第7讲编码器与译码器
二、编码器和译码器
二、编码器和译码器1.编码器在数字电路中，用二进制代码表示特定含义的信息称为编码，编码器就是将有特定意义的输入数字信号、文字信号等编成相对应的若干位二进制代码形式输出的组合逻辑电路。
（1）普通编码器4线-2线编码器其四个输入0I 到3I 为高电平有效信号，输出是两位二进制代码10Y Y ,任何时刻03~I I 中只能有一个取值为1，并且有一组对应的二进制代码输出。
如果03~I I 中有2个或2个以上的取值同时为1时，输出会出现错误编码。
对于此类问题，可以用优先编码器解决。
（2）优先编码器在优先编码器电路中，允许同时输入两个或两个以上的编码信号。
设计优先编码器时，将所有输入信号按优先顺序排队，在同时存在两个或两个以上输入信号时，优先编码器只按优先级别高的输入信号编码，优先级别低的信号则不起作用。
图1所示，74148是一个8线-3线优先编码器。
74148A 1A 2A GSEOEI0I 1I 2I 3I 4I 5I 6I 7I 图174148优先编码器（3）二-十进制编码器二-十进制编码就是用4位二进制代码来表示0~9这十个数字。
如果任意取其中的十个状态并按不同的次序排列，则可以得到许多不同的编码。
2.译码器译码是编码的逆过程，在编码时，每一种二进制代码都赋予了特定的含义，即表示了一个确定的信号或者对象。
译码就是将每一组输入代码译为一个特定输出信号，以表示代码原意的组合逻辑电路。
一个n 位二进制代码可以有n 2个不同的组合，译码就是将n 个输入变量转换成n 2个输出函数，并且每个函数对应于n 个输入变量的一个最小项。
（1）二进制译码器将二进制代码的各种状态，按其原意翻译成对应输出信号的电路，叫二进制译码器。
（2）集成3线-8线译码器由图2可知，当0EN =时，八个与非门输入端被封死，使输出07~Y Y 均为1，此时译码器不工作；当11S =,230S S +=时，1EN =，八个与非门输入端被打开，译码器处于工作状态，此时由输入变量2A 、1A 、0A 来决定07~Y Y 的状态。
QCA编码器和译码器
QCA编码器和译码器摘要：基于量子元胞自动机的双稳态特性和数字电路，依据不同设计原理设计了编码器和译码器，采用半经典仿真方法进行仿真，同时与E.N.Ganesh 等人设计的译码器进行了比较，结果显示，在同样实现译码器功能的前提下，电路结构较为简单并且规模较小，运用基本功能电路的组合使电路容易分析，对以后的电路设计也有一定的借鉴意义。
关键词: 量子通信编码器译码器QCA电路设计与仿真1.引言微电子器件的集成度和运算速度已持续呈指数级增长近40 年, 为了保持这种快速的增长,集成电路制造的各个方面都需有快速的改进【1】。
但当电子器件的尺寸达到70 nm 时, 由于功率耗散和相互连接等问题使得基于传统CMOS 技术的器件尺寸的进一步减小变得不太可能[2]。
有研究认为, 到2020 年, 晶体管的尺寸将达到它的物理极限。
这就需要发展一种不同于传统CMOS 的器件技术来使电子器件能继续朝纳米级方向发展。
近年来, 有些学者提出量子细胞自动机[ 3- 5] ( quantum cellular automaton, QCA)的结构, 在用分子实现时, 其特征尺寸仅为几纳米。
它是通过电子在细胞上占据的位置来携带二进制信息, 而不是通过传统的电流开关来表示二进制信息。
它提供了一种新的计算和信息转换的方式, 具有低功耗、高集成度和无引线集成等优点, 将是新一代的电子元件之一。
本文结合QCA和数字电路相关知识和化简思想的设计了编码器和译码器，对于2线-4线译码器，与E.N.Ganesh等人设计的译码器[6]进行了比较，显示出本文设计的同级别的译码器电路结构简单和规模小的优点，同时对于提出编码器及译码器位数扩展的方法。
此外，此电路设计中采用基本QCA器件组合和相同逻辑功能电路合并的思想，具较强的普适性，对以后的电路设计也有一定的借鉴意义。
