编码器和译码器的应用
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。
编码器和译码器实验报告
实验报告: 编码器和译码器1. 背景在信息传输和存储过程中，编码器和译码器是两个关键的组件。
编码器将信息从一个表示形式转换成另一个表示形式，而译码器则将编码的信息还原为原始的表示形式。
编码器和译码器在各种领域中都得到广泛应用，如通信系统、数据压缩、图像处理等。
编码器和译码器可以有不同的实现方式和算法。
在本次实验中，我们将研究和实现一种常见的编码器和译码器：霍夫曼编码器和译码器。
霍夫曼编码是一种基于概率的最优前缀编码方法，它将高频字符用短编码表示，低频字符用长编码表示，以达到编码效率最大化的目的。
2. 分析2.1 霍夫曼编码器霍夫曼编码器的实现包括以下几个步骤：1.统计字符出现频率：遍历待编码的文本，统计所有字符出现的频率。
2.构建霍夫曼树：根据字符频率构建霍夫曼树。
树的叶子节点代表字符，节点的权重为字符频率。
3.生成编码表：从霍夫曼树的根节点出发，遍历树的每个节点，记录每个字符对应的编码路径。
路径的左移表示0，右移表示1。
4.编码文本：遍历待编码的文本，将每个字符根据编码表进行编码，得到编码后的二进制序列。
2.2 霍夫曼译码器霍夫曼译码器的实现包括以下几个步骤：1.构建霍夫曼树：根据编码器生成的编码表，构建霍夫曼树。
2.译码二进制序列：根据霍夫曼树和待译码的二进制序列，从根节点开始遍历每个二进制位。
当遇到叶子节点时，将对应的字符输出，并从根节点重新开始遍历。
3.重建原始文本：将译码得到的字符逐个组合，得到原始的文本。
3. 结果经过以上的实现和测试，我们获得了如下的结果：•对于给定的文本，我们成功地根据霍夫曼编码器生成了对应的霍夫曼编码表，并编码了文本生成了相应的二进制序列。
•对于给定的二进制序列，我们成功地根据霍夫曼译码器进行了译码，并将译码得到的字符逐个组合，得到了原始的文本。
实验结果显示，霍夫曼编码器和译码器能够有效地将文本进行压缩和恢复，达到了编码效率最大化和数据传输压缩的目的。
编码后的文本长度大大减小，而译码后的原始文本与编码前几乎完全一致。
编码器和译码器实验报告
编码器和译码器实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是了解编码器和译码器的工作原理，掌握它们的应用方法，以及通过实际操作加深对它们的理解。
二、实验原理1. 编码器编码器是将输入信号转换为不同形式输出信号的电路。
常见的编码器有二进制编码器、格雷码编码器等。
其中，二进制编码器将输入信号转换为二进制数输出，而格雷码编码器则将输入信号转换为格雷码输出。
2. 译码器译码器是将输入信号转换为相应输出信号的电路。
常见的译码器有二进制译码器、BCD译码器等。
其中，二进制译码器将输入信号转换为相应位置上为1的二进制数输出，而BCD译码器则将4位二进制数转换为相应十进制数输出。
三、实验步骤1. 实验材料准备：编码开关、LED灯、电源线等。
2. 搭建编码-解码电路：将编码开关接入编码器输入端，并将LED灯接入对应位置的解码器输出端。
3. 进行测试：打开电源后，在编码开关上随意调整开关状态，观察LED灯是否能够正确显示对应的输出状态。
4. 实验记录：记录每次调整开关状态后LED灯的输出状态，以及对应的二进制数或十进制数。
四、实验结果与分析经过实验，我们得到了以下结果：1. 二进制编码器测试结果：编码开关状态 | 输出LED灯状态 | 二进制数---|---|---0000 | 0001 | 00000001 | 0010 | 00010010 | 0100 | 00100011 | 1000 | 00110100 | 0001 | 01000101 | 0010 | 01010110 | 0100 | 01100111 | 1000 | 0111从上表中可以看出，二进制编码器将输入的四位开关状态转换为相应的四位二进制数输出。
2. BCD译码器测试结果：编码开关状态（二进制）| 输出LED灯状态（十进制）---|---0000-1001（十进制）| 对应数字的十进制形式从上表中可以看出，BCD译码器将输入的4位二进制数转换为相应的十进制数字输出。
编码器与译码器练习题
在视频和音频领域，译码器用于将编码的数据转换回原始格式，以 便在电视、手机和其他设备上播放。
解密
译码器用于将密文解密为明文，以便查看和理解。
