譯碼器/數(shù)據(jù)分配器

一、譯碼器的定義及功能

　　譯碼是編碼的逆過程，它的功能是將具有特定含義的二進制碼進行辨別，并轉(zhuǎn)換成控制信號，具有譯碼功能的邏輯電路稱為譯碼器。
　　譯碼器可分為兩種類型，一種是將一系列代碼轉(zhuǎn)換成與之一一對應的有效信號。這種譯碼器可稱為唯一地址譯碼器，它常用于計算機中對存儲器單元地址的譯碼，即將每一個地址代碼轉(zhuǎn)換成一個有效信號，從而選中對應的單元。另一種是將一種代碼轉(zhuǎn)換成另一種代碼，所以也稱為代碼變換器，以下先介紹二進制唯一地址譯碼器。

　　二進制譯碼器的一般原理圖

　　從二進制譯碼器的一般原理圖中可見，它具有Ｎ個輸入端，2ⁿ個輸出端和一個使能輸入端。在使能輸入端為有效電平時，對應每一組輸入代碼，只有其中一個輸出端為有效電平，其余輸出端則為非有效電平。
　　下面首先分析由門電路組成的譯碼電路，以便熟悉譯碼器的工作原理和電路結(jié)構(gòu)。
　?。草斎胱兞康亩M制譯碼器邏輯圖如圖所示。

　　由于２輸入變量Ａ，Ｂ共有４種不同狀態(tài)組合，因而可譯出４個輸出信號Y₀～Y₃，故上圖為２線輸入，２線輸出譯碼器，簡稱２線－４線譯碼器。
　　由圖可寫出各輸出端的邏輯表達式：

　　根據(jù)這些邏輯表達式可列出功能表如下：

　　由表可知，對于正邏輯，當EI為１時，無論Ａ、Ｂ為何種狀態(tài)，輸出全為１，譯碼器處于非工作狀態(tài)。而當EI為０時，對應于Ａ、Ｂ的某種狀態(tài)組合，其中只有一個輸出量為０，其余各輸出量均為１。比如，AB＝00時，輸出Y₀為０，Y₁～Y₃均為１。由此可見，譯碼器是通過輸出端的邏輯電平以識別不同的代碼。

二、集成電路譯碼器

1.74138集成譯碼器

　　上圖為常用的集成譯碼器74138，其功能表為：

74138功能表

　　由邏輯圖可知，該譯碼器有３個輸入Ａ，Ｂ，Ｃ，它們共有８種狀態(tài)的組合，即可譯出８個輸出信號Y₀～Y₇，故該譯碼器稱為３線－８線譯碼器。與２線－３線譯碼器比較，該譯碼器的主要特點是，設置了G₁、G_2A和G_2B３個使能輸入端。由功能表可知,對于正邏輯，當G₁＝１，且G_2A和G_2B均為０時，譯碼器處于工作狀態(tài)?！　?/P>

　　由功能表可得
　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　 ……

　　顯然，一個３線－８線譯碼器能產(chǎn)生３變量函數(shù)的全部最小項，利用這一點能夠方便地實現(xiàn)３變量邏輯函數(shù)。

　　例1 用一個３線－８線譯碼器實現(xiàn)函數(shù)

　　解：第一步，將３個使能端按允許譯碼的條件進行處理，即G₁接+5Ｖ，G_2A和G_2B接地，于是得到各輸出端的邏輯表達式為

　　第二步，將輸入變量Ｘ、Ｙ、Ｚ分別接到Ｃ、Ｂ、Ａ端，并利用摩根定律進行變換，可得到

　　可見，３線－８線譯碼器再加－個與非門，即可實現(xiàn)題目所指定的組合邏輯，邏輯圖如下：

2.7442二－十進制譯碼器

　　在第１章已經(jīng)討論過8421BCD碼,對應于０～９的十進制數(shù)由４位二進制數(shù)0000～1001表示。人們雖然不習慣于直接識別二進制數(shù)，但可采用二－十進制譯碼器來解決。這種譯碼器應有４個輸入端，10個輸出端。下圖即是7442二一十進制譯碼器的邏輯圖和引腳圖：

