编码器、译码器及应用电路设计 一、实验目的： 1、掌握中规模集成编码器、译码器的逻辑功能测试和使用方法； 2、学会编码器、译码器应用电路设计的方法； 3、熟悉译码显示电路的工作原理。 二、实验原理： 1、什么是编码： 教材说：用文字、符号、或者数字表示特定对象的过程称为编码 具体说：编码的逻辑功能是把输入的每个高、低电平信号编成对应的二进制代码 2、编码器74LS147的特点及引脚排列图： 74LS147是优先编码器，当输入端有两个或两个以上为低电平，它将对优先级别相对较高的优先编码。其引脚排列图： 3、什么是译码：译码是编码的逆过程，把给定的代码进行“翻译”，变成相应的状态，使输出通道中相应的一路有信号输出，译码器广泛用于代码转换、终端的数字显示、数据分配、组合控制信号等。 译码器按照功能的不同，一般分为三类：二进制译码器、二—十进制译码器、显示译码器。 （1）变量译码器（用以表示输入变量的状态） 74LS138的特点及其引脚排列图：反码输出。 ABC是地址输入端，Y0—Y7是输出端，G1、G2A’、G2B’为 使能端，只有当G1=G2A’=G2B’=1时，译码器才工作。 （2）码制变换译码器：用于同一个数据的不同代码之间的相互转换，代表是4—10线译码器 译码器74LS42的特点及其引脚排列图： 译码器74LS42的功能是将8421BCD码译成10个对象 其原理与74LS138类同，只不过它有四个输入端， 十个输出端，4位输入代码0000—1111十六种状态组合
其中有1010—1111六个没有与其对应的输出端， 这六组代码叫做伪码，十个输出端均为无效状态。 （3）数码显示与七段译码驱动器：将数字、文字、符号的代码译成数字、文字、符号的电路 a、七段发光二极管数码显示管的特点：（共阴极） b、七段译码驱动器： 4、在本数字电路实验装置上已完成了译码器74LS48和数码管之间的连接图。 三四五脚接高电频，数码管的单独端接低电频。
实验三译码器与编码器的设计与仿真 一、实验内容 1．参照芯片74LS138的电路结构，用VHDL语言设计3-8译码器； 2．参照芯片74LS148的电路结构，用VHDL语言设计8-3优先编码器。二、电路功能介绍 1．74148：8-3优先编码器（8 to 3 Priority Encoder） 用途：将各种输入信号转换成一组二进制代码，使得计算机可以识别这一信号的作用。键盘里就有大家天天打交道的编码器，当你敲击按键时，被敲击的按键被键盘里的编码器编码成计算机能够识别的ASCII码。译码器与编码器的功能正好相反。 2．74138：3-8译码器（3 to 8 Demultiplexer），也叫3-8解码器 用途：用一组二进制代码来产生各种独立的输出信号，这种输出信号可以用来执行不同的工作。显示器中的像素点受到译码器的输出控制。 逻辑框图：用逻辑符号（Symbol）来解释该电路输入与输出信号之间的逻辑关系，既省事又直观。如下图所示。 一、编码器 1.VHDL实现 library IEEE; use IEEE.std_logic_1164.all; entity pencoder is port ( i7,i6,i5,i4,i3,i2,i1,i0:in STD_LOGIC; a2,a1,a0,idle:out STD_LOGIC); 解 码 信 号 输 出 端低 电 平 有 效 代 码 输入 端 使能输入端
end pencoder; architecture pencoder_arch of pencoder is signal h:STD_LOGIC_VECTOR(7 downto 0); begin h(7)<=i7; h(6)<=i6 and not i7; h(5)<=i5 and not i6 and not i7; h(4)<=i4 and not i5 and not i6 and not i7; h(3)<=i3 and not i4 and not i5 and not i6 and not i7; h(2)<=i2 and not i3 and not i4 and not i5 and not i6 and not i7; h(1)<=i1 and not i2 and not i3 and not i4 and not i5 and not i6 and not i7; h(0)<=i0 and not i1 and not i2 and not i3 and not i4 and not i5 and not i6 and not i7; idle<=not i0 and not i1 and not i2 and not i3 and not i4 and not i5 and not i6 and not i7; a0<=h(1) or h(3) or h(5) or h(7); a1<=h(2) or h(3) or h(6) or h(7); a2<=h(4) or h(5) or h(6) or h(7); 2.波形图：