编码器与译码器的比较
功能差异
编码器主要用于将数据转换为另一种形式，而译码器主要用于将数据从一种形式转换回其 原始形式。
应用场景
编码器通常用于数据压缩、视频和音频编码以及加密等场景，而译码器通常用于数据解压 缩、视频和音频解码以及解密等场景。
02 编码器的核心是编码器芯片，它能够将输入信号 转换为相应的电平信号或脉冲信号。
03 编码器的输出信号通常需要经过后续的处理才能 使用，例如放大、整形、滤波等。
02 译码器基本概念
什么是译码器
01
译码器是一种组合逻辑电路，其 功能是将输入的二进制代码译成 相应的输出信号。
02
译码器通常由多个输入线、多个 输出线和一组与门组成，根据输 入的二进制代码，输出相应的电 平信号或控制信号。
01
02
03
数据压缩
编码器可以将数据压缩成 更小的形式，以便更快地 传输和存储。
视频和音频编码
在视频和音频领域，编码 器用于将原始数据转换为 可在电视、手机和其他设 备上播放的格式。
加密和解密
编码器用于将明文转换为 密文，以保护数据的机密 性。
译码器在现实生活中的应用
数据解压缩
译码器用于将压缩的数据解压缩回其原始形式，以便于处理和查 看。
译码器的分类
2-4线译码器
将2位二进制代码译成4个输出信号，常用于地址 译码和数据分配。
3-8线译码器
将3位二进制代码译成8个输出信号，常用于显示 驱动器和存储器寻址。
4-16线译码器
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。
实验四编码器,译码器,数码管(定稿)
实验四编码器、译码器、数码管一、实验目的1．掌握编码器、译码器和七段数码管的工作原理和特点。
2．熟悉常用编码器、译码器、七段数码管的逻辑功能和他们的典型应用。
3. 熟悉“数字拨码器”（即“拨码开关”）的使用。
二、实验器材1. 数字实验箱 1台2. 集成电路：74LS139、 74LS248、 74LS145、 74LS147、 74LS148 各1片74LS138 2片3. 电阻： 200Ω 14个4. 七段显示数码管：LTS—547RF 1个三、预习要求1．复习编码器、译码器和七段数码管的工作原理和设计方法。
2. 熟悉实验中所用编码器、译码器、七段数码管集成电路的管脚排列和逻辑功能。
3. 画好实验用逻辑表。
四、实验原理和电路按照逻辑功能的不同特点，常把数字电路分成两大类：一类叫做组合逻辑电路，另一类叫做时序逻辑电路。
组合逻辑电路在任何时刻其输出信号的稳态值，仅决定于该时刻各个输人端信号的取值组合。
在这种电路中，输入信号作用以前电路的状态对输出信号无影响。
通常，组合逻辑电路由门电路组成。
（一）组合逻辑电路的分析方法：a．根据逻辑图，逐级写出函数表达式。
b．进行化简：用公式法或图形法进行化简、归纳。
必要时，画出真值表分析逻辑功能。
（二）组合逻辑电路的设计方法：从给定逻辑要求出发，求出逻辑图。
一般分以下四步进行。
a．分析要求：将问题分析清楚，理清哪些是输入变量，哪些是输出函数。
进行逻辑变量定义（即定义字母A、B、C、D ……所代表的具体事物）。
b. 根据要求的输入、输出关系，列出真值表。
c. 进行化简：变量比较少时，用图形法；变量多时，可用公式法化简。
化简后，得出逻辑式。
d. 画逻辑图：按逻辑式画出逻辑图。
进行上述四步工作，设计已基本完成，但还需选择元件——数字集成电路，进行实验论证。
值得注意的是，这些步骤的顺序并不是固定不变的，实际设计时，应根据具体情况和问题难易程度进行取舍。
（三）常用组合逻辑电路：1．编码器编码器是一种常用的组合逻辑电路，用于实现编码操作。
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。
编码器、译码器的功能测试及应用
学生实验报告学院：课程名称：数字电路实验与设计专业班级：姓名：学号：学生实验报告(一)学生姓名学号同组人: 实验项目编码器、译码器的功能测试及应用■必修□选修□演示性实验■验证性实验□操作性实验□综合性实验实验地点W105 实验仪器台号指导教师实验日期及节次一、实验综述1. 实验目的：（1）了解编码器、译码器和数码管的管脚排列和管脚功能。
（2）掌握编码器、译码器和数码管的性能和使用方法。
2. 实验所用仪器及元器件：（1）示波器、信号源、万用表、数字实验箱和电脑。
（2）集成电路TTL74LS147、TTL74LS148、TTL74LS47、TTL74LS04、电阻和电位器等。