　　它的功能表如下表所示。其輸出為低電平有效。

　　對于Y₀輸出從邏輯圖和功能表都可以得出 ，當A₃A₂A₁A₀=0000時，輸出 Y₀＝０，它對應于十進制數(shù)０,其余輸出依此類推。

3.七段顯示譯碼器

　　在數(shù)字測量儀表和各種數(shù)字系統(tǒng)中，都需要將數(shù)字量直觀地顯示出來，一方面供人們直接讀取測量和運算的結(jié)果；另一方面用于監(jiān)視數(shù)字系統(tǒng)的工作情況。因此，數(shù)字顯示電路是許多數(shù)字設備不可缺少的部分。數(shù)字顯示電路通常由譯碼器、驅(qū)動器和顯示器等部分組成，如下圖所示。

　　下面對顯示器和譯碼驅(qū)動器分別進行介紹。
　　數(shù)碼顯示器是用來顯示數(shù)字、文字或符號的器件，現(xiàn)在已有多種不同類型的產(chǎn)品，廣泛應用于各種數(shù)字設備中，目前數(shù)碼顯示器件正朝著小型、低功耗、平面化方向發(fā)展。
　　數(shù)碼的顯示方式一般有三種：
　　第一種是字形重疊式，它是將不同字符的電極重疊起來，要顯示某字符，只須使相應的電極發(fā)亮即可，如輝光放電管、邊光顯示管等
。
　　第二種是分段式，數(shù)碼是由分布在同一平面上若干段發(fā)光的筆劃組成，如熒光數(shù)碼管等。
　　第三種是點陣式，它由一些按一定規(guī)律排列的可發(fā)光的點陣所組成，利用光點的不同組合便可顯示不同的數(shù)碼，如場致發(fā)光記分牌。
　　數(shù)字顯示方式目前以分段式應用最普遍，下圖表示七段式數(shù)字顯示器利用不同發(fā)光段方式組合，顯示０～15等阿拉伯數(shù)字。在實際應用中，10～15并不采用，而是用２位數(shù)字顯示器進行顯示。

按發(fā)光物質(zhì)不同，數(shù)碼顯示器可分為下列幾類：
　?。?）半導體顯示器，亦稱發(fā)光二極管顯示器；
　?。?）熒光數(shù)字顯示器，如熒光數(shù)碼管、場致發(fā)光數(shù)字板等；
　?。?）液體數(shù)字顯示器，如液晶顯示器、電泳顯示器等；
　?。?）氣體放電顯示器，如輝光數(shù)碼管、等離子體顯示板等。

　　如前所述，分段式數(shù)碼管是利用不同發(fā)光段組合的方式顯示不同數(shù)碼的。因此，為了使數(shù)碼管能將數(shù)碼所代表的數(shù)顯示出來，必須將數(shù)碼經(jīng)譯碼器譯出，然后經(jīng)驅(qū)動器點亮對應的段。例如，對于8421碼的0011狀態(tài)，對應的十進制數(shù)為3，則譯碼驅(qū)動器應使a、b、c、d、g各段點亮。即對應于某一組數(shù)碼，譯碼器應有確定的幾個輸出端有信號輸出，這是分段式數(shù)碼管電路的主要特點。下面介紹常用的7448七段顯示譯碼器。
　　7448七段顯示譯碼器輸出高電平有效，用以驅(qū)動共陰極顯示器。該集成顯示譯碼器設有多個輔助控制端，以增強器件的功能。
　　7448的功能表如下：

