第7讲编码器与译码器

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。

编码器与译码器的结构与功能分析编码器与译码器是数字电子领域中两个重要的电路器件。

编码器用于将不同类型的输入信号转换为特定的输出编码形式，而译码器则将编码后的信号转换回原始信号。

本文将分析编码器与译码器的结构和功能，并探讨它们在现代电子技术中的应用。

一、编码器的结构与功能编码器通常有多种不同的输入，但只有一种输出。

其主要功能是将输入信号转换为特定的编码形式，以方便传输、存储或处理。

编码器可根据输入信号的类型和数量的不同而各异。

以下是几种常见的编码器类型及其结构和功能：1. 优先级编码器：优先级编码器是一种将多个输入信号转换为二进制编码的器件。

它包括输入端口、编码器电路和输出端口。

优先级编码器的输出是一个二进制编码，它表示最高优先级的输入信号。

2. 行程编码器：行程编码器常用于检测和测量旋转或线性运动的位置。

它能够将物理位置转换为二进制编码形式，并输出到接口电路进行进一步处理。

3. 绝对值编码器：绝对值编码器将旋转或线性位置转换为唯一的二进制编码序列。

每个位置都对应一个特定的编码，不会受到电源中断等干扰的影响。

旋转编码器用于检测旋转运动，如手柄、旋钮等。

它通过旋转产生的脉冲数来确定方向和速度，并将其转换为二进制编码输出。

5. 模数转换器：模数转换器是一种将模拟信号转换为数字信号的编码器。

它常用于数据采集、音频处理和传感器信号数字化等领域。

二、译码器的结构与功能译码器是编码器的逆过程，用于将编码信号恢复为原始信号。

它的结构和功能与编码器正好相反。

以下是几种常见的译码器类型及其结构和功能：1. 优先级译码器：优先级译码器能够将编码信号转换为对应的优先级输入信号。

它包括译码器电路和输出端口。

2. 行程译码器：行程译码器常用于将二进制编码转换为对应的位置信息。

它通过解码从编码器中获取的编码信号来确定物理位置。

3. 绝对值译码器：绝对值译码器将二进制编码转换为对应的旋转或线性位置信息。

它能够恢复旋转编码器或模数转换器编码后的数据。

编码器和译码器的区别是什么大多数人都知道编码器和译码器，但是有时候会混淆这两个的概念。

下面，店铺给你讲解编码器和译码器的区别，一起来学习一下。

编码器和译码器的区别如果上网搜索编码器，会有两个方面不同概念的条目，一个是工业用传感器编码器概念，将旋转的角度或直线长度通过数字量(或脉冲)的信号形式输出，称为旋转编码器或直线编码器，另一种是数据打包传输的概念，将数据通过一种约定的形式打包编码传出，另一边接收的用内置约定协议的译码器再将数据转出，例如即将要开通的数字电视信号。

你说的编码器与译码器是第二种概念。

编码器的介绍1.定义编码器(encoder)是将信号(如比特流)或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。

编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者称为码盘，后者称为码尺。

按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种;按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。

增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。

绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。

2.分类按码盘的刻孔方式不同分类(1)增量型:就是每转过单位的角度就发出一个脉冲信号(也有发正余弦信号，然后对其进行细分，斩波出频率更高的脉冲)，通常为A相、B相、Z相输出，A相、B相为相互延迟1/4周期的脉冲输出，根据延迟关系可以区别正反转，而且通过取A相、B相的上升和下降沿可以进行2或4倍频;Z相为单圈脉冲，即每圈发出一个脉冲。

(2)绝对值型:就是对应一圈，每个基准的角度发出一个唯一与该角度对应二进制的数值，通过外部记圈器件可以进行多个位置的记录和测量。

按信号的输出类型分为:电压输出、集电极开路输出、推拉互补输出和长线驱动输出。

以编码器机械安装形式分类(1)有轴型:有轴型又可分为夹紧法兰型、同步法兰型和伺服安装型等。

实验7 译码器、编码器、数码管一、实验目的1、掌握中规模集成译码器、编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。

以3线－8线译码器74LS138为例进行分析，图1(a)、(b)分别为其逻辑图及引脚排列。

其中 A2、A1、A为地址输入端，0Y～7Y为译码输出端，S1、2S、3S为使能端。

表1为74LS138功能表当S1＝1，2S＋3S＝0时，器件使能，地址码所指定的输出端有信号（为0）输出，其它所有输出端均无信号（全为1）输出。

当S1＝0，2S＋3S＝X时，或 S1＝X，2S＋3S＝1时，译码器被禁止，所有输出同时为1。

(a) (b)图1 3－8线译码器74LS138逻辑图及引脚排列表1二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2所示。

若在S 1输入端输入数据信息，2S ＝3S ＝0，地址码所对应的输出是S 1数据信息的反码；若从2S 端输入数据信息，令S 1＝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3所示，实现的逻辑函数是 Z ＝C B A C B A C B A ++＋ABC图6－2 作数据分配器 图6－3 实现逻辑函数利用使能端能方便地将两个 3/8译码器组合成一个4/16译码器，如图4所示。

编码器和译码器编码器（Encoder）z在数字系统中，常常需要将某一信息（输入）变换为某一特定的代码（输出）z把二进制码按一定的规律编排，例如8421码、格雷码等，使每组代码具有一特定的含义（代表某个数或控制信号）称为编码z具有编码功能的逻辑电路称为编码器z它的逻辑功能是将输入的每一个高、低电平信号编成一个对应的二进制代码。

目前经常使用的编码器有普通编码器和优先编码器两类。

优先编码器（74LS148）功能表译码器（Decoder）z译码是编码的逆过程z译码器将每个二进制代码赋予的特定含义“翻译”过来，转换成相应的信息符号（输出信号）z具有译码功能的逻辑电路被称为译码器z它的逻辑功能是将每个输入的二进制代码译成对应的输出高、低电平信号或另一个代码。

常用的译码器电路有二进制译码器、二–十进制译码器和显示译码器。

3线–8线译码器（74LS138）功能表输出低电平有效4511真值表一、验证编码器74LS148和译码器74LS138的逻辑功能：按上图连接电路，根据74LS148和74LS138的输出状态，填写下表，并分析结果。

二、用两片74LS138扩展为一个4线–16线译码器：按上图连接电路，根据实验结果，填写下表，并分析电路的工作原理。

三、用74LS138和74LS20双与非门设计下面的多输出函数，画出逻辑电路图。

四、一把密码锁有三个按键，分别为A、B、C。

当三个键都不按下时，锁打不开，也不报警；当只有一个键按下时，锁打不开，但发出报警信号；当有两个键同时按下时，锁打开，也不报警；当三个键同时按下时，锁被打开，但要报警。

试使用74LS138和74LS20双与非门实现此逻辑电路。

五、思考题：设计一个5–32的二进制译码器提示：用四片74LS138及一片74LS139（2–4译码器）组成一个树状结构的级联译码器。

用74LS139的输入端做5–32译码器高二位输入端，74LS138的译码输入端做5–32译码器的低三位输入端。