绝对式光电编码器基本构造及特点 用增量式光电编码器有可能由于外界的干扰产生计数错误，并且在停电或故障停车后无 法找到事故前执行部件的正确位置。采用绝对式光电编码器可以避免上述缺点。绝对式光电编码器的基本原理及组成部件与增量式光电编码器基本相同，也是由光源、码盘、检测光栅、光电检测器件和转换电路组成。与增量式光电编码器不同的是，绝对式光电编码器用不同的数码来分别指示每个不同的增量位置，它是一种直接输出数字量的传感器。在它的圆形码盘上沿径向有若干同心码道，每条上由透光和不透光的扇形区相间组成，相邻码道的扇区数目是双倍关系，码盘上的码道数就是它的二进制数码的位数，在码盘的一侧是光源，另一侧对应每一码道有一光敏元件；当码盘处于不同位置时，各光敏元件根据受光照与否转换出相应的电平信号，形成二进制数。这种编码器的特点是不要计数器，在转轴的任意位置都可读出一个固定的与位置相对应的数字码。显然，码道越多，分辨率就越高，对于一个具有N 位 二进制分辨率的编码器，其码盘必须有N 条码道。绝对式光电编码器原理如图1-8 所示。 绝对式光电编码器是利用自然二进制、循环二进制（格雷码）、二-十进制等方式进行光 电转换的。绝对式光电编码器与增量式光电编码器不同之处在于圆盘上透光、不透光的线条图形，绝对光电编码器可有若干编码，根据读出码盘上的编码，检测绝对位置。它的特点是：可以直接读出角度坐标的绝对值；没有累积误差；电源切除后位置信息不会丢失；编码器的精度取决于位数；最高运转速度比增量式光电编码器高。 图1-8 绝对式光电编码器原理 1.3.2 码制与码盘 绝对式光电编码器的码盘按照其所用的码制可以分为：二进制码、循环码（格雷码）、 十进制码、六十进制码（度、分、秒进制）码盘等。四位二元码盘（二进制、格雷码）如图1-9 所示。图中黑、白色分别表示透光、不透光区域。
实验四 组合逻辑电路设计（编码器和译码器） 一、【实验目的】 1、 验证编码器、译码器的逻辑功能。 2、 熟悉常用编码器、译码器的逻辑功能。 二、【实验原理】 1.编码器 编码器是组合电路的一部分，就是实现编码操作的电路，编码实际上是和译码相反的过程。按照被编码信号的不同特点和要求，编码也分成三类： （1）二进制编码器：如用门电路构成的4-2线，8-3线编码器等。 （2）二—十进制编码器：将十进制0~9编程BCD 码，如10线十进制-4线BCD 码编码器74LS147等。 （3）优先编码器：如8-3线优先编码器74LS148等。 2.译码器 译码器是组合电路的一部分。所谓译码，就是把代码的特定含义“翻译”出来的过程，而实现译码操作的电路称为译码器。译码器分成三类： （1）二进制译码器：如中规模2-4线译码器74LS139，3-8线译码器74LS138等。 （2）二—十进制译码器：实现各种代码之间的转换，如BCD 码——十进制译码器74LS145等。 （3）显示译码器：用来驱动各种数字显示器，如共阴数码管译码器驱动74LS48，共阳数码管译码驱动74LS47等。 三、【实验内容与步骤】 1.编码器实验 将10—4线（十进制—BCD 码）编码器74LS147集成片插入IC 空插座中，管脚排列如下图4-1所示。按下图4-2接线，其中输入端1~9通过开关接高低电平（开关开为“1”、开关关为“0”），输出Q D 、Q C 、Q B 、Q A 接LED 发光二极管。接通电源，按表输入各逻辑电平，观察输出结果并填入表4-1中。 45678QC QB Ucc NC QD 3 2 1 GND QA 图4-1 74LS147集成芯片管脚分布图
实验六编码、译码显示电路 一、实验目的 1．熟悉七段发光二极管显示器的结构及工作原理。 2．掌握分段式显示译码电路的设计方法及调试方法。 3．掌握编码器的逻辑功能及其应用。 4．掌握中规模显示译码器74LS48和优先编码器74LS148的功能和使用方法。 二、手动实验预习要求及思考题 1．复习8/3线优先编码器74LS148的工作原理及逻辑功能。 2．复习中规模译码器74LS48的工作原理及逻辑功能。 3．用发光二极管组成的七段显示器按结构分为共阴极和共阳极两种，中规模译码器74LS48应采用哪种结构形式？为什么？ 4．译码电路输出与笔画段之间是否要加限流电阻器。 5．设计一个能显示0、一、二、三，四个字形的译码逻辑电路，输入两变量A、B。 三、仿真实验要求 采用EWB或者PSpice软件仿真电路，以便将仿真结果与实验结果进行比较。 四、实验仪器及器件 1．TTL集成芯片若干 2．万用表一块 3．电子学综合实验装置一台 五、实验内容与步骤 1．七段显示译码器的设计和调试 选用共阴极数码管、与非门74LS00、反相器74LS04和510?限流电阻，根据预习中设计出的能显示0、一、二、三，四个字形的译码逻辑电路连好，调试电路，到数码管能显示0、一、二、三，四个字形为止。要求写出设计过程，列出真值表，写出逻辑表达式，画出逻辑图。 选做：设计一个译码器，输入为两个变量，输出能显示出数字0~9和字母AbCdEFHP 中任四个字形。 2．测试74LS48译码逻辑功能 74LS48的各管脚的功能为： （1）试灯输入：当将LT置成低电平时，不论A、B、C、D输入状态如何，记录显示器状态。 （2）灭灯输入：当将BI置成低电平时，不论A、B、C、D输入状态如何，记录显示器状态。 （3）灭零输入：在A、B、C、D均为低电平时，把_____ RBI端分别接高电平、低电平，观 察数码管显示情况。