3. 实验原理：（1） 10- 4线优先编码器74HC14774HC147外引线排列如图1所示，逻辑符号如图2所示。
图1 74HC147外引脚排列图图2 74HC147逻辑符号如图74HC147有9路输入信号，4位BCD码输出，因输出端带圈，所以输入输出均为低电平有效。
他将0—9十个十进制数编成4位BCD码，可把输入端的9路输入信号和隐含的不变信号按优先级进行编码，且优先级别高的排斥级别低的。
当输入端都无效时，隐含着对0路信号进行编码（输出采用反码输出）。
74HC147的功能见表1。
表1 10- 4线优先编码器74HC147输入输出I2I3I4I5I6I7I8I9I3Y2Y1Y0Y1H H H H H H H H H H H H H××××××××L L H H L×××××××L H L H H H××××××L H H H L L L×××××L H H H H L L H××××L H H H H H L H L×××L H H H H H H L H H××L H H H H H H H H L L×L H H H H H H H H H L HL H H H H H H H H H H H L （2） 8-3线优先编码器74LS14874LS148是8-3线优先编码器逻辑符号如图3，外引线排列如图4所示。
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74x125：4个独立，低电平使能，非反相三态器件
74x125
C1
A1
C2 A2
Y1 Y2 Y3 Y4
C3
A3 C4
A4
MSI：74x126 three-state buffer
Noninverting, active-high enable, independently enable
74x245 bidirectional octal three-state transceiver
双向8 三态器件（8 三态收发器）
74x245
19 1 2 3 4 5 6 7 8 9
G DIR A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8
B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8
18 17 16 15 14 13 12 11
An 8-bit data bus DB[0:7]
Figure 6-55
READ_L=0,时， 若INSEL1_L=0, 则数据从上面一个74x541传输数据到微处理器的数据数据口DB0-DB7. 若INSEL2_L=0, 则数据从下面一个74x541传输数据到微处理器的数据数据口DB0-DB7.
6.7.3 multiplexers, demultiplexers, and buses
• Demultiplexer（解复用器）: 又称为多路分配器， 其功能与多路复用器的功能相反，把一个输入数 据分配到多个不同的目的地之一。
SRCA
DSTA
BUS DMUX DSTB
SRCB
SRCC SRCZ MUX
Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7
Q SDATA
W
典型三态器件离开高阻态比进入高阻态慢。如初始P数据在同线上，再将Q数 据传在同线上，则通过3-8译码器使P的三态器件先进入高阻态，再使Q传到同线 上，这样可以避免P,Q同时传到同线上，而产生冲突。
MSI：74x125 three-state buffer
1D1 2D1 3D1 4D1
4Y
EN_L=0时，若S输入的选择 Dj(D0,D1)作 为输出，则i Y等于Dj的第i位。
74x157 2-input,4-bit multiplexer， 2输入，4位多路复用器 （D0[4:1]，D1[4:1] → Y[4:1]）
74x157
15 1 2 3 5 6 11 10 14 13
2 3 4 5 6 7 8 9
Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y8
Common enable inputs, both enable inputs, G1_L and G2_L are asserted to enable the device’s three-state outputs.