2.量子元胞自动机的基本元素QCA是由基本的逻辑器件组成的，这些基本量子器件主要有含有两个静电子的标准元胞和旋转元胞，每个元胞通过内部电子所处的位置定义它的极性，元胞之间极性的传递或改变是依靠两元胞间电子的库仑作用和元胞内电子的隧穿作用，每个元胞中的电子被高度极化，电子云密度沿元胞两个垂直的对角分布中的一个方向分布，一个元胞的极化能引起临近元胞的极化，从而实现数据的传递。
译码器和编码器.ppt
优先编码器 优先编码器是数字系统中实现优先权管理的一个重要逻辑部件。 没有普通编码器的输入使用限制 编码群输出端
使能端 扩展端
权值由高到低
反 码 输 出
例7.7 由148构成16级不同中断请求的中断优先编码器
2
1
7.1.3 多路选择器和多路分配器 功能：完成对多路数据的选择与分配、在公共传输线上实现多路 数据的分时传送。
7.1.2 译码器和编码器
编码器:对输入信号按一定规律进行编排,使每组输出代码具 有一特定的含义. 译码器:对具有特定含义的输入代码进行“翻译”,将其转换 成相应的输出信号.
1、译码器
常见译码器:二进制译码器、二-十进制译码器和数字显示译 码器。
二进制译码器有n 个输入
如：74ls138、T4138等
典型计数器实例之1------T4193（4位二进制同步可逆计数器）
高电平有效清零端 低电平有效预制端
上升沿触发
异步清零
异步置数
同步计数 计数器的作用是不但可以用来计数，还可以构成分频器，一 个二进制计数器还可以用来构成任意进制的计数器
一、用193构成小于16进制的计数器
A、构成模10加法计数器 模10加法计数器的状态图如图
193有16个不同的计数状态，如何使其在第十个状态时 就回到初始状态
反馈清零法
B、构成模12减法计数器
初始状态为1111，如何构成电路？
反 馈 置 数 法
一、用193构成大于16进制的计数器
Q Q Q Q Q Q Q Q Q CC A B C D CB A B C DQ
典型计数器实例之2------74LS161（4位二进制同步计数器）
寄存器实例之一：T1194 见书P242
编码器和译码器教案
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。
编码器与译码器实验总结
编码器与译码器实验总结
在本次实验中，我们学习了编码器与译码器的原理、分类及应用，并通过实验掌握了它们的具体实现方法。
首先，我们了解了编码器的作用是将输入的信号转换成对应的编码输出，常见的编码器有二进制编码器、格雷码编码器和BCD编码器等。
在实验中，我们使用74HC148芯片实现了8-3线优先编码器的功能，并通过LED灯和数码管验证了它的正确性。
接着，我们学习了译码器的功能是将编码后的信号转换成原始的输入信号，常见的译码器有二进制译码器、BCD译码器和十进制译码器等。
在实验中，我们使用74HC247芯片实现了三线-八线译码器的功能，并通过开关和数码管验证了它的正确性。
最后，我们还介绍了编码器与译码器的应用场景，如用于数字电路中的输入输出控制、数码显示、遥控器的编码与译码等。
通过本次实验，我们深入了解了编码器与译码器的原理和应用，为以后的学习和实践打下了坚实的基础。
- 1 -。
译码器和编码器实验报告
译码器和编码器实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过对译码器和编码器的实验操作，加深对数字通信原理中编码解码技术的理解，掌握其工作原理和实际应用。
二、实验原理。
1. 译码器。
译码器是一种将数字信号转换为模拟信号或者模拟信号转换为数字信号的设备。
在数字通信系统中，译码器通常用于将数字信号转换为模拟信号，以便在模拟信道上传输。
在接收端，译码器将模拟信号转换为数字信号，以便进行数字信号处理和解码。
2. 编码器。
编码器是一种将数字信号转换为另一种数字信号的设备。
