數字電路基礎那些事1——組合邏輯：從譯碼器到編碼器

時間 2020-03-14

標籤數字電路基礎那些組合邏輯譯碼器編碼器简体版

原文原文鏈接

聲明：本文部分內容選自《數字電子技術基礎系統方法》與華中科技大學的《電子技術基礎數字部分》，筆者將其二者精華加上自身的理解整理成一篇文章，使知識點易於理解！測試

若有疏漏歡迎指出！編碼

譯碼器spa

1. 譯碼器定義設計

譯碼器是一種用以檢測輸入位（碼）的特定組合是否存在，並以特定的輸出電平來指示這種特定碼的存在的數字電路。——《數字電子技術基礎系統方法》3d

譯碼器的功能是將具備特定含義的二進制碼轉換成對應的輸出信號，具備譯碼功能的邏輯電路稱爲譯碼器。——《電子技術基礎數字部分》華中科技大學blog

洋羽的解釋：咱們把譯碼器看作一個轉換器，他的任務就是把一個咱們不想要的的信號格式轉換成另一種咱們想要的信號格式（兩種信號表示的信息是同樣的，變得只有格式），從「譯」字下手，就是將可貴化成簡單的（此處的簡單是指對於咱們當前需求的簡單）。作一個可能不太恰當的比喻：就是將咱們難以利用的數字碼（但對於機器與電路來講傳輸較爲簡單）來轉換成咱們易於利用的數字碼（對於機器和電路來講傳輸較爲麻煩）。開發

2. 舉例說明io

理論說明例子1：BCD碼——>十進制碼

輸入4位8421BCD碼，轉換成10個十進制數中的一個數所對應的輸出（10選1譯碼器）class

實例芯片：74HC138基礎

咱們知道3位2進制碼能夠表示8個十進制數，A0,A1,A2對應的就是三位二進制數，而輸出的Y0~Y7就至關於8個十進制數，當哪一個輸出爲0，就至關於哪一個十進制數

理論說明例子2：BCD碼—7段譯碼器（舉例說明）

首先咱們得知道數碼管的原理：

數碼管位號圖

數碼管的本質就是LED，一個數碼管裏面有8個LED，分別對應爲a,b,c,d,e,f,g,p

當咱們須要表示什麼數字時，咱們就點亮相應的LED，如咱們須要表示9這個數字，咱們直接點亮a,f,g,b,c,d這6盞LED便可表示爲9

廠家爲了節省開發人員的時間，讓咱們不用老是去思考須要怎麼點亮數碼管，就設計出顯示專用的譯碼器（把易於程序處理與信號傳輸的信號轉換爲咱們所須要，利於咱們開發的編碼）因此開發出這款芯片，咱們只要輸入對應的BCD碼，就能夠轉換成該如何點亮LED的信息碼。

3. 實操：DATASHEET解讀時間: TI CD54HC4511

芯片引腳圖

邏輯門表示電路

真值表

三大擴展功能：

功能3對應DATASHEET真值表中中倒數第二行英文

譯碼器有時候能夠用做複用器（詳情看下一篇從複用器到解複用器）

編碼器

1. 編碼器的定義

編碼器接收若干輸入中有一個有效電平，每一個輸入表示一個數，例如十進制數或者八進制數，而且把這個數轉換成代碼輸出，如BCD碼或二進制碼。 ——《數字電子技術基礎系統方法》

數字系統中存儲或處理的信息，經常是用二進制碼錶示的。用一個二進制代碼表示特定含義的信息稱爲編碼。具備編碼功能的邏輯電路稱爲編碼器。 ——《電子技術基礎數字部分》華中科技大學

洋羽的理解：把咱們熟悉的符號或者數字轉換成一種代碼形式的電路咱們稱爲編碼器（即譯碼器的相副作用）

2. 編碼器的分類：普通編碼器和優先編碼器

（1）普通編碼器

普通編碼器任什麼時候刻只容許一個輸入信號有效，不然將產生錯誤輸出。

舉例：

（2）優先編碼器

普通編碼器的升級版：按照規定的優先級設計電路

在實際應用中，常常會遇到兩個以上的輸入同時爲有效信號的狀況。所以，必須根據輕重緩急，事先規定好這些輸入編碼的前後次序，即優先級別。

優先編碼器容許同時在幾個輸入端有輸入信號，編碼器按輸入信號排定的優先順序，只對同時輸入的幾個信號中優先權最高的一個進行編碼

舉例：

結合生活應用：

小彩蛋：數字鍵盤功能演示（證實咱們使用的鍵盤不是簡單的、只用一個優先編碼器就作出來的數字鍵盤）

以筆者的筆記本電腦來做爲實例測試：

測試步驟1：測試同時按下123鍵時系統的輸出

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能夠得出結論：人手指偏差不可避免，因此每次的輸出不必定同樣，可是不會出現缺失一個數字的狀況，即按鍵每次按下都能獲得響應鍵盤開發人員設定的掃描頻率很快

測試步驟2：測試同一時間按下12鍵

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實驗結論：按下去因爲人手指的偏差，不可能同時按下，因此最後只能有一個信號是有效的。因此咱們能夠看到最後只有一個信號是持續輸出的

測試步驟3：按下1以後，在不鬆開1的狀況下按下並長按2（測試5次）

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測試步驟4：按下2以後，在不鬆開2的狀況下按下1並長按1（測試5次）

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測試步驟5：長按1不鬆開，輕輕按一次2並保持1不鬆開（測試5次）

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根據測試步驟三、4咱們能夠得出結論：只要鍵盤檢測到新的輸入，則舊的輸入雖然沒有變，可是內部已經將舊的做廢並優先輸出新的輸入

根據測試步驟5，咱們進一步證明結論：一旦數字鍵盤檢測到新的輸入，舊輸入優先級降低，轉爲新的輸入，雖然新的輸入信號已經中止輸入，可是舊的輸入信號仍爲低優先級狀態，系統等待新的輸入來做爲高優先級信號

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