数字电路编码器及译码器

8-3编码器，3-8译码器的verilog实现在数字系统中，由于采⽤⼆进制运算处理数据，因此通常将信息变成若⼲位⼆进制代码。

在逻辑电路中，信号都是以⾼，低电平的形式输出。

编码器：实现编码的数字电路，把输⼊的每个⾼低电平信号编成⼀组对应的⼆进制代码。

设计⼀个输⼊为8个⾼电平有效信号，输出代码为原码输出的3位⼆进制编码器。

化简逻辑表达式：由逻辑表达式可以得出，普通的8-3编码器⽤或门即可实现。

对应的verilog程序如下：module mb_83(x,y);input [7:0]x;output [2:0]y;reg [2:0]y;always@(x)begincase (x)8'b00000001:y=3'b000; //当当 x=8 ’b00000001,则则 y 输出为 3 ’b0008'b00000010:y=3'b001; //当当 x=8 ’b00000010,则则 y 输出为 3 ’b0018'b00000100:y=3'b010; //当当 x=8 ’b00000100,则则 y 输出为 3 ’b0108'b00001000:y=3'b011; //当当 x=8 ’b00001000,则则 y 输出为 3 ’b0118'b00010000:y=3'b100; //当当 x=8 ’b00010000,则则 y 输出为 3 ’b1008'b00100000:y=3'b101; //当当 x=8 ’b00100000,则则 y 输出为 3 ’b1018'b01000000:y=3'b110; //当当 x=8 ’b01000000,则则 y 输出为 3 ’b1108'b10000000:y=3'b111; //当当 x=8 ’b10000000,则则 y 输出为 3 ’b111default: y=3'b000;endcaseendendmodule上述编码器有⼀个缺点，即在某⼀个时刻只允许有⼀个有效的输⼊，⽽同时若⼜有两个或两个以上的输⼊信号要求编码，输出端⼀定会发⽣混乱，出现错误。

二、编码器和译码器1.编码器在数字电路中，用二进制代码表示特定含义的信息称为编码，编码器就是将有特定意义的输入数字信号、文字信号等编成相对应的若干位二进制代码形式输出的组合逻辑电路。

（1）普通编码器4线-2线编码器其四个输入0I 到3I 为高电平有效信号，输出是两位二进制代码10Y Y ,任何时刻03~I I 中只能有一个取值为1，并且有一组对应的二进制代码输出。

如果03~I I 中有2个或2个以上的取值同时为1时，输出会出现错误编码。

对于此类问题，可以用优先编码器解决。

（2）优先编码器在优先编码器电路中，允许同时输入两个或两个以上的编码信号。

设计优先编码器时，将所有输入信号按优先顺序排队，在同时存在两个或两个以上输入信号时，优先编码器只按优先级别高的输入信号编码，优先级别低的信号则不起作用。

图1所示，74148是一个8线-3线优先编码器。

74148A 1A 2A GSEOEI0I 1I 2I 3I 4I 5I 6I 7I 图174148优先编码器（3）二-十进制编码器二-十进制编码就是用4位二进制代码来表示0~9这十个数字。

如果任意取其中的十个状态并按不同的次序排列，则可以得到许多不同的编码。

2.译码器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，即表示了一个确定的信号或者对象。

译码就是将每一组输入代码译为一个特定输出信号，以表示代码原意的组合逻辑电路。

一个n 位二进制代码可以有n 2个不同的组合，译码就是将n 个输入变量转换成n 2个输出函数，并且每个函数对应于n 个输入变量的一个最小项。

（1）二进制译码器将二进制代码的各种状态，按其原意翻译成对应输出信号的电路，叫二进制译码器。

（2）集成3线-8线译码器由图2可知，当0EN =时，八个与非门输入端被封死，使输出07~Y Y 均为1，此时译码器不工作；当11S =,230S S +=时，1EN =，八个与非门输入端被打开，译码器处于工作状态，此时由输入变量2A 、1A 、0A 来决定07~Y Y 的状态。

编码器和译码器教学目标：1、理解编码器、译码器、显示器的电路结构和工作原理；2、掌握组合逻辑电路的分析方法；教学重点：编码器、译码器、显示器的功能和正确使用教学难点：编码器、译码器的工作原理分析教学过程：一、复习各种进制之间的转换二、新授课基础知识基本组合逻辑电路在实际生产和日常生活中所遇到的逻辑问题无穷无尽，解决这些问题相应的数字电路也不可胜数，但若按电路逻辑功能分类，数字电路可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。

组合逻辑电路在任一时刻的输出仅取决于该时刻电路的输入，而与电路过去的输入状态无关；时序逻辑电路在任一时刻的输出不仅取决于该时刻电路的输入，而且还取决于电路原来的状态，或者说与电路过去的输入及输出也有关系。

本任务涉及的是组合逻辑电路，时序逻辑电路将在后续任务中学习。

组合逻辑电路应用十分广泛，常见的基本组合逻辑电路有编码器、译码器、数据选择器、数据分配器和加法器等。

㈠编码器在二进制运算系统中，每一位二进制数只有0和1两个数码，只能表达两个不同的信号或信息。

如果要用二进制数码表示更多的信号，就必须采用多位二进制数，并按照一定的规律进行编排。

把若干个0和1按一定的规律编排在一起，组成不同的代码，并且赋予每个代码以固定的含意，这就叫做编码。

例如，可以用三位二进制数的八组编码表示十进制数的0~7，把十进制数的0编成二进制数码000，把十进制数的1编成二进制数码001，……，把十进制数7编成二进制数码111。