在数字通信系统中，编码器通常用于将数字信号转换为便于传输和存储的编码形式，以提高传输效率和数据安全性。
三、实验内容。
1. 实验仪器与材料。
本实验使用的仪器包括译码器、编码器、示波器、信号发生器等。
实验材料包括数字信号发生器、示波器连接线等。
2. 实验步骤。
（1）连接实验仪器，将数字信号发生器连接到编码器的输入端，将编码器的输出端连接到译码器的输入端，再将译码器的输出端连接到示波器。
（2）设置实验参数，调节数字信号发生器的频率和幅度，设置编码器和译码器的工作模式和参数。
（3）观察实验现象，通过示波器观察编码器和译码器的输入输出波形，记录实验数据。
（4）分析实验结果，根据实验数据分析编码器和译码器的工作原理和特性，总结实验结果。
四、实验结果与分析。
通过本次实验，我们成功观察到了编码器和译码器的输入输出波形，并记录了相应的实验数据。
通过分析实验结果，我们深入理解了译码器和编码器的工作原理和特性，对数字通信原理有了更深入的认识。
五、实验总结。
本次实验通过实际操作加深了我们对译码器和编码器的理解，提高了我们的实验操作能力和数据分析能力。
译码器和编码器作为数字通信系统中重要的组成部分，对数字信号的处理和传输起着至关重要的作用，我们应进一步深入学习和掌握其原理和应用。
六、实验心得。
通过本次实验，我们不仅学习到了译码器和编码器的工作原理，还提高了实验操作和数据分析的能力。
数电实验二数据编码器和译码器功能验证
数电实验二数据编码器和译码器功能验证数据编码器和译码器是数电实验中常用的电路元件，用于将逻辑电平转换为二进制编码或者从二进制编码转换为逻辑电平。
本实验将验证编码器和译码器的功能。
编码器是一种将多个输入信号转换为对应的二进制编码输出信号的电路。
常见的编码器有优先编码器，BCD编码器和十进制-二进制编码器等。
本实验将以优先编码器为例进行验证。
实验所需器件和元件：1.优先编码器芯片（例如74LS148）2.开关等输入元件3.LED灯等输出元件4.电源和杜邦线等实验用品实验步骤：1.连接电源和电路元件：将电源连接到优先编码器芯片上，并将开关等输入元件和LED灯等输出元件连接到芯片上相应的管脚上。
2.编码器功能验证：通过设置不同的输入信号，观察输出信号的变化。
例如，设置开关为输入信号，并将不同的开关打开或关闭，观察LED灯的亮灭情况。
3.结果分析：根据编码器的功能特点，分析输出信号与输入信号的对应关系。
对于优先编码器而言，输入信号优先级较高的输入将被编码输出，而其他输入则被忽略。
4.译码器功能验证：将输入信号与编码器的输出信号连接，观察译码器的输出信号。
可以通过设计逻辑门电路来实现译码器的功能。
5.结果分析：根据译码器的功能特点，分析输出信号与输入信号的对应关系。
例如，对于BCD编码器而言，4位BCD码将被译码为10位二进制信号。
6.实验总结：通过本实验的验证，可以得出编码器和译码器的功能特点和应用范围。
编码器可以将多个输入信号编码为二进制信号输出，而译码器可以将二进制信号译码为对应的输出信号，用于实现数据的编码和译码。
本实验的目的是验证编码器和译码器的功能，通过观察输入信号和输出信号的对应关系，可以了解编码器和译码器的工作原理，并掌握它们的应用场景。
实验结果应与预期结果一致，即输入信号与编码/译码输出信号之间有明确的对应关系。
同时，实验还可以加深对数字电路和逻辑门电路的理解，提高实验操作能力和分析问题的能力。
3.3编码器和译码器
译码器的应用
1.级联扩展
Z0
Z7
Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7
3－8译码器（1）
A2 A1 A0 S1 S 2 S 3
1
D2 D1 D0 D3
Z8
Z15
Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 3－8译码器（2）
A2 A1 A0 S1 S 2 S 3