实验三译码器和编码器 一实验目的 1.掌握译码器、编码器的工作原理和特点。 2.熟悉常用译码器、编码器的逻辑功能和它们的典型应用。 二、实验原理和电路 按照逻辑功能的不同特点，常把数字电路分两大类：一类叫做组合逻辑电路，另一类称为时序逻辑电路。组合逻辑电路在任何时刻其输出的稳态值，仅决定于该时刻各个输入信号取值组合的电路。在这种电路中，输入信号作用以前电路所处的状态对输出信号无影响。通常，组合逻辑电路由门电路组成。 组合逻辑电路的分析方法：根据逻辑图进行二步工作： a.根据逻辑图，逐级写出函数表达式。 b.进行化简：用公式法、图形法或真值表进行化简、归纳。 组合逻辑电路的设计方法：就是从给定逻辑要求出发，求出逻辑图。一般分四步进行。 a.分析要求；将问题分析清楚，理清哪些是输入变量，哪些是输出函数。 b.列真值表。 c.进行化简：变量比较少时，用图形法。变量多时，可用公式化简。 d.画逻辑图：按函数要求画逻辑图。 进行前四步工作，设计已基本完成，但还需选择元件——集成电路，进行实验论证。 值得注意的是，这些步骤并不是固定不变的程序，实际设计时，应根据具体情况和问题难易程度进行取舍。 1.译码器 译码器是组合电路的一部分，所谓译码，就是把代码的特定含义“翻译”出来的过程，而实现译码操作的电路称为译码器。译码器分成三类： a.二进制译码器：如中规模2—4线译码器74LS139。，3—8线译码器74LS138等。 b.二—十进制译码器：实现各种代码之间的转换，如BCD码—十进制译码器74LS145等。 c.显示译码器：用来驱动各种数字显示器，如共阴数码管译码驱动74LS48，（74LS248），共阳数码管译码驱动74LS47（74LS247）等。 2.编码器 编码器也是组合电路的一部分。编码器就是实现编码操作的电路，编码实际上是译码相反的过程。按照被编码信号的不同特点和要求，编码器也分成三类： a.二进制编码器：如用门电路构成的4—2线，8—3线编码器等。 b.二—十进制编码器：将十进制的0～9编成BCD码，如：10线十进制—4线BCD码编码器74LS147等。 c.优先编码器：如8—3线优先编码器74LS148等。 三、实验内容及步骤 1.译码器实验 （1）将二进制2-4线译码器74LS139，及二进制3-8译码器74LS138分别插入实验系统IC 空插座中。 按图1.3.1接线，输入G、A、B信号（开关开为“1”、关为“0”），观察LED输出Yo、Y1、Y2、Y3的状态(亮为“1”，灭为“0”)，并将结果填入表1.3.1中。
增量式光电编码器原理及其结构 增量式光电编码器的特点是每产生一个输出脉冲信号就对应于一个增量位移，但是不能通过输出脉冲区别出在哪个位置上的增量。它能够产生与位移增量等值的脉冲信号，其作用是提供一种对连续位移量离散化或增量化以及位移变化（速度）的传感方法，它是相对于某个基准点的相对位置增量，不能够直接检测出轴的绝对位置信息。一般来说，增量式光电编码器输出A、B 两相互差90°电度角的脉冲信号（即所谓的两组正交输出信号），从而可方便地判断出旋转方向。同时还有用作参考零位的Z 相标志（指示）脉冲信号，码盘每旋转一周，只发出一个标志信号。标志脉冲通常用来指示机械位置或对积累量清零。增量式光电编码器主要由光源、码盘、检测光栅、光电检测器件和转换电路组成，如图1-1 所示。码盘上刻有节距相等的辐射状透光缝隙，相邻两个透光缝隙之间代表一个增量周期；检测光栅上刻有A、B 两组与码盘相对应的透光缝隙，用以通过或阻挡光源和光电检测器件之间的光线。它们的节距和码盘上的节距相等，并且两组透光缝隙错开1/4 节距，使得光电检测器件输出的信号在相位上相差90°电度角。当码盘随着被测转轴转动时，检测光栅不动，光线透过码盘和检测光栅上的透过缝隙照射到光电检测器件上，光电检测器件就输出两组相位相差90°电度角的近似于正弦波的电信号，电信号经过转换电路的信号处理，可以得到被测轴的转角或速度信息。增量式光电编码器输出信号波形如图1-2 所示。增量式光电编码器的优点是：原理构造简单、易于实现；机械平均寿命长，可达到几万小时以上；分辨率高；抗干扰能力较强，信号传输距离较长，可靠性较高。其缺点是它无法直接读出转动轴的绝对位置信息。 图 1-2 增量式光电编码器的输出信号波形 1.2.2 基本技术规格 在增量式光电编码器的使用过程中，对于其技术规格通常会提出不同的要求，其中最关 键的就是它的分辨率、精度、输出信号的稳定性、响应频率、信号输出形式。 （1）分辨率 光电编码器的分辨率是以编码器轴转动一周所产生的输出脉冲数来表示的，即脉冲数/转（PPR）。码盘上的透光缝隙的数目就等于编码器的分辨率，码盘上刻的缝隙越多， 编码器的分辨率就越高。在工业电气传动中，根据不同的应用对象，可选择分辨率通常在
译码器、编码器及其应用 一、实验目的 (1) 掌握中规模集成译码器的逻辑功能和使用方法； (2) 熟悉掌握集成译码器和编码器的应用； (3) 掌握集成译码器的扩展方法。 二、实验设备 数字电路实验箱，74LS20，74LS138。 三、实验内容 (1) 74LS138译码器逻辑功能的测试。将74LS138输出??接数字实验箱LED 管，地址输入接实验箱开关，使能端接固定电平（或GND）。电路图如Figure 1所示： Figure 2 ??????????????时，任意拨动开关，观察LED显示状态，记录观察结果。 ??????????????时，按二进制顺序拨动开关，观察LED显示状态，并与功能表对照，记录观察结果。 用Multisim进行仿真，电路如Figure 3所示。将结果与上面实验结果对照。