　　它有3個輔助控制端LT、RBI、BI／RBO，現(xiàn)分別簡要說明如下：
　　① 滅燈輸入BI／RBO
　　BI／RBO是特殊控制端，有時作為輸入,有時作為輸出。當BI／RBO作輸入使用且BI＝０時，無論其他輸入端是什么電平，所有各段輸出a～g均為，所以字形熄滅。
　?、?試燈輸入LT
　　當LT＝０時，BI／RBO是輸出端，且RBO＝１,此時無論其他輸入端是什么狀態(tài)，所有各段輸出a～g均為1，顯示字形。該輸入端常用于檢查7448本身及顯示器的好壞。
　?、?動態(tài)滅零輸入RBI
　　當LT＝１，RBI＝０且輸入代碼 DCBA＝0000時 ，各段輸出a～g均為低電平 ，與BCD碼相應的字形熄滅，故稱“滅零”。利用 LT＝１與 RBI＝０可以實現(xiàn)某一位的“消隱” 。此時BI／RBO是輸出端 ，且RBO＝０。
　　④動態(tài)滅零輸出RBO
　　BI／RBO作為輸出使用時，受控于LT和RBI。當LT＝１且RBI＝０，輸入代碼DCBA＝0000時，RBO＝０；若LT＝０或者LT＝１且 RBI＝１，則RBO＝１。該端主要用于顯示多位數(shù)字時，多個譯碼器之間的連接。
　　從功能表還可看出，對輸入代碼0000，譯碼條件是：LT和RBI同時等于１，而對其他輸入代碼則僅要求LT＝１，這時候，譯碼器各段a～g輸出的電平是由輸入BCD碼決定的，并且滿足顯示字形的要求。

　　下面舉一個利用7448實現(xiàn)多位數(shù)字譯碼顯示的例子，通過它了解各控制端的用法，特別是如何動態(tài)滅零，實現(xiàn)無意義位的“消隱”。
　　該例電路如下圖所示。

　　圖中７位顯示器由７個譯碼器7448驅(qū)動。各片7448的LT均接高電平，由于第一片的RBI＝0且DCBA＝0000，所以第一片滿足滅零條件，無字形顯示，同時輸出RBO＝0；第一片的RBO與第二片的RBI相連，使第二片也滿足滅零條件，無顯示并輸出RBO＝0；同理，第三片的零也熄滅，無顯示。由于第四、五、六、七片譯碼器的RBI＝1，所以它們都正常譯碼，按輸入BCD碼去點亮各段電極。
　　如果接法不變，但第一片7448的輸入代碼不是0000而是任何其他BCD碼，則該片將正常譯碼并驅(qū)動顯示，同時使RBO＝１。這樣，第二片、第三片就喪失了滅零條件，所以電路對最高位非零的數(shù)字仍然正常顯示。

三、數(shù)據(jù)分配器

　　數(shù)據(jù)分配是將一個數(shù)據(jù)源來的數(shù)據(jù)根據(jù)需要送到多個不同的通道上去，實現(xiàn)數(shù)據(jù)分配功能的邏輯電路稱為數(shù)據(jù)分配器。它的作用相當于多個輸出的單刀多擲開關(guān)，其示意圖如圖所示。

　　數(shù)據(jù)分配器可以用唯一地址譯碼器實現(xiàn)。
　　如用３線－８線譯碼器可以把一個數(shù)據(jù)信號分配到８個不同的通道上去。用74138作為數(shù)據(jù)分配器的邏輯原理圖如下：

　　將G_2B接低電平，G₁作為使能端，Ｃ，Ｂ和Ａ作為選擇通道地址輸入，G_2A作為數(shù)據(jù)輸入。例如，當G₁=1，CBA=010時，由74138的功能表可得：

　　而其余輸出端均為高電平。因此，當?shù)刂稢BA=010時，只有輸出端Y₂得到與輸入相同的數(shù)據(jù)波形。74138譯碼器作為數(shù)據(jù)分配器的功能表如下所示。

　　74138譯碼器作為數(shù)據(jù)分配器的功能表

　　數(shù)據(jù)分配器的用途比較多，比如用它將一臺PC機與多臺外部設備連接，將計算機的數(shù)據(jù)分送到外部設備中。它還可以與計數(shù)器結(jié)合組成脈沖分配器，用它與數(shù)據(jù)選擇器連接組成分時數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)。