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(guò)程，它的功能是將具有特定含義的二進(jìn)制碼進(jìn)行辨別，并轉(zhuǎn)換成控制信號(hào)，具有譯碼功能的邏輯電路稱(chēng)為譯碼器。
　　譯碼器可分為兩種類(lèi)型，一種是將一系列代碼轉(zhuǎn)換成與之一一對(duì)應(yīng)的有效信號(hào)。這種譯碼器可稱(chēng)為唯一地址譯碼器，它常用于計(jì)算機(jī)中對(duì)存儲(chǔ)器單元地址的譯碼，即將每一個(gè)地址代碼轉(zhuǎn)換成一個(gè)有效信號(hào)，從而選中對(duì)應(yīng)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(chēng)為代碼變換器，以下先介紹二進(jìn)制唯一地址譯碼器。

　　二進(jìn)制譯碼器的一般原理圖

　　從二進(jìn)制譯碼器的一般原理圖中可見(jiàn)，它具有Ｎ個(gè)輸入端，2ⁿ個(gè)輸出端和一個(gè)使能輸入端。在使能輸入端為有效電平時(shí)，對(duì)應(yīng)每一組輸入代碼，只有其中一個(gè)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(mén)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(jìn)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(gè)輸出信號(hào)Y₀～Y₃，故上圖為２線(xiàn)輸入，２線(xiàn)輸出譯碼器，簡(jiǎn)稱(chēng)２線(xiàn)－４線(xiàn)譯碼器。
　　由圖可寫(xiě)出各輸出端的邏輯表達(dá)式：

　　根據(jù)這些邏輯表達(dá)式可列出功能表如下：

　　由表可知，對(duì)于正邏輯，當(dāng)EI為１時(shí)，無(wú)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(dāng)EI為０時(shí)，對(duì)應(yīng)于Ａ、Ｂ的某種狀態(tài)組合，其中只有一個(gè)輸出量為０，其余各輸出量均為１。比如，AB＝00時(shí)，輸出Y₀為０，Y₁～Y₃均為１。由此可見(jiàn)，譯碼器是通過(guò)輸出端的邏輯電平以識(shí)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(gè)輸入Ａ，Ｂ，Ｃ，它們共有８種狀態(tài)的組合，即可譯出８?jìng)€(gè)輸出信號(hào)Y₀～Y₇，故該譯碼器稱(chēng)為３線(xiàn)－８線(xiàn)譯碼器。與２線(xiàn)－３線(xiàn)譯碼器比較，該譯碼器的主要特點(diǎn)是，設(shè)置了G₁、G_2A和G_2B３個(gè)使能輸入端。由功能表可知,對(duì)于正邏輯，當(dāng)G₁＝１，且G_2A和G_2B均為０時(shí)，譯碼器處于工作狀態(tài)?！　?/P>

　　由功能表可得
　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　 ……

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

　　例1 用一個(gè)３線(xiàn)－８線(xiàn)譯碼器實(shí)現(xiàn)函數(shù)

　　解：第一步，將３個(gè)使能端按允許譯碼的條件進(jìn)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(dá)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(jìn)行變換，可得到

　　可見(jiàn)，３線(xiàn)－８線(xiàn)譯碼器再加－個(gè)與非門(mén)，即可實(shí)現(xiàn)題目所指定的組合邏輯，邏輯圖如下：

2.7442二－十進(jìn)制譯碼器

　　在第１章已經(jīng)討論過(guò)8421BCD碼,對(duì)應(yīng)于０～９的十進(jìn)制數(shù)由４位二進(jìn)制數(shù)0000～1001表示。人們雖然不習(xí)慣于直接識(shí)別二進(jìn)制數(shù)，但可采用二－十進(jìn)制譯碼器來(lái)解決。這種譯碼器應(yīng)有４個(gè)輸入端，10個(gè)輸出端。下圖即是7442二一十進(jìn)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(duì)于Y₀輸出從邏輯圖和功能表都可以得出 ，當(dāng)A₃A₂A₁A₀=0000時(shí)，輸出 Y₀＝０，它對(duì)應(yīng)于十進(jìn)制數(shù)０,其余輸出依此類(lèi)推。

3.七段顯示譯碼器

　　在數(shù)字測(cè)量?jī)x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(lái)，一方面供人們直接讀取測(cè)量和運(yùn)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(shè)備不可缺少的部分。數(shù)字顯示電路通常由譯碼器、驅(qū)動(dòng)器和顯示器等部分組成，如下圖所示。