Z0 S1 S2 S3 A2 A1 A0 D3 D2 D1 D0 m0 Z7 S1 S2 S3 A2 A1 A0 D3 D2 D1D0 m7
&
&
Y2(A,B,C) Y0 Y1 Y2 Y3
Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 74LS138
A2 A1 A0 S1 S 2 S 3
ABC
1
【例2】设计一个用3个开关控制灯的逻 辑电路，要求任一个开关都能控制灯的 由亮到灭或由灭到亮。要求用74LS138和 必要的门电路实现。
数字电子技术基础
信息科学与工程学院·基础电子教研室3.3.1 编码器 • 编码：将输入的每个高/低电平信号变成一个对应
的二进制代码
• 普通编码器 • 优先编码器
[内容回顾]
一、普通编码器 特点： 任何时刻只允许输入一个编码信号。
二、优先编码器
优先编码器允许多个输入信号同时 有效，但它只按其中优先级别最高的有 效输入信号编码，对级别较低的输入信 号不予理睬。如：74LS148即为8线-3线 优先编码器。
当S2 S3 0时：Y0 S1 A2 A1 A0
显然：当A2 A1 A0 1,即
A2 A1A0 000时，Y0 S1
A2 A1A0 001时，Y1 S1
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7.1.3 二---十进制编码器
二---十进制编码器的作用：将十个状态（对应于十进制的 十个代码）编制成BCD码。 10线—4线编码器是将十进制数码转换为二进制代 码的组合逻辑电路。常用的集成芯片有74LS147等。 74LS147的逻辑符号和管脚功能
UCC 空脚D I4 I3 I2 I1 A
16 15 14 13 12 11 10 9
Y1 I 2 I I 3
Y0 I1 I 2 I 3 I 3
1 （3）画出逻辑电路（略）
2、集成8线—3线优先编码器74LS148及应用。
VCC YS 16 15 YEX I3 14 13 I2 12 I1 11 I0 Y0 10 9 Y2 Y1 Y0 6 7 9 YS 15 YEX 14
7-1 编码器
编码：把二进制码按一定的规律编排，使每级代 码具有一特定的含义（代表某个数或控制信号）称 谓编码。 如：8421BCD码中用1000表示数字8 如：ASCII码中用100 0001表示字母A 等
编码器：具有编码功能的逻辑电路。 编码器的逻辑功能：能将每一组输入信息变换为 相应二进制的代码输出。
优先编码器的提出：
如果有两个或更多输入信号有效，将会出现输出混乱。
必须根据轻重缓急，规定好这些外设允许操作的先后次 序，即优先级别。 识别多个编码请求信号的优先级别，并进行相应编码的 逻辑部件称为优先编码器。
1、4 线─2 线优先编码器(设计）
输入编码信号高电平有效，输出为二进制代码 输入为编码信号I3 I0 输出为Y1 Y0 输入编码信号优先级从高到低为 I3 ~ I0 （1）列出功能表 输 入 I0 1 × × × 低 I1 0 1 × × I2 0 0 1 × I3 0 0 0 1 高 输 出 Y1 Y0 0 0 1 1 0 1 0 （2）写出逻辑表达式
74LS148优先编码器真值表
输 入 输 出
S
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
I7
× 1 0 1 1 1 1 1 1 1
I6
× 1 × 0 1 1 1 1 1 1
I5
× 1 × × 0 1 1 1 1 1
I4
× 1 × × × 0 1 1 1 1
I3
× 1 × × × × 0 1 1 1
I2
I2
1
&
I3
1 &
≥1 Y0
该电路存在的问题一： •当所有的输入都为0时，电路的输出Y1Y0 = ？
& I0 1 ≥1 Y1 I1 1 &
•Y1Y0 = 00
I2
1
&
I3
