS147、74LS48和数码管各管脚功能。(3)进一步掌握数字电路逻辑关系的检测方法。第 4 章编码器与译码器2.实训设备与器件实训设备:逻辑试电笔,示波器,直流稳压电源,集成电路测试仪。实训器件:实验电路板、实训3中调试好的抢答
2、器实验板、二十进制编码器74LS147、字符译码器74LS48、共阴极数码管、非门74LS04各一块。第 4 章编码器与译码器3.实训电路实训电路如图4.1所示。图 4.1 编/译码及数码显示实验电路图第 4 章编码器与译码器4.实训步骤与要求1)预习查集成电路手册,初步了解74LS147、74LS48和数码管的功能,确定74LS147和74LS48的管脚排列,了解各管脚的功能。第 4 章编码器与译码器2)连接电路用集成电路测试仪测试所用集成块,确认完好后,按实验电路图在实验板上安装好实验电路。将实训3中抢答器的指示信号按实训电路所示接到编码器74LS147的I1、I2、I3、I4输入端(即1
3、1、12、13、1脚)。检查电路连接,确认无误后再接电源。第 4 章编码器与译码器3)电路功能显示接通电源,分别触按4个抢答器的抢答键,如果电路工作正常,数码管将分别显示抢答成功者的号码。如果没有显示或显示的不是抢答成功者的号码,说明电路有故障,应予以排除。第 4 章编码器与译码器4)电路逻辑关系检测(1)用逻辑试电笔(或示波器)测试抢答器输入到编码器74LS147的 I1、I2、I3、I4输入端的4个信号,其中应有一个信号是低电平,并且观察该低电平信号与数码管显示的数字有什么关系。第 4 章编码器与译码器2)当4个输入信号 I1、I2、I3、I4分别为低电平时,用逻辑试电笔(或示波器)测试7
4、4LS147的4个输出信号Y0、Y1、Y2、Y3的电平并记录于表4.1中。表中“1”表示高电平,“0”表示低电平。第 4 章编码器与译码器(3)用同样的方法测试译码器74LS48的7个输出端ag的电平并记录于表4.1中。第 4 章编码器与译码器5)74LS147功能试验(1)编码功能。给一块74LS147接通电源和地,在74LS147的9个输入端加上输入信号(按表4.2所示,依次给I1I9加信号),用逻辑试电笔或示波器测试Y0、Y1、Y2、Y3 4个输出端的电平,将测试结果填入表4.2中。第 4 章编码器与译码器第 4 章编码器与译码器(2)优先编码。如果74LS147有两个或两个以上的输入信
5、号同时为低电平,将输出哪一个信号的编码呢?请按表4.3的输入方式,测试相应的输出编码。表中的“”既可以表示低电平,也可以表示高电平。第 4 章编码器与译码器第 4 章编码器与译码器6)数码管功能测试将共阴极数码管的公共电极接地,分别给ag 7个输入端加上高电平,观察数码管的发亮情况,记录输入信号与发亮显示段的对应关系。最后给7个输入端都加上高电平,观察数码管的发亮情况。第 4 章编码器与译码器7)74LS48功能试验(1)译码功能:将LT、RBI、BI/RBO端接高电平,输入十进制数09的任意一组8421BCD码(原码),则输出端ag也会得到一组相应的7位二进制代码。如果将这组代码输入到数码管
6、,就可以显示出相应的十进制数。第 4 章编码器与译码器(2)试灯功能。给试灯输入LT加低电平,而BI/RBO端加高电平时,则输出端ag均为高电平。若将其输入数码管,则所有的显示段都发亮。此功能可以用于检查数码管的好坏。(3)灭灯功能。将低电平加于灭灯输入BI/RBO时,不管其他输入为什么电平,所有输出端都为低电平。将这样的输出信号加至数码管,数码管将不发亮。第 4 章编码器与译码器(4)动态灭灯功能。RBI为灭零输入信号,其作用是将数码管显示的数字0熄灭。当RBI=0,且Y3Y2Y1Y0=0000时,若LT=1,ag输出为低电平,数码管无显示。利用该灭零端,可熄灭多位显示中不需要的零。不需要灭