这样，每组二进制数码都被赋予了十进制数0~7的固定含意。

能完成上述编码功能的逻辑电路称为编码器。

⒈二进制编码器将所需信号编为二进制代码的电路称为二进制编码器。

一位二进制代码可以表示两个信号，两位二进制代码有00、01、10、11四种组合，因而可以表示四个信号。

以此类推，用n位二进制代码，则有2n种数码组合，可以表达2n个不同的信号。

反之，要表示N个信息所需的二进制代码应满足2n N。

图5-20是3位二进制编码器示意图，I0~I7是编码器的8路输入，分别代表十进制数0~7的八个数字（或八个要区分的不同信号）；Y0、Y1、Y2是编码器的三个输出。

实验三：编码器、显示译码器和数码管班级：姓名：学号：实验日期：一、实验目的：（1）了解编码器，译码器及七段数码管的工作原理。

（2）掌握编码器，七段显示译码器及数码管的使用及测试方法。

（3）学会使用编码器74LS148及七段显示译码器74LS47、数码管组成编码—译码显示系统。

二、实验设备与器件（1）集成芯片74LS148、74LS04、74LS47、共阳极数码管（2）数字万用表（3）数电实验箱三、预习要求（1）查阅资料，了解关于编码器，显示译码器及数码管的介绍（2）了解74LS148，74LS47功能及使用方法（3）掌握编码—译码显示系统的组成原理。

四、预习思考题1、什么是优先编码器？它与普通编码器有什么区别？允许同时在几个输入端有输入信号，编码器按输入信号排定的优先顺序，只对同时输入的几个信号中优先权最高的一个进行编码。

1，输入信号不同：普通的一次只能输入一个信号，但是优先编码器可同时输入多个；2、输入信号优先级不同：在普通编码器中，任何时刻只允许输入一个编码信号，优先编码器在设计时已经将各输入信号的优先顺序排好，当几个信号同时输入时，优先权最高的信号优先编码。

3、处理能力不同：优先编码器相比普通编码器电路有更强的处理能力，因为其能处理所有的输入组合情况。

2、显示译码器74LS47输出的有效驱动电平为高电平还是低电平？输出的是低电平有效；3、显示译码器74LS47能译码显示9以后的数字吗？为什么？9以后的数字无法显示，因为9以后的无法有意义的编译；4、如何测试一个数码管的好坏？一、PFC(功率因数)的高低但是不一定PFC高就是好，还要整体的斜波小，纹波小，干扰低(因为有些厂家故意把PFC做的很高但是忽略了电磁兼容这一部分)。

二、转换效率转换效率的高低，偏差值的大小和稳定，打个比方：AC170-250V这个工作电压区间，我可以尝试从170V-250V去调试，由低到高的不断变化电压，可以在功率计上看到“转换效率，PFC”的波动是否大，来证明其稳定性。

数电实验二数据编码器和译码器功能验证数据编码器和译码器是数电实验中常用的电路元件，用于将逻辑电平转换为二进制编码或者从二进制编码转换为逻辑电平。

本实验将验证编码器和译码器的功能。

编码器是一种将多个输入信号转换为对应的二进制编码输出信号的电路。

常见的编码器有优先编码器，BCD编码器和十进制-二进制编码器等。

本实验将以优先编码器为例进行验证。

实验所需器件和元件：1.优先编码器芯片（例如74LS148）2.开关等输入元件3.LED灯等输出元件4.电源和杜邦线等实验用品实验步骤：1.连接电源和电路元件：将电源连接到优先编码器芯片上，并将开关等输入元件和LED灯等输出元件连接到芯片上相应的管脚上。

2.编码器功能验证：通过设置不同的输入信号，观察输出信号的变化。

例如，设置开关为输入信号，并将不同的开关打开或关闭，观察LED灯的亮灭情况。

3.结果分析：根据编码器的功能特点，分析输出信号与输入信号的对应关系。

对于优先编码器而言，输入信号优先级较高的输入将被编码输出，而其他输入则被忽略。

4.译码器功能验证：将输入信号与编码器的输出信号连接，观察译码器的输出信号。

可以通过设计逻辑门电路来实现译码器的功能。

5.结果分析：根据译码器的功能特点，分析输出信号与输入信号的对应关系。

例如，对于BCD编码器而言，4位BCD码将被译码为10位二进制信号。

6.实验总结：通过本实验的验证，可以得出编码器和译码器的功能特点和应用范围。

编码器可以将多个输入信号编码为二进制信号输出，而译码器可以将二进制信号译码为对应的输出信号，用于实现数据的编码和译码。

本实验的目的是验证编码器和译码器的功能，通过观察输入信号和输出信号的对应关系，可以了解编码器和译码器的工作原理，并掌握它们的应用场景。

实验结果应与预期结果一致，即输入信号与编码/译码输出信号之间有明确的对应关系。

同时，实验还可以加深对数字电路和逻辑门电路的理解，提高实验操作能力和分析问题的能力。

本科学生设计性实验报告
学号124100158 姓名颜洪毅
学院信息学院专业、班级计算机科学与技术
实验课程名称数字逻辑与数字系统
教师及职称王坤
开课学期2013 至2014 学年第一学期
填报时间2013 年10 月20 日
云南师范大学教务处编印
一、实验设计方案
（2）、参照设计好的电路图，完成电路接线。

（3）、根据设计要求完成电路逻辑功能与数据的验证。

5．实验数据处理方法
将所得数据列表处理，对比实验结果。

6．参考文献
无
教师对实验设计方案的意见
签名：
年月日二、实验报告
1．实验现象与结果
74LS138
74LS148
74LS47
呼叫器
2．对实验现象、实验结果的分析及其结论实验结果符合各芯片逻辑功能特点三．实验总结
1．本次实验成败及其原因分析
本次实验很成功！
1、实验仪器和器材均正常工作且无损伤；
2、实验线路连接正确；
3、正确的实验操作。

2．本实验的关键环节及改进措施。