Figure 4 (2) 利用3-8译码器74LS138和与非门74LS20实现函数： ?? 四输入与非门74LS20的管脚图如下： 对函数表达式进行化简： ?? ?? A ? ??????????? ???? 按Figure 5所示的电路连接。并用Multisim进行仿真，将结果对比。 Figure 6
(3) 用两片74LS138组成4-16线译码器。 因为要用两片3-8实现4-16译码器，输出端子数目刚好够用。 而输入端只有 A、、三个，故要另用使能端进行片选使两片138译码器 进行分时工作。而实验台上的小灯泡不够用，故只用一个灯泡，而用连接灯泡的导线测试?，在各端子上移动即可。在multisim中仿真电路连接如Figure 7所示（实验台上的电路没有接下面的两个8灯LED）： Figure 8 四、实验结果 (1) 74LS138译码器逻辑功能的测试。 当输入 A时，应该是输出低电平，故应该第一个小灯亮。实际用实验台测试时，LE0灯显示如Figure 9所示。当输入 A时，应该是输出低电平，故理论上应该第二个小灯亮。实际用实验台测试时，LE0灯显示如Figure 6所示。 Figure 10
目录 一、设计目的： (2) 二、设计要求 (2) 三、CRC循环冗余校验简介 (2) 四、CRC的编码原理 (2) 五、CRC校验原理 (5) （1）CRC码的检错方法 (5) （2）模2除法器 (5) （3）校验位的生成 (6) （4）CRC码的纠错 (7) （5）生成多项式的选取 (7) 六、设计方案 (7) （1）采用标准 (7) （2）系统结构设计 (8) （3）模块代码 (10) 七、波形结果 (24) 八、心得及体会 (24) （1）关于CRC的了解 (24) （2）关于期待的改进 (25) （3）课程设计总结 (25)
九、参考文献： (25) CRC编码器的设计 一、设计目的： 掌握CRC的编码原理及作用, 并进行设计。 二、设计要求 1、阐述CRC的编码原理及作用 2、基于VHDL语言实现CRC的编码 3、写出详细的设计报告（不少于5000字） 三、CRC循环冗余校验简介 循环冗余校验（CRC）是一种根据网络数据封包或电脑档案等数据产生简短固定位数校验码的一种散列函数，主要用来检测或校验数据传输或者保存后可能出现的错误。生成的数字在传输或者储存之前计算出来并且附加到数据后面，然后接收方进行检验确定数据是否发生变化。 而且CRC码是目前通信系统中最常用的一种差错控制编码，利用其进行检错的过程可简单描述为：在发送端根据要传送的二进制码序列，以一定的规则产生一个校验用的监督码，附在原始信息后边，构成一个新的二进制码序列数，然后发送出去。在接收端根据信息码和CRC 码之间所遵循的规则进行检验，一旦传输过程中发生差错，则信息码元与监督码元之间的关系遭到破坏，从而可以发现错误，乃至纠正错误。 四、CRC的编码原理 循环冗余校验码(cyclic redundancy check,CRC)简称为循环码或CRC码。二进制信息沿一条信号线逐位在设备之间传送称为串行传送，CRC码常用于串行传送过程中的检错与纠错。 CRC码由两部分组成，前部分是信息码，就是需要校验的信息，后部分是
实验报告 ----- 李瑞辉 一、实验目的 1. 学会用逻辑图和VHDL 语言设计3-8 译码器； 2. 学会用逻辑图和VHDL 语言设计8-3 编码器； 二、实验原理 1．74148：8-3优先编码器（8 to 3 Priority Encoder） （1）用途：将各种输入信号转换成一组二进制代码，使得计算机可以识别这一信号的作用。 （2）逻辑表达式 ①使能输出端O E的逻辑方程为： EO =I0· I1· I2· I3· I4· I5· 67· EI ②扩展片优先编码输出端G S的逻辑方程为： GS = (I0+I1+I2+I3+I4+I5+I6+I7)· EI ③由74148真值表可列输出逻辑方程为： A2 =(I4+I5+I6+I7)EI A1 = (I2I4I5+I3I4I5+I6+7)· EI A0 = (I1I2I4I6+I3I4I6+I5I6+I7)· EI （3）真值表 INPUTS OUTPUTS EN0N 1N 2N 3N 4N 5N 6N 7N A2 A1 A0 EO GS 1×××××××× 1 1 1 1 1
0××××××× 00 0 00 1 0×××××× 0 10 0 10 1 0××××× 0 1 10 1 00 1 0×××× 0 1 1 10 1 10 1 0××× 0 1 1 1 1 1 0 00 1 0×× 0 1 1 1 1 1 1 0 10 1 0× 0 1 1 1 1 1 1 1 1 00 1 00 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 2. 74138：3-8译码器（3 to 8 Demultiplexer），也叫3-8解码器 （1）用途：与编码器相反。用一组二进制代码来产生各种独立的输出信号，这种输出信号可以用来执行不同的工作。 （2）逻辑表达式 （m i 是最小项） （3）真值表 INPUT OUTPUT