　　下面對(duì)顯示器和譯碼驅(qū)動(dòng)器分別進(jìn)行介紹。
　　數(shù)碼顯示器是用來(lái)顯示數(shù)字、文字或符號(hào)的器件，現(xiàn)在已有多種不同類(lèi)型的產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于各種數(shù)字設(shè)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(lái)，要顯示某字符，只須使相應(yīng)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(diǎn)陣式，它由一些按一定規(guī)律排列的可發(fā)光的點(diǎn)陣所組成，利用光點(diǎn)的不同組合便可顯示不同的數(shù)碼，如場(chǎng)致發(fā)光記分牌。
　　數(shù)字顯示方式目前以分段式應(yīng)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?dāng)?shù)字。在實(shí)際應(yīng)用中，10～15并不采用，而是用２位數(shù)字顯示器進(jìn)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(lèi)：
　　（1）半導(dǎo)體顯示器，亦稱(chēng)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(chǎng)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(lái)，必須將數(shù)碼經(jīng)譯碼器譯出，然后經(jīng)驅(qū)動(dòng)器點(diǎn)亮對(duì)應(yīng)的段。例如，對(duì)于8421碼的0011狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)為3，則譯碼驅(qū)動(dòng)器應(yīng)使a、b、c、d、g各段點(diǎn)亮。即對(duì)應(yīng)于某一組數(shù)碼，譯碼器應(yīng)有確定的幾個(gè)輸出端有信號(hào)輸出，這是分段式數(shù)碼管電路的主要特點(diǎn)。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(dòng)共陰極顯示器。該集成顯示譯碼器設(shè)有多個(gè)輔助控制端，以增強(qiáng)器件的功能。
　　7448的功能表如下：

　　它有3個(gè)輔助控制端LT、RBI、BI／RBO，現(xiàn)分別簡(jiǎn)要說(shuō)明如下：
　?、?滅燈輸入BI／RBO
　　BI／RBO是特殊控制端，有時(shí)作為輸入,有時(shí)作為輸出。當(dāng)BI／RBO作輸入使用且BI＝０時(shí)，無(wú)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(dāng)LT＝０時(shí)，BI／RBO是輸出端，且RBO＝１,此時(shí)無(wú)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(dòng)態(tài)滅零輸入RBI
　　當(dāng)LT＝１，RBI＝０且輸入代碼 DCBA＝0000時(shí) ，各段輸出a～g均為低電平 ，與BCD碼相應(yīng)的字形熄滅，故稱(chēng)“滅零”。利用 LT＝１與 RBI＝０可以實(shí)現(xiàn)某一位的“消隱” 。此時(shí)BI／RBO是輸出端 ，且RBO＝０。
　　④動(dòng)態(tài)滅零輸出RBO
　　BI／RBO作為輸出使用時(shí)，受控于LT和RBI。當(dāng)LT＝１且RBI＝０，輸入代碼DCBA＝0000時(shí)，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(shí)，多個(gè)譯碼器之間的連接。
　　從功能表還可看出，對(duì)輸入代碼0000，譯碼條件是：LT和RBI同時(shí)等于１，而對(duì)其他輸入代碼則僅要求LT＝１，這時(shí)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(mǎn)足顯示字形的要求。

　　下面舉一個(gè)利用7448實(shí)現(xiàn)多位數(shù)字譯碼顯示的例子，通過(guò)它了解各控制端的用法，特別是如何動(dòng)態(tài)滅零，實(shí)現(xiàn)無(wú)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(gè)譯碼器7448驅(qū)動(dòng)。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(mǎn)足滅零條件，無(wú)字形顯示，同時(shí)輸出RBO＝0；第一片的RBO與第二片的RBI相連，使第二片也滿(mǎn)足滅零條件，無(wú)顯示并輸出RBO＝0；同理，第三片的零也熄滅，無(wú)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(diǎn)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(dòng)顯示，同時(shí)使RBO＝１。這樣，第二片、第三片就喪失了滅零條件，所以電路對(duì)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(gè)數(shù)據(jù)源來(lái)的數(shù)據(jù)根據(jù)需要送到多個(gè)不同的通道上去，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分配功能的邏輯電路稱(chēng)為數(shù)據(jù)分配器。它的作用相當(dāng)于多個(gè)輸出的單刀多擲開(kāi)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(shí)現(xiàn)。
　　如用３線(xiàn)－８線(xiàn)譯碼器可以把一個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)分配到８?jìng)€(gè)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(dāng)G₁=1，CBA=010時(shí)，由74138的功能表可得：

　　而其余輸出端均為高電平。因此，當(dāng)?shù)刂稢BA=010時(shí)，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(tái)PC機(jī)與多臺(tái)外部設(shè)備連接，將計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)分送到外部設(shè)備中。它還可以與計(jì)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(shí)數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)。