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解碼器,是一種具有「翻譯」功能的邏輯電路,這種電路能將輸入二進位代碼的各種狀態,按照其原意翻譯成對應的輸出信號。有一些解碼器設有一個和多個使能控制輸入端,又成為片選端,用來控制允許解碼或禁止解碼。

解碼器解碼器
 

1 解碼器 -解碼器的定義與功能


解碼是編碼的逆過程,即將某個二進位翻譯成電路的某種狀態。
實現解碼操作的電路稱為解碼器。
解碼器和編碼器


 

2 解碼器 -實驗目的

1、  檢測3線-8線解碼器74138的邏輯功能。

2、  研究怎樣用兩片3線-8線解碼器組成4線-16線解碼器。

3、  檢測二—十進位解碼器7442的邏輯功能。

4、  檢測BCD—七段顯示解碼器的邏輯功能。

5、  檢測BCD優先解碼器74147的邏輯功能。

6、  研究怎樣用一片3線-8線編碼器74148和一片BCD--七段顯示解碼/解碼邏輯電路。

 

3 解碼器 -實驗儀器

解碼器解碼器
  5V直流電源                                         1個

   邏輯開關                                          10個

   邏輯探頭                                          20個

   3線—8線解碼器74138                               2片

   二—十進位解碼器7442                               1片

   共陰極七段LED數碼管                                1個

   BCD優先編碼器74147                                 1片

   反相器7404                                         4片

   3線—8線編碼器74148                                1片

 

4 解碼器 -實驗原理

解碼器是一種具有「翻譯」功能的邏輯電路,這種電路能將輸入二進位代碼的各種狀態,按照其原意翻譯成對應的輸出信號。有一些解碼器設有一個和多個使能控制輸入端,又成為片選端,用來控制允許解碼或禁止解碼。

在圖1中,74138是一種3線—8線解碼器 ,三個輸入端CBA共有8種狀態組合(000—111),可譯出8個輸出信號Y0—Y7。這種解碼器設有三個使能輸入端,當G2A與G2B均為0,且G1為1時,解碼器處於工作狀態,輸出低電平。當解碼器被禁止時,輸出高電平。

圖2時檢測74138解碼器時間波形的電路,使用的虛擬儀器為數字信號發生器和邏輯分析儀。數字信號發生器在一個周期內按順序送出兩組000—111的方波信號。

圖3表明如何將兩片3線—8線解碼器連接成4線—16線解碼器。其中第二片74138的使能端G1和第一片的使能端G2A接成D輸入端。當D=0時,第一片74138工作,對0000—0111的輸入信號進行解碼輸出。當D=1時,第二片74138工作,對1000—1111的輸入信號進行解碼輸出。

在圖4中 ,7442為二—十進位解碼器,具有4個輸入端和10個輸出端。輸入信號採用8421BCD碼,二進位數0000—1001與十進位數0—9對應。當輸入超過這個範圍是無效,10個輸出端均為高電平。7442電路沒有使能端,因此只要輸入在規定範圍內,就會有一個輸出端為低電平。

圖5位BCD—七段顯示解碼器電路,LED數碼管將顯示與BCD碼對應的十進位數0—9。因為顯示解碼器電路輸出高電平,所以應該採用共陰極LED數碼管。

編碼與解碼的過程剛好相反。通過編碼器可對一個有效輸入信號生成一組二進位代碼。有的編碼器設有使能端,用來控制允許編碼或禁止編碼。

優先編碼器的功能是允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。在圖6中,74147為BCD優先編碼器,輸入和輸出都是低電平有效。為了取得有效輸出高電平,可在每個輸出端連接一個反相器。7417隻有1—9各輸入端,0輸入端不接入電路。這是因為7417約定,當無有效輸入時,輸出0的BCD代碼0000。

圖7是一個檢測優先編碼/解碼功能的邏輯電路,對每一個接地的邏輯開關,數碼管都會顯示一個相應的十進位數。在輸入端的8個邏輯開關中,代號為[7]的優先順序別最高,代號為[0]的優先順序別最低。

BCD-七段顯示解碼器

解碼器解碼器

 BCD優先編碼器

編碼/解碼電路

 

 

5 解碼器 -實驗內容

1、  在EWB平台上建立如圖1所示的3線—8線解碼器電路,單擊模擬開關運行動態分析。這時解碼器74138的使能端G1應該接地(為0)。

2、  按鍵盤上的空格鍵,通過使能端開關ENABLE[Space]將74138的使能端G1置1。這時解碼器的另外兩個使能端G2A和G­2B接地置0,CBA輸入為000。