目录 1设计目的与要求 (1) 1.1 设计的目的 (1) 1.2 设计要求 (1) 2 VHDL的简单介绍 (2) 2.1 VHDL的简介 (2) 2.2 VHDL的特点 (2) 2.3 VHDL的优势 (3) 2.4 VHDL的设计步骤 (4) 3 EDA的简单介绍 (5) 3.1 EDA的简介 (5) 3.2 EDA设计方法与技巧 (5) 4 设计过程 (7) 4.1编码器的原理 (7) 4.2译码器的原理 (7) 4.3课程设计中各部分的设计 (7) 5 仿真 (10) 5.1八-三优先编码器仿真及分析 (10) 5.2三-八译码器仿真及分析 (11) 5.3二-四译码器仿真及分析 (14) 心得体会 (13) 参考文献 (16) 附录 (17)
摘要 随着社会的发展，科学技术也在不断的进步。计算机从先前的采用半导体技术实现的计算器到现在广泛应用的采用高集成度芯片实现的多功能计算器。计算机电路是计算机的重要组成部分，了解计算机电路的知识是促进计算机的发展的先决条件。而编码器和译码器是计算机电路中的基本器件，对它们的了解可以为以后的进一步深化研究打下一个良好的基础。本设计主要介绍的是一个基于超高速硬件描述语言VHDL对计算机电路中编码器和译码器进行编程实现。 关键字：计算机编码器译码器
编码器和译码器的设计 1 设计目的与要求 随着社会的进一步发展，我们的生活各个地方都需要计算机的参与，有了计算机，我们的生活有了很大的便利，很多事情都不需要我们人为的参与了，只需要通过计算机就可以实现自动控制。由此，计算机对我们的社会对我们每个人都是很重要的。所以我们要了解计算机得组成，内部各种硬件，只有了解了计算机基本器件已经相应的软件，才能促进社会的发展。编码器和译码器的设计是计算机的一些很基础的知识，通过本次对于编码器和译码器的设计，可以让我知道究竟这种设计是如何实现的，这种设计对我们的生活有什么帮助，这种设计可以用到我们生活的哪些方面，对我们的各种生活有什么重大的意义。 1.1 设计的目的 本次设计的目的是通过简单的编码器和译码器的设计掌握基本的计算机的一些有关的知识，通过查资料已经自己的动手设计去掌握EDA技术的基本原理已经设计方法，并掌握VHDL硬件描述语言的设计方法和思想。以计算机组成原理为指导，通过将理论知识，各种原理方法与实际结合起来，切实的亲手设计，才能掌握这些非常有用的知识。通过对编码器和译码器的设计，巩固和综合运用所学知识，提高IC设计能力，提高分析、解决计算机技术实际问题的独立工作能力。也能通过这种自主设计，增强自己的动手能力，将理论知识切实应用的能力，这对我们将来的发展是很有帮助的。 1.2 设计要求 根据计算机组成原理中组合逻辑电路设计的原理，利用VHDL设计计算机电路中编码器和译码器的各个模块，并使用EDA 工具对各模块进行仿真验证和分析。编码器由八-三优先编码器作为实例代表，而译码器则包含三-八译码器和二-四译码器两个实例
实验六编码器、译码器及应用电路设计 一、实验目的： 1、掌握中规模集成编码器、译码器的逻辑功能测试和使用方法； 1、学会编码器、译码器应用电路设计的方法； 3、熟悉译码显示电路的工作原理。 二、实验原理： 编码是用文字、符号或者数字表示特定对象的过程，在数字电路中是用二进制数进行编码的，相应的二进制数叫二进制代码。编码器就是实现编码操作的电路。本实验使用的是优先编码器74LS147，当输入端有两个或两个以上为低电平时，将对输入信号级别相对高的优先编码，其引脚排列如图6—1所示。 图6—1 74LS147引脚排列图图6—2 74LS138引脚排列图译码是编码的逆过程，是把给定的代码进行“翻译”，变成相应的状态，使输出通道中相应的一路有信号输出。译码器在数字系统有广泛的用途，不仅用于代码的转换、终端的数字显示，还用于数据分配和组合控制信号等。不同的功能可选用不同种类的译码器。 译码器按照功能的不同，一般分为三类： 1、变量译码器（二进制译码器）：用以表示输入变量的状态，如2—4线、3—8线、4—16线译码器。以3—8线译码器74LS138为例介绍： 图6—2为74LS138的引脚图，其中，A2A1A0为地址输入端，为译码器输出端，为使能端（只有当时，才能进行译码）。 图6—3 74LS42引脚排列图图6—5为CC4511引脚排列图 2、码制变换译码器：用于同一个数据的不同代码之间的相互变换。这种译码器的代表是4—10线译码器，它的功能是将8421BCD码译为十个对象，如74LS42等。它的原理与 74LS138译码器类同，只不过它有四个输入端，十个输出端。4位输入代码共有0000—1111
光电编码器基础 1.1概述 光电编码器是一种集光、机、电为一体的数字化检测装臵，它具有分辨率高、精度高、结构简单、体积小、使用可靠、易于维护、性价比高等优点。近10几年来，发展为一种成熟的多规格、高性能的系列工业化产品，在数控机床、机器人、雷达、光电经纬仪、地面指挥仪、高精度闭环调速系统、伺服系统等诸多领域中得到了广泛的应用。光电编码器可以定义为：一种通过光电转换，将输至轴上的机械、几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器，它主要用于速度或位臵（角度）的检测。典型的光电编码器由码盘（Disk）、检测光栅（Mask）、光电转换电路（包括光源、光敏器件、信号转换电路）、机械部件等组成。 一般来说，根据光电编码器产生脉冲的方式不同，可以分为增量式、绝对式以及复合式三大类。按编码器运动部件的运动方式来分，可以分为旋转式和直线式两种。由于直线式运动可以借助机械连接转变为旋转式运动，反之亦然。因此，只有在那些结构形式和运动方式都有利于使用直线式光电编码器的场合才予使用。旋转式光电编码器容易做成全封闭型式，易于实现小型化，传感长度较长，具有较长的环境适用能力，因而在实际工业生产中得到广泛的应用，在本书中主要针对旋转式光电编码器，如不特别说明，所提到的光电编码器则指旋转式光电编码器。 1.2增量式光电编码器
