劉利琴

【摘 要】編碼器、譯碼器作為電路中常用的芯片，結(jié)合編碼器和譯碼器互逆的功能，改變了傳統(tǒng)編碼器和譯碼器獨(dú)立實(shí)驗(yàn)，同時(shí)將七段數(shù)碼管參與其中，讓大家能夠很直觀地看到編碼器和譯碼器綜合設(shè)計(jì)出的有趣的實(shí)驗(yàn)。

【關(guān)鍵字】編碼器；譯碼器；七段數(shù)碼管；綜合應(yīng)用

中圖分類號(hào)： TN764 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）27-0107-001

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.27.047

在這里介紹的編碼器和譯碼器綜合實(shí)現(xiàn)，將在七段數(shù)碼管上顯示出0-9十個(gè)數(shù)字，首先介紹一下編碼器、譯碼器、七段數(shù)碼管的工作原理。

1 編碼器的工作原理

編碼器的功能是從m個(gè)輸入中選擇一個(gè)，編成一組由n位二進(jìn)制所組成的代碼并行輸出。它是一種多輸入、多輸出的組合邏輯電路，雖然有多個(gè)輸入端，但在任一時(shí)刻只會(huì)有一個(gè)輸入端有效。

優(yōu)先編碼器是當(dāng)多個(gè)輸入端同時(shí)有信號(hào)時(shí)，電路只對(duì)其中優(yōu)先級(jí)別最高的輸入信號(hào)進(jìn)行編碼。常用的集成優(yōu)先編碼器有10線-4線、8線-3線兩種。10線-4線優(yōu)先編碼器常見(jiàn)的型號(hào)為54/74147、54/74LS147，8線-3線優(yōu)先編碼器常見(jiàn)的型號(hào)為54/74148、54/74LS148。下面我們以TTL中規(guī)模集成電路74LS147為例介紹8421→BCD碼優(yōu)先編碼器的功能。

10線-4線8421BCD碼優(yōu)先編碼器74LS147，其引腳圖如圖1所示。74LS147優(yōu)先編碼器有9個(gè)輸入端和4個(gè)輸出端。某個(gè)輸入端為0，代表輸入某一個(gè)十進(jìn)制數(shù)。當(dāng)9個(gè)輸入端全為1時(shí)，代表輸入的是十進(jìn)制數(shù)0。4個(gè)輸出端反映輸入十進(jìn)制數(shù)的BCD碼編碼輸出。

74LS147優(yōu)先編碼器的輸入端和輸出端都是低電平有效，即當(dāng)某一個(gè)輸入端低電平0時(shí)，4個(gè)輸出端就以低電平0的輸出其對(duì)應(yīng)的8421 BCD編碼。當(dāng)9個(gè)輸入全為1時(shí)，4個(gè)輸入出也全為1，代表輸入十進(jìn)制數(shù)0的8421 BCD編碼輸出。

2 譯碼器的工作原理

譯碼是編碼的逆過(guò)程，譯碼器就是將輸入端給定的代碼譯成相應(yīng)狀態(tài)輸出的電路，這里應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)的需要74LS48譯碼器，它常用在各種數(shù)字電路和單片機(jī)系統(tǒng)的顯示系統(tǒng)中。其引腳圖如圖2所示。7段顯示譯碼器74LS48是輸出高電平有效的譯碼器，74LS48除了有實(shí)現(xiàn)7段顯示譯碼器基本功能的輸入（DCBA）和輸出（Ya～Yg）端外，7448還引入了燈測(cè)試輸入端（LT）和動(dòng)態(tài)滅零輸入端（RBI），以及既有輸入功能又有輸出功能的消隱輸入/動(dòng)態(tài)滅零輸出（BI/RBO）端。

3 七段字符顯示器

為了能夠以十進(jìn)制數(shù)碼直觀地顯示數(shù)字系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，目前廣泛使用七段字符顯示器，又稱為七段數(shù)碼管。這種字符顯示器由七段可發(fā)光的線段拼合而成。這里將會(huì)使用LED數(shù)碼管，它也稱為半導(dǎo)體數(shù)碼管，它是將若干發(fā)光二極管按一定圖形排列并封裝在一起的最常用的數(shù)碼顯示器件之一，在各種數(shù)顯一起儀表、數(shù)字控制設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。

基本的半導(dǎo)體數(shù)碼管是由七個(gè)條狀發(fā)光二極管芯片如圖排列而成的。可實(shí)現(xiàn)0～9的顯示。其具體結(jié)構(gòu)有“反射罩式”、“條形七段式”及“單片集成式多位數(shù)字式”等。多個(gè)發(fā)光二極管封裝在一起的七段數(shù)碼顯示器按其連接形式可分為共陽(yáng)顯示器和共陰顯示器。共陽(yáng)和共陰的七段顯示器，在顯示器中除了顯示數(shù)字必須的七段筆畫外，還提供了小數(shù)點(diǎn)。共陽(yáng)顯示器的陽(yáng)極連接在一起，此時(shí)對(duì)陽(yáng)極提供一正電壓，通過(guò)限流電阻控制其陰極為高電平或是低電平來(lái)決定其暗或是亮。共陰顯示器的陰極連在一起，此時(shí)可將陰極接地，通過(guò)限流電阻控制其陽(yáng)極為高電平或是低電平來(lái)決定其亮或是暗。

4 編碼器和譯碼器的綜合應(yīng)用

通過(guò)編碼器和譯碼器的綜合應(yīng)用可以達(dá)到以下效果：通過(guò)74LS147的九個(gè)輸入端不同組合，輸入在七段顯示器上顯示0—9的十個(gè)數(shù)字。而我們將用到74LS147、74LS48和七段字符顯示器，由于74LS147的四個(gè)輸出都是低電平，若直接連接到74LS48的四個(gè)輸入端，將達(dá)不到我們想要的結(jié)果，經(jīng)過(guò)分析可以將74LS147的四個(gè)輸出經(jīng)過(guò)74LS04非門的處理后再連接到74LS48，這樣就能正常的在七段數(shù)碼管上顯示0—9。整個(gè)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

通過(guò)編碼器和譯碼器的綜合應(yīng)用使得大家對(duì)編碼和譯碼有了個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)，更好的理解電路芯片的工作原理，這也有利于后期實(shí)驗(yàn)的開展。

【參考文獻(xiàn)】

[1]季文潔.可重構(gòu)的環(huán)境自適應(yīng)RS碼軟判決譯碼器設(shè)計(jì)[D].天津大學(xué)，2016.

[2]龍奎成，卿粼波，何小海，呂順.基于FPGA的DSC高速譯碼器設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2016，42（09）：39-43.

[3]張萌.基于FPGA的多速率LDPC編碼器和譯碼器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].現(xiàn)代導(dǎo)航，2018，9（01）：41-46.