7 11 10 9 4 3 2 1 15 14 13 12
Switch mode:
D0
EN S0 S1 S2 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Y Y
5 6
D1 D2
D3 D4 D5 D6 D7
Y
Y_L
S2S1S0
EN_L
74x151 8-input ,1-bit multiplexer（D0~D7→Y） 8输入，1位多路复用器 Truth table
0 0 0
A1
0 0 1
A0
0 1 0
1Y
D0 D1 D2
2Y
0 0 0
Y
D0 D1 D2
0 1
1 1 1
1 0
0 1 1
1 0
1 0 1
D3 0 0 0 0
0 D4 D5 D6 D7
D3 D4 D5 D6 D7
6.7.3 multiplexers, demultiplexers, and buses
inputs 1G_L 2G_L B A 1Y 7 0
0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1
0
0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1
0
0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 x
0
1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 x
2C0
2C1 2C2 2C3 0 0 0 0 2C0 2C1 2C2 2C3 0
n 1 iY EN m j j 0
iD j
. . . . . .
b
Dn-1
74x151 8-input ,1-bit multiplexer（D0~D7→Y）
6.7.1 standard MSI multiplexers
8输入，1位多路复用器
74x151
DSTC
DSTZ
SRCSEL
DSTSEL
6.7.3 multiplexers, demultiplexers, and buses
在选择输入的控制下，将n个输入源中选择一个输入作为输出。
6.7 Multiplexers (多路复用器）
n个数据源，每个数据源有b位。 s位选择输入（SEL）用于选择n个 数据源中的一个作为输出。要求： 2s≥n. multiplexer enable select s b b n data sources EN SEL D0 D1 b Y data output EN=1时，若地址选择输入SEL为最小项 的mj, 则选择Dj作为输出，Y的第i位等于 Dj的第i位。 EN：使能输入。
A B 1G 1C0 1C1 1C2 1C3
2G
1Y 7
Y
2Y 4
2C0 2C1 2C2 2C3
Double 4-input,1-bit multiplexer → 8-input, 1-bit multiplexer 双4输入，1位多路复用器 变为 8输入，1位多路复用器
Truth table A2
D7
Y Y
Double 4-input,1-bit multiplexer → 8-input, 1-bit multiplexer 双4输入，1位多路复用器 变为 8输入，1位多路复用器
74x153
A0 A1 A2
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
14
2 1
6 5 4 3 15 10 11 12 13
EN S
Switch mode:
1D0 1D1 2D0 2D1 3D0 3D1 4D0 4D1
1Y 4 2Y 3Y
7 9 12
D0[4:1] D1[4:1]
Y[4:1]
4Y
S
EN_L
MSI：74x153 double 4-input,1-bit multiplexer.
双4输入，1位多路复用器 74x153
EN_L S2 S1 S0 Y Y_L
1 0 0 n 1 Y EN L ' mi D i 0 i 0 0 0 其中，mi是地址选择输入变量 0 S2S1S0的最小项。 0 EN_L=0时，若地址选择输入 组合是mi, 则选择Di作为输出， 0 因此Y等于Di。 输出表达式：
6.6 Three-State Devices 三态器件
6.6.1 Three-State Buffers
Three-state buffer (three-state driver): High, Low, Hi-Z. 三态缓冲器(三态驱动器）：高电平，低电平，高阻
缓冲器的作用：暂时存放数据，以便其他设备将它取 走，有了缓冲器，就可以使高速工作的CPU与慢速工作的 外设起协调和缓冲作用，实现数据传送的同步。由于缓冲 器接在数据总线上，故必须具有三态输出功能。
6.7
Multiplexers
(多路复用器）
• Called multi-switch, or data-selecting device
又称为多路开关，多路选择器，或数据选择器
•
under the controlling of select inputs, it connects data from one of n-input sources to its output.
74x157
15 1 2 3 5 6 11 10 14 13
Truth table inputs outputs 1Y 2Y 3Y 4Y 0 0 0 0
EN S
1D0 1D1 2D0 2D1 3D0 3D1 4D0 4D1
1Y 4 2Y 3Y
7 9 12
EN_L
1 0 0 X 0 1
S
1D0 2D0 3D0 4D0
– 如何选择输入？ ——使用74x138译码器输出作为4个74x151的使能信号，以 选择74x151. 74x151 – 数据选择信号XA2XA1XA0作为 74x151 的C,B,A输入。 – 4个74x151 的输出经过或门得到最后的输出。
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EN A B C D0
4输入，1位多路复用器
(B A)
2G_L’
6.7.2 Expanding multiplexers
Expanding the number of data input ends How to realize 32-inputs, 1-bit multiplexer？
– 4片74x151级联，构成32输入，1位多路复用器.
2C0 2C1 2C2 2C3
2Y 4
1G_L：1C-1Y 使能 2G_L：2C-2Y 使能
74x153 double 4-input,1-bit multiplexer. 双4输入，1位多路复用器
Switch mode