1.2.1原理及其结构 增量式光电编码器的特点是每产生一个输出脉冲信号就对应于 一个增量位移，但是不能通过输出脉冲区别出在哪个位臵上的增量。它能够产生与位移增量等值的脉冲信号，其作用是提供一种对连续位移量离散化或增量化以及位移变化（速度）的传感方法，它是相对于某个基准点的相对位臵增量，不能够直接检测出轴的绝对位臵信息。一般来说，增量式光电编码器输出A、B两相互差电度角的脉冲信号（即所谓的两组正交输出信号），从而可方便地判断出旋转方向。同时还有用作参考零位的Z相标志（指示）脉冲信号，码盘每旋转一周，只发出一个标志信号。标志脉冲通常用来指示机械位臵或对积累量清零。 增量式光电编码器主要由光源、码盘、检测光栅、光电检测器件和转换电路组成，如图1-1所示。码盘上刻有节距相等的辐射状透光缝隙，相邻两个透光缝隙之间代表一个增量周期；检测光栅上刻有A、B两组与码盘相对应的透光缝隙，用以通过或阻挡光源和光电检测器件之间的光线。它们的节距和码盘上的节距相等，并且两组透光缝隙错开1/4节距，使得光电检测器件输出的信号在相位上相差电度角。当码盘随着被测转轴转动时，检测光栅不动，光线透过码盘和检测光栅上的透过缝隙照射到光电检测器件上，光电检测器件就输出两组相位相差电度角的近似于正弦波的电信号，电信号经过转换电路的信号处理，可以得到被测轴的转角或速度信息。增量式光电编码器输出信号波形如图1-2所示。
译码器与编码器的设计与仿真 1.实验目的 a.参照芯片74LS138的电路结构，用逻辑图和VHDL语言设计3-8译码器。 b.参照芯片74LS148的电路结构，用逻辑图和VHDL语言设计8-3优先编码器。 2.实验内容的详细说明 2.1 74148：8-3优先编码器（8 to 3 Priority Encoder） 2.1.1 设计思想 先定义八个输入四个输出的实体，然后定义结构体，再定义一个进程利用利用if的嵌套来体现使能端与输入信号的优先级，再利用if和else if的结构来选择不同输入时输出信号的不同。 2.1.2 实验原理 1）优先编码器逻辑图 优先编码器逻辑图 2）优先编码器真值表
2.1.3 VHDL程序（详见附录1） 2.1.4 仿真结果 优先编码器画图-功能仿真波形图 优先编码器VHDL-功能仿真波形图2.2 74138：3-8译码器（3 to 8 Demultiplexer）2.2.1 设计思想
先定义六个输入八个输出的实体，再定义结构体和一个用来先存储输出信号组合新的信号，用with..when来将不同输入组合时将不同的输出信号赋给存储信号，当使能端输入组合为100时，将存储信号赋给输出，否则将“1111111”赋给输出信号组合。 2.2.2 实验原理 1）74138（3-8译码器）逻辑图 74138逻辑图 2）74138逻辑功能真值表 2.2.3 VHDL程序（详见附录2） 2.2.4 仿真结果
74138画图-逻辑功能仿真波形图 74138VHDL-逻辑功能仿真波形图 3.实验总结： 通过本次实验，我对优先编码器和译码器的逻辑功能有进一步的了解，了解到译码器与编码器的功能正好相反，编码器是将各种输入信号转换成一组二进制代码，而译码器则是用一组二进制代码来产生各种独立的输出信号。 4.附录（VHDL程序） 4.1 附录1 LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY V74148 IS PORT( EIN : IN STD_LOGIC; D:IN STD_LOGIC_VECTOR(0 TO 7); A:OUT STD_LOGIC_VECTOR(0 TO 2) ); END V74148; ARCHITECTURE V74184_A OF V74148 IS
4线-2线编码器的设计 实验目的 1. 利用Cadence 软件完成一个4线-2线编码器的设计； 2. 完成编码器的瞬态仿真、最高工作频率和功耗的性能指标测试； 3. 学会自底向上地设计基于组合逻辑电路的编码器的设计； 4. 掌握创建符号的步骤； 5. 掌握编码器设计和仿真的步骤； 6. 学会设置仿真参数，从而加深对Cadence 软件仿真的熟悉度。 实验原理 编码和译码的问题在日常生活中经常遇到，数字系统中存储或者处理的信息，常常是用二进制码表示的。用一个二进制代码表示特定含义的信息称为编码，具有编码功能的逻辑电路称为编码器，图1所示为二进制编码器的结构图，它有n 位二进制码输出，与2n 个输入相对应。本次专业技能训练我们设计了一个普通的4线-2线编码器。 图1二进制编码器的结构图 4线-2线编码器真傎表如表1所示： P 0 Y 0 P 1 Y 1 P 2n -1 Yn-1 . . . . . . . .
