编码器和译码 器设计电路

胡云朋 陈影 张淼 范毅军 李纪红 陆军军事交通学院 基础部 天津 300000

摘要：本论文利用 mulitisim 软件选择元器件，搭建仿真电路，对74LS147型10-4线优先编码器和 74LS138 型 3-8 线译码器进行功能性验证，并用七段显示译码管的功能实现进行验证。

一、相关理论知识及应用背景

数字系统中，往往需要将具有特定意义的信息（如文字、数字或字符等），赋予相应的二进制代码，这一过程称为编码。实现编码操作的电路，称为编码器。译码是编码的逆过程，即把表示特定信号或对应的代码“翻译”出来的过程叫译码。能实现译码操作的电路称为译码器。编码器和译码器是数字电路中的常用器件。

1、编码器

为了区分一系列不同的事物，将其中的每个事物用一个二进制代码表示，这就是编码的含义。在二进制逻辑电路中，信号都是以高、低电平的形式给出的，以此，编码器的逻辑功能就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。

1.1普通编码器

在普通编码器中，任何时刻只允许输入一个编码信号，否则输出将发生混乱。普通二进制编码器是将某个信号编成二进制代码的电路。

1.2优先编码器

在优先编码器电路中，允许同时输入两个以上的编码信号。在设计优先编码器时，已经将所有的输入信号按优先顺序排了队，当几个输入信号同时出现时，只对其中优先权最高的一个进行编码。二进制编码器是将某个信号编成二进制代码的电路。

2、译码器

译码与编码的过程相反，是将二进制代码（输入）按其编码时的原意译成对应的信号或十进制数码（输出）。

以3位二进制译码器为例，介绍译码过程。

在数字电路中，常常需要把运算结果用十进制数显示出来，这就要用显示译码器。

3、半导体数码管

由七段发光二极管构成。半导体数码管的基本单元为发光二极管，它将十进制数码分成七个字段，每段为一发光二极管。

半导体数码管中七个发光二极管有共阴极和共阳极两种接法。前者，某一字段接高电平时发光；后者，接低电平时发光。使用时，每管都要串接限流电阻。

七段译码显示器其功能：把“8421”二－十进制代码译成对应于娄码管的七个字段信号，驱动数码管，显示出相应的十进制数码。

七段译码管和数码管的连接图

七段显示译码器状态表

1. 原理及方案

1. 十键8421码编码器

由十键8421编码器构成的集成74LS147D器件来实现按照逻辑功能，按下某个按键，输入相应的一个十进制数码。例如，按下S₅键，即 ，输出为0101。仿真电路如图所示。

电路用到的元器件主要有：74LS147D编码器、开关十个、不同阻值的电组2组、发光二极管4个，具体器件清单如表2所示^[2]。

表2编码器电路器件组成清单

2、集成译码器

74LS138型译码器是常用的3线-8线译码器，它还有一个使能端和两个控制端。它的功能表如图所示，可以设计一个电路验证状态。当输入为111，输出为11111110。

当输入为101时，对于的输出为11111011。

3、数码显示管

常用的显示器有半导体数码管、液晶数码管和荧光数码管。半导体数码管又称LED数码管，它的基本单元式PN结，当外加正向电压时就能发出清晰的光。半导体数码管用七段发光二极管来显示译码器输出的数字，显示器有两种：共阴极和共阳极显示器。74LS247译码器译码的是低电平，所以对应的显示器应为共阳极显示器。在本设计中用的是解码七段排列显示器，即包含译码器的七段显示器^[4][5]。

根据74LS247型七段译码器的功能表来验证数字0和数字1的显示。当输入信号为0000时，输出为0000001，驱动显示管来显示数字0，如图所示。

当输入信号为0001时，输出为1001111，驱动显示管来显示数字1，如图所示。

参考文献：

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