1 &
≥1 Y0
•和真值表中第一 行的输出编码相 同，无法区分是 哪个输入信号的 编码。
该电路存在的问题二：
I2 = I3 = 1 , I1= I0= 0时，
•如4线-2线编码器：将输入的4个状态分别编成4
个2位二进制数码输出； •如8线-3线编码器：将输入的8个状态分别编成8
个3位二进制数码输出；
•如BCD编码器：将10个输入分别编成10个4位 8421BCD码输出。
编码器的分类：
普通编码器 优先编码器
普通编码器：任何时候只允许一个编码输入信号 有效，否则输出就会发生混乱。
74LS148 1 2 3 4 5 6 7 8 5 4 3
74LS148 2 1 13 12 11 10
I4
I5
I6 (a)
I7
ST
Y2 Y1 GND
ST
I7 (b)
I6 I5 I4
I3 I2 I1 I0
引脚排列图
逻辑功能示意图
S为使能输入端，低电平有效。YS为使能输出端，通常接至低 位芯片的端。YS和S配合可以实现多级编码器之间的优先级别 的控制。YEX为扩展输出端，是控制标志。 YEX ＝0表示是编 码输出； YEX ＝1表示不是编码输出。
I0 0 I1 0 I2 1 I3 1 1 1 1 1 &
1
0
0 0
&
0
Y1Y0 = ？
≥ Y1 0
Y1Y0 = 00
1
& 0 1
当所有的输入都
为1时，Y1Y0 = ？
0 0
&
0
0 ≥
0
1
Y0 0
Y1Y0 = 00 无法输出有效
编码。 普通编码器不能同时输入两个已上的有效编码信号
7.1.2
优先编码器
7.1.1 普通4线--2线编码器(设计）： （1）逻辑框图 4 输 入
I0 I1 I2 I3 Y0 Y1
二 进 制 码 输 出
编码器的输入为高电平有效。
I0
1 （2）逻辑功能表 0 0 0
I1
0 1 0 0
I2
0 0 1 0
I3
0 0 0 1
Y1 Y0 0 0 0 1
1
1
0
1
4线-2线编码器真值表
× 1 × × × × × 0 1 1
I1
× 1 × × × × × × 0 1
I0
× 1 × × × × × × × 0
Y2
1 1 0 0 0 0 1 1 1 1
Y1
1 1 0 0 1 1 0 0 1 1
Y0
1 1 0 1 0 1 0 1 0 1
Y EX YS
1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1
I0 1 0 0 0
输入 I1 I2 0 1 0 0 0 0 1 0
I3 0 0 0 1
输出 Y1 Y0 0 0 1 1 0 1 0 1
Y0 I0 I1 I 2 I3 I0 I1 I 2 I3 Y1 I0 I1I 2 I3 I0 I1 I 2 I3
（3） 逻辑图
& I0 1 ≥1 Y1 I1 1 &
74LS 147
3 4 5
1
2
6
7
8
I5 I6 I7 I8 I9 C B GND
I1~I9为输入信号端；A~D为输出端，均为低电平有效。
74LS147编码器真值表 输入
I
1
输出
I
6
I
2
I
3
I
4
I
5
I
7
I
8
I
9
D
C
B
A
1 × × × × × × × × 0
1 × × × × × × × 0 1
1 × × × × × × 0 1 1
1 × × × × × 0 1 1 1
1 1 1 × × × × × × × × 0 × 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 × 0 1 1 1 1 1 1 1
优先编码器：允许同时输入两个以上的有效编码 信号。当同时输入几个有效编码信号时，优先编 码器能按预先设定的优先级别，只对其中优先权 最高的一个进行编码。
编码器的工作原理：
普通二进制编码器 二进制编码器的结构框图 I0 I1
I
2n 个 输入
二进制 编码器
Y0 Y1
n 位二进 制码输出
2n -1
Yn-1