表1 4个输入P 0 到P 3 为高电平有效信号，输出是两个二进制代码Y 1 Y 0，任何时刻P 0～P 3中只能有一个取值为1，并且有一组对应的二进制码输出。除表中的4种取值组合有效外，其余12种组合所对应的输出均应为0。对于输入或输出变量，凡取1值的用原变量表示，取0值的用反变量表示，由真值表可以得到如下逻辑表达式： Y 1=32103210I I I I I I I I + Y 0=32103210I I I I I I I I + 根据逻辑表达式画出逻辑图，如下图2所示： 图2 4线-2线编码器逻辑图
实验内容及结果 本文的设计思路是首先完成4线-2线编码器所需要的各个模块的电路原理图设计，再将其创建成可以调用的符号，最后按照图2的编码器逻辑图完成首4线-2线编码器的设计。首先需要创建一个库（如：08063224）与各个视图单元inv、 nand4 、nor2和 encode；注意在新建各个视图单元文件时应该都是建到08063224库文件里，不然会提示文件位置报错。 其次按照要求完成编码器的瞬态工作频率功耗等前仿真。实验的内容及结果具体如下： 1.反相器原理图及其符号的创建 开启虚拟机，进入Red Hat Linux后，点击CIW窗口的file→new→library，由此可创建库08063224（用来存放单元视图的文件夹）。将库文件的路径设置在cadence目录下，Name栏输入库名08063224，右侧Technology File栏中选择Attach to an existing techfile，点击窗口OK。 然后再点击file→new→cellview，创建一个单元视图文件夹inv，Library Name 选取为08063224，Cell Name可自定义为inv，设置view name为schematic，设置tool为composer schematic，点击OK，此时便弹出Schematic Editing空白窗口。 输入反相器设计原理图的结果如下图3所示：
实验二编码器和译码器的应用 一．实验目的： 1.学会正确使用中规模集成组合逻辑电路。掌握编码器、译码器、BCD七段 译码器、数码显示器的工作原理和使用方法。 2.掌握译码器及其应用, 学会测试其逻辑功能。 二．实验仪器及器件： 1. TPE—D6Ⅲ型数字电路实验箱 1台 2.数字万用表 1块 3.器件：74LS20 二4输入与非门 1片 74LS04 六反相器 1片 74LS147 10线—4线优先编码器 1片 74LS138 3线—8线译码器 1片 74LS139 双2线—4线译码器 1片 74LS47 七段显示译码器 1片 三．实验预习： 1.复习编码器、译码器、BCD七段译码器、数码显示器的工作原理。 2.熟悉编码器74LS147及译码器74LS138、74LS139各引脚功能和使用方法， 列出74LS138、74LS139的真值表，画出所要求的具体实验线路图。四．实验原理： 在数字系统中，常常需要将某一信息变换为特定的代码,有时又需要在一定的条件下将代码翻译出来作为控制信号，这分别由编码器和译码器来实现。 1.编码：用一定位数的二进制数来表示十进制数码、字母、符号等信息的过 程。编码器：实现编码功能的电路。 编码器功能：从m个输入中选中一个,编成一组n位二进制代码并行输出。 编码器特点：(1)多输入、多输出组合逻辑电路。 (2)在任何时候m个输入中只有一个输入端有效（高电平或 低电平）对应有一组二进制代码输出。 编码器分类：二进制、二─十进制、优先编码器。2.译码：是编码的反过程，是将给定的二进制代码翻译成编码时赋予的原意。 译码器：实现译码功能的电路。译码器特点：(1)多输入、多输出组合逻辑电路。 (2)输入是以n位二进制代码形式出现，输出是与之对应的 电位信息。
实验2 译码器及其应用 10数计计科2班 丁琴（41）林晶（39） 一、实验目的 1、掌握中规模集成译码器的逻辑功能和使用方法 2、熟悉数码管的使用 二、实验原理 译码器是一个多输入、多输出的组合逻辑电路。它的作用是把给定的代码进行“翻译”，变成相应的状态，使输出通道中相应的一路有信号输出。译码器在数字系统中有广泛的用途，不仅用于代码的转换、终端的数字显示，还用于数据分配，存贮器寻址和组合控制信号等。不同的功能可选用不同种类的译码器。 译码器可分为通用译码器和显示译码器两大类。前者又分为变量译码器和代码变换译码器。 1、变量译码器（又称二进制译码器），用以表示输入变量的状态，如2线－4线、3线－8线和4线－16线译码器。若有n个输入变量，则有2n个不同的组合状态，就有2n 个输出端供其使用。而每一个输出所代表的函数对应于n个输入变量的最小项。以3线－8线译码器74LS138为例进行分析，图5－6－1(a)、(b)分别为其 逻辑图及引脚排列，其中A2 、A1 、A0 为地址输入端，0Y～7Y为译码输出端，S1、2S、 S为使能端。其工作原理为： 3 Yi=S1 S2 S3 mi (1)当S2=S3=0,S1=data时 若m0=1,A2=A1=A0=0时则Y0 =S1= data 改变A2、A1、A0使得data出现在不同的输出端 （2）当S1=1, S2=0,S3=data时 若m0=1,则Y0=data; 改变A2A1A0使得data出现在不同的输出端 对照表5－6－1就可判断其功能是否正常。