7、零时,RBI=1。第 4 章编码器与译码器5.实训分析(1)从步骤3)的试验可以看出,该实训电路的功能就是在数码管上显示出 4 位抢答者的号码。在该实验中我们只有4个输入信号,如果有10个输入信号,则数码管将可以显示09这10个数字。第 4 章编码器与译码器(2)分析步骤4)中第(1)步的测试结果可知,无论哪个输入信号为低电平,数码管将显示该输入端号码。如果所有的输出信号都为高电平,则数码管将显示数字0。(3)表4.的数据表明74LS147是将一个输入信号编成了一组相应的二进制代码,因此称其为编码器。第 4 章编码器与译码器(4)观察步骤4)中第(3)步的结果发现,ag 7个信号中哪个信号为高
8、电平,数码管与之相对应的那一段就会发亮。在74LS48输入端输入不同的二进制代码时,ag的输出也不同,数码管将显示不同的数字。ag的信号电平是按照输入代码对字型的要求输出的,因此称74LS48为字符译码器。第 4 章编码器与译码器4.1 编编 码码 与与 译译 码码4.1.1 编码与译码的概念编码与译码的概念一位二进制代码叫做一个码元,它有0、1两种状态。n个码元可以有2n种不同的组合。每种组合称为一个码字。用不同码字表示各种各样的信息,就是二进制编码。第 4 章编码器与译码器4.1.2 常用编码及特点常用编码及特点1.二进制编码(1)自然二进制编码。这种编码是按数的自然顺序进行编码的二进制码
9、。n位自然二进制码各位的权值分别为2n1,2n2,,21,20。每个码字代表一个信息,共有2n个信息。4位自然二进制码如表4.4所示。第 4 章编码器与译码器第 4 章编码器与译码器(2)循环码。循环码又称格雷(Gray)码。这种编码没有固定的权值,并且任意两个相邻码字之间只有1位码元不同。有人把这种特性称为单位间距特性。具有这种特性的编码称为单位间距码。这类编码可以从编码形式上杜绝瞬间状态的模糊现象,避免某些逻辑差错或者噪声。第 4 章编码器与译码器从表4.4中可见,循环码中每一位代码从上到下的排列顺序是以固定周期进行循环的。其中右起第一位的循环周期是“0110”,第二位是“00111100
10、”,第三位是“0000111111110000”,等等。4位循环码以最高位0与1之间位轴对折,除反射位外,其他3位均互为镜像。故有时也将循环码称为反射码。第 4 章编码器与译码器2.二-十进制编码(1)8421BCD码是用4位二进制数表示1位十进制数,这4位二进制数的权分别为8、4、2、1。(2)2421BCD码的4位二进制数的权分别是2、4、2、1,这种BCD码的编码方案不是惟一的,表4.5中列出了其中两种。第 4 章编码器与译码器(3)5421BCD码的4位二进制数的权分别是5、4、2、1,这种BCD码的编码方案也不是惟一的,表4.5中也列出了其中两种。(4)余3码为无权码,它是在8421
11、BCD码的基础上加二进制数0011(十进制数3)而得到的。(5)余3循环码由循环码加3而成。第 4 章编码器与译码器(6)右移码的构成方法是,令十进制数0的右移码为00000,而其他数的右移码的右边4位由前一码组右移一位得到,而最左一位则是前一码组最右一位取反的结果。余3循环码、右移码和循环码一样,都具有单位间距特性。第 4 章编码器与译码器第 4 章编码器与译码器3.字符编码若是偶校验,就选择第8位码的取值,使b8b1中1的个数为偶数个;若是奇校验,就使b8b1中1的个数为奇数个。b7b1有27=128种码字,其中有52个大、小写英文字母,34个控制符,09共10个数字符,32个标点符号及运