3、  按鍵盤上的C、B、A鍵,通過邏輯開關[C]、[B]、[A]改為解碼器的輸入組合,觀察邏輯探頭的明暗變化,將相應的輸出記錄到表1中。

 4、  單擊開關停止模擬。在EWB平台上建立如圖2所示的解碼器輸出波形分析電路,數字信號發生器和邏輯分析儀按圖設置。為了使解碼器能正常工作,使能端G1接到5V(為1),使能端G2A和G2B接地(為0)。單擊數字信號發生器的「全部輸出」按鈕BURST,運行動態分析。注意觀察解碼器在邏輯分析儀上顯示的輸出波形Y0—Y7,其中頂部的曲線為Y0,底部曲線為Y7。在「全部輸出」方式下,數字信號發生器加在解碼器輸入端CBA的二進位信號為000—111,每個周期依次傳送兩次。

5、  單擊開關停止模擬。在EWB平台上建立如圖3所示的4線—16線解碼器電路,這是一個用兩片74138 3線—8線解碼器組成的4線—16線解碼器。值得注意的是,第四個輸入端D與上面的74138使能端G1相連。輸入端C、B、A分別於兩個片解碼器的C、B、A端接在一起。單擊模擬開關運行動態分析。

6、  按鍵盤上的A、B、C、D鍵,改變解碼器的二進位輸入信號,注意觀察輸出端與輸入端邏輯探頭的明暗變化,以判斷兩者的對應關係。

7、  單擊開關停止模擬。在EWB平台上建立如圖4所示的二—十進位解碼器7442的電路。值得注意的是,7442對於允許解碼和禁止解碼不設使能控制端。單擊模擬開關運行動態分析。按鍵盤上的D、C、B、A鍵,改變表3的二進位輸入值,並將相應的輸出變化記錄到表中。

8、  單擊開關停止模擬。在EWB平台上建立如圖5所示的BCD—七段顯示解碼器電路,電路輸出端與LED數碼管相連。因為解碼器/驅動電路輸出高電平有效,所以數碼管應該使用共陰極的。這個解碼器電路輸入8421  BCD碼,輸出並顯示對

應的十進位數。單擊模擬開關運行動態分析。按鍵盤上的空格鍵,使檢驗開關Lamp Test 接地,因解碼器檢驗端LT輸入低點平(0)有效,這時數碼管的7個LED發光段全亮顯示8 。

9、  再按空格鍵使解碼器脫離檢驗狀態,在LT端輸入高電平(1)。按鍵盤上的D、C、B、A鍵,輸入BCD 碼各種不同的組合,觀察相應十進位數的變化。

10、  單擊開關停止模擬。在EWB 平台上建立如圖6所示的74147 BCD優先編碼器電路,單擊模擬開關運行動態分析。按鍵盤上的數字鍵,使相應編號的邏輯開關動作,在74147的輸入端加上低電平(0),通過電路輸出端邏輯探頭的明暗變化,觀察對應的BCD 碼輸出。還可依次按下幾個數字鍵,觀察輸入信號的優先順序別。

11、單擊開關停止模擬。在EWB 平台上建立如圖7所示的編碼/解碼電路。在電路中,74148為8線-3線優先編碼器,只有3個輸出端,而BCD—七段顯示解碼器有4個輸入端DCBA,因此必須將D端接地(為0),這樣解碼器只能譯出001—111七個代碼。同樣,當編碼器74148無有效輸入時,與解碼器BI端相連的E0端輸出亦為0。只有編碼器的1—7端輸入有效低電平時,數碼管才顯示相應的十進位數。單擊模擬開關運行動態分析。在鍵盤上按與邏輯開關對應的數字鍵,觀察數碼管的數字變化。

 

6 解碼器 -思考與分析

1、  當G2A=G2B=0並且G1=0時,解碼器74138處於什麼狀態?當G2A=G2B=0並且G1=1時,74138又處於什麼狀態?74138輸出高電平有效還是輸出低電平有效?

2、  從邏輯分析儀和數字信號發生器的分析結果來看,74138解碼器的輸出波形與輸入信號之間有什麼關係?

3、  在步驟5、6中,兩片74138解碼器是怎樣輪流工作的?

4、  7442解碼器的輸出信號與輸入信號之間有什麼關係?輸出高電平有效還是低電平有效?

5、  當BCD—七段顯示解碼器的輸入為1010—1111時,輸出結果會怎樣?

6、  74148編碼器輸入高電平有效還是低電平有效?輸出高電平有效還是低電平有效?0號邏輯開關不接入電路的原因是什麼?

7、  74148編碼器輸入高電平有效還是低電平有效?輸出高電平有效還是低電平有效?當幾個有效信號同時輸入時,74148的輸出會怎樣? 

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