(a) (b) 图5－6－1 3－8线译码器74LS138逻辑图及引脚排列 二进制译码器实际上也是负脉冲输出的脉冲分配器。若利用使能端中的一个输入端输入数据信息，器件就成为一个数据分配器(又称多路分配器)，如图5－6－2所示。若在S1输入端输入数据信息，2S＝3S＝0，地址码所对应的输出是S1数据信息的反码；若从2S端输入数据信息，令S1＝1、3S＝0，地址码所对应的输出就是2S端数据信息的原码。若数据信息是时钟脉冲，则数据分配器便成为时钟脉冲分配器。 根据输入地址的不同组合译出唯一地址，故可用作地址译码器。接成多路分配器，可将一个信号源的数据信息传输到不同的地点。 二进制译码器还能方便地实现逻辑函数，如图5－6－3所示，实现的逻辑函数是
实验四 译码器、编码器及其应用 实验人员： 班号： 学号： 一、实验目的 (1) 掌握中规模集成译码器的逻辑功能和使用方法； (2) 熟悉掌握集成译码器和编码器的应用； (3) 掌握集成译码器的扩展方法。 二、实验设备 数字电路实验箱，74LS20，74LS138。 三、实验内容 (1) 74LS138译码器逻辑功能的测试。将74LS138输出Y 0?~Y 7?接数字实验箱LED 管，地址A 2A 1A 0输入接实验箱开关，使能端接固定电平（V CC 或GND ）。电路图如Figure 1所示： Figure 2 EN 1EN 2A ??????? EN 2A ???????≠100时，任意拨动开关，观察LED 显示状态，记录观察结果。 EN 1EN 2A ??????? EN 2A ???????=100时， 按二进制顺序拨动开关，观察LED 显示状态，并与功能表对照，记录观察结果。 用Multisim 进行仿真，电路如Figure 3所示。将结果与上面实验结果对照。
Figure 4 (2) 利用3-8译码器74LS138和与非门74LS20实现函数： Y=A B?+B?C+ABC 四输入与非门74LS20的管脚图如下： 对函数表达式进行化简： Y=A B?+B?C+ABC =A B?C+A B?C+AB?C+ABC ??????????? =Y0+Y1+Y4+Y7=Y0?Y1?Y4?Y7? 按Figure 5所示的电路连接。并用Multisim进行仿真，将结果对比。 Figure 6
(3) 用两片74LS138组成4-16线译码器。 因为要用两片3-8实现4-16译码器，输出端子数目8×2=16刚好够用。 而输入端只有 A、B、C三个，故要另用使能端进行片选使两片138译码器 进行分时工作。而实验台上的小灯泡不够用，故只用一个灯泡，而用连接灯泡的导线测试Y x?，在各端子上移动即可。在multisim中仿真电路连接如Figure 7所示（实验台上的电路没有接下面的两个8灯LED）： Figure 8 四、实验结果 (1) 74LS138译码器逻辑功能的测试。 当输入CBA=000时，应该是Y0输出低电平，故应该第一个小灯亮。实际用实验台测试时，LE0灯显示如Figure 9所示。当输入CBA=001时，应该是Y1输出低电平，故理论上应该第二个小灯亮。实际用实验台测试时，LE0灯显示如Figure 6所示。 Figure 10
实验五译码器与编码器的设计与仿真 班级：通信工程三班学号：20100820314 姓名：龙凤婷 一、实验内容： 1.参照芯片74LS138的电路结构，用逻辑图和VHDL语言设计3_8 译码器； 2.参照芯片74LS138的电路结构，用逻辑图和VHDL语言设计8_3 优先编码器； 二、电路功能介绍： 1．74138：3_8译码器 用途：用一组二进制代码来产生各种独立的输出信号，这种输出信号可以用来执行不同的工作。显示器中的像素点受到译码器的输出控制。 译码信号输出端低电平有效。 2．74148：8_3优先编码器 用途：将各种输入信号转换成一组二进制代码，使得计算机可以识别这一信号的作用。键盘里就有大家天天打交道的编码器，当我们敲击按键时，被敲击的案件被键盘里的编码器编码成计算机能够识别的ASCII码。 信号输入端：低电平有效 使能输入端：低有效 编码输出端：低电平有效 使能输出端：低有效
组选输出端：低有效 三、实验过程及实验结果： 1．74138：3_8译码器 逻辑电路图： 代码输入端：A、B、C 使能输入端：G1、G2A、G2B 译码信号输出端：Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7 仿真波形图： VHDL语言程序：
2．74148：8_3优先编码器 逻辑电路图： 信号输入端：IN0、IN1、IN2、IN3、IN4、IN5、IN6、IN7 使能输入端：Enable_in 编码输出端：A0_out、A1_out、A2_out 使能输出端：Enable_out 选组输出端：Group_Select_out 仿真波形图：
VHDL语言程序： 四、实验心得： 这次数字设计的实验内容是译码器与编码器的设计与仿真，分别用逻辑电路图和VHDL语言编写程序运行，用仿真波形图来验证其正确性。译码器与编码器的功能恰好相反。编码器是将二进制代码转换成输出信号，译码器是将输入信号转换成一组二进制代码。通过这次上机实验，我对编码器及译码器有了更深一步的了解，对他们的设计实现过程有了一定的了解。实验中用逻辑符号来解释该电路输入与输出信号之间的逻辑关系，既省事又直观。在以后的学习中，我会更加认真对待，在实践中不断提升自己的动手动脑能力，真正学好这门