12、算符。其编码表如表4.6所示。表4.6中控制字符的含义如表4.7所示。第 4 章编码器与译码器第 4 章编码器与译码器4.1.3 如何选择编码如何选择编码当要求信号传输或处理的错误概率小时,应选用具有单位间距特性的编码。因为这类编码的各相邻码组之间只有一位码不同,因此在连续传输、译码时的可靠性高,能消除译码噪声产生的逻辑错误。第 4 章编码器与译码器一般数字设备多采用8421BCD码,因而在应用时应尽量采用8421BCD码,以避免增加码制转换电路。在处理信号时,常常需要对信号进行左、右移位。对这类信号的编码应尽量采用移位编码,以简化电路。第 4 章编码器与译码器为了对付信道干扰,保证数据传输的
13、可靠性,在发端按一定的规则往待传输的数据中加入一些多余但又能检验的数据位(冗余位),使传输数据满足一定的规律,以便于接收端检错和纠错,这个过程就叫纠错编码。在通信中要传输和交换信息,就会用到ASCII码或ISO码,为了纠错,要附加一位奇偶检验位。第 4 章编码器与译码器4.2 编码器与译码器编码器与译码器4.2.1 常用编码器常用编码器1.编码器概述编码器就是实现编码操作的电路。编码器的表示方法通常有功能表(真值表)、逻辑图、逻辑表达式、波形图等几种。这些表示方法可以互相转换。编码器的模型如图4.2(a)所示。第 4 章编码器与译码器图 4.2 编码器模型和4-2线编码器第 4 章编码器与译码
14、器通常编码器有m个输入端(I0Im1),需要编码的信号从此处输入;有n个输出端(Y0Yn1),编码后的二进制信号从此处输出。m与n之间满足关系m2n。第 4 章编码器与译码器编码器还有使能输入端EI,用于控制编码器是否进行编码;使能输出端EO和优先标志输出端CS等一些控制端,它们主要用于编码器间的级联。编码器的功能就是从m个输入信号中选中一个并编成一组二进制代码并行输出。第 4 章编码器与译码器设计要求是将4位抢答者的抢答信号(假设为A3A2A1A0)编成二进制代码。根据m2n=4 的原则,输出是一组n=2的二进制代码,用F1F0表示。根据设计要求,可列出如表4.9所示的真值表。第 4 章编码
15、器与译码器第 4 章编码器与译码器由于输入变量互相排斥,即抢答器在任何时刻,只能有一个输入变量为1。根据这一特殊约束条件,只要将输出函数值为1时的输入变量直接加起来就可得到F1、F0的表达式:F1=A3+A2F0=A3+A1用或门实现该编码器的示意图如图4.2(b)所示。由于该编码器有4个输入端,2个输出端,故称为42线编码器。第 4 章编码器与译码器2.二进制编码器74LS148是83线优先编码器,常用于优先中断系统和键盘编码。它有8个输入信号,3位输出信号。由于是优先编码器,故允许多个输入信号同时有效,但只对其中优先级别最高的有效输入信号编码,而对级别较低的不响应。其功能表如表4.10所示
16、。第 4 章编码器与译码器第 4 章编码器与译码器74LS148编码器的引脚图及逻辑符号如图4.3所示。图 4.3 74LS148的引脚图和逻辑符号(a)引脚图;(b)逻辑符号第 4 章编码器与译码器3.二-十进制编码器74LS147编码器的功能表如表4.11所示。由该表可见,编码器有9个输入端(I1I9)和4个输出端(Y3、Y2、Y1、Y0)。其中 I9状态信号级别最高,I1状态信号级别最低。Y3、Y2、Y1、Y0为编码输出端,以反码输出,Y3为最高位,Y0为最低位。第 4 章编码器与译码器第 4 章编码器与译码器74LS147编码器的引脚图及逻辑符号分别如图4.4、4.5所示。图 4.4
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