译码器基础知识

1.1　译码和译码器

在编码时，所使用的每一种二进制代码状态，都赋予了特定的含义，即表示了一个确定的信号或对象。把代码的特定含义“翻译”出来的过程叫作译码，而实现译码操作的电路称为译码器。或者说，译码器可以将输入代码的状态翻译成相应的输出信号，以表示其原意。把二进制代码的各种状态，按照其原意翻译成对应输出信号的电路，叫作二进制译码器。在二进制译码器中，如果输入代码有n位，那么就有2n个输出信号，每一个输出信号都对应了输入代码的一种状态。译码器的种类很多，但是它们的工作原理是相类似的，设计方法也是相同的。下面用几个例子进行具体说明。

1.2　2位二进制译码器

把2位二进制代码的各种状态（4种），按其原意“翻译”成对应的输出信号的电路，叫作2位二进制译码器。

[例1]设计一个2位二进制代码的译码器。

解：（1）分析要求。

输入是一组2位二进制代码，输出是与代码状态相应的4个信号。示意图如图4.15所示。

图4.15　2位二进制译码器示意图

（2）根据题意列出真值表，如表4-6所示。

（3）根据真值表写出逻辑表达式，能简化的要化简。

（4）根据表达式画出逻辑图。如图4.16所示。

表4-6　2位二进制译码真值表

图4.16　2位二进制译码器逻辑图

74LS139为两个2线－4线译码器，共有54/74S139和54/74LS139两种线路结构形式，当选通端（G）为低电平，可将地址端（A、B）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。图4.17（a）为74LS139的外形，图4.17（b）为74LS139的管脚排布图。

图4.17　74LS139的外形和管脚排布

表4-7　74LS139的管脚功能表

如表4-8所示为74LS139的真值表。当选通端G为高电平时，译码器不工作，无论输入端A、B为何值，输出都为高电平；当G为低电平时，译码器开始工作，译码器输出端低电平有效。当BA=00时，Y0Y1Y2Y3=1000；当BA=01时，Y0Y1Y2Y3=0100；当BA=10时，Y0Y1Y2Y3=0010；当BA=11时，Y0Y1Y2Y3=0001。

表4-8　74LS139的真值表

1.3　3位二进制译码器

把3位二进制代码的各种状态（8种），按其原意“翻译”成对应的输出信号的电路，叫作3位二进制译码器。

[例2]试用与非门设计一个3位二进制代码的译码器

解：（1）分析要求。

输入是一组3位二进制代码，输出是与代码状态相应的8个信号。示意图如图4.18所示。

图4.18　3位二进制译码器示意图

（2）根据题意列出真值表，如表4-9所示。

表4-9　3位二进制译码真值表

（续表）

（3）根据真值表写出逻辑表达式，能简化的要化简。

（4）根据表达式画出逻辑图。如图4.19所示。

图4.19　3位二进制译码器逻辑图

从2位和3位二进制译码器看出，每一组二进制输入数码与它对应的输出中只有一位为1，其余各位为0，而输出1的代表该位的十进制数字信号。例如CBA为100状态时，只有Y4输出为1，代表十进制数为4的数字信号，译码器输出为高电平有效。

74LS138为3线－8线译码器。如图3.20（a）是74LS138的外形，如图3.20（b）是74LS138的管脚排布图。表4-10为74LS138的管脚功能表，表4-11为74LS138的真值表。

功能说明：

①当一个选通端（E1）为高电平，另两个选通端（和）为低电平时，可将地址端（A0、A1、A2）的二进制编码在Y0至Y7对应的输出端以低电平译出。比如：A2A1A0=110时，则Y6输出端输出低电平信号。

②利用E1、和可级联扩展成24线译码器；若外接一个反相器还可级联扩展成32线译码器。

③若将选通端中的一个作为数据输入端时，74LS138还可作数据分配器。

图4.20　74LS138的外形和管脚排布图

表4-10　74LS138的管脚功能表

④可用在8086的译码电路中，扩展内存。

A0～A2对应Y0～Y7；A0，A1，A2以二进制形式输入，然后转换成十进制，对应相应Y的序号输出低电平，其他均为高电平。

表4-11　74LS138的真值表

（续表）

1.4　二-十进制译码器

将二-十进制代码“翻译”成0～9十个十进制数字信号的电路，叫作二-十进制译码器。译码器有4个输入端、10个输出端。输入信号为4位二进制代码，输出是与十进制10个数字相对应的独立信号。二-十进制译码器与其他二进制译码器的工作原理与设计方法相同，下面通过例题具体说明。

[例3]试设计一个8424BCD码译码器（输出为低电平有效）。

解：（1）分析要求。

输入是一组4位二进制BCD代码，输出是与代码状态相应的10个十进制信号。其示意图如图4.21所示。

图4.21　8421BCD译码器示意图

（2）根据题意列出真值表，如表4-12所示。

表4-12　8421BCD译码器真值表

表中左边的是输入8421BCD码，右边是译码输出，逻辑0有效（采用负逻辑）。1010-1111六种状态没有使用，是无效的，正常工作情况下不会出现，所以可当作约束项处理。

（3）根据真值表写出逻辑表达式，能简化的要化简。___

（4）根据表达式画出逻辑图。如图4.22所示。

图4.22　8421BCD译码器逻辑图

74系列数字电路74145/74LS145是常用的BCD-十进制译码器/驱动器。如图4.23（a）所示是74LS145的外形，如图4.23（b）是74LS145的管脚排布图。表4-13是74LS145的管脚功能表。其真值表和表4-12相同。

管脚功能说明：A～D对应Y0～Y9，A，B，C，D以二进制形式输入，然后转换成十进制，对应相应Y的输出低电平，其他均为高电平。对于ABCD的组合中，1010～1111六种组合是无效的。

图4.23　74LS145的外形和管脚排布图

表4-13　74LS145的管脚功能表

1.5　七段译码器

在二-十进制译码器中，有4个输入端，10个输出端。除了这种译码器外，还有另一种在数字显示电路应用非常广泛的七段译码器，这种译码器同样具有4个输入端，但只有7个输出端，用a、b、c、d、e、f、g表示，通过这7个信号控制相应发光体发光，并按一定方式排列就可以显示0～9十个十进制信号，所以也称为七段译码器。示意图如图4.24所示。用H表示发光体亮，L表示发光体灭，得出表4-14七段数显示与数字组合对照表。

图4.24　七段译码器

74LS48/7448芯片是一种常用的七段数码管译码器驱动器，其输出高电平有效，常用在各种数字电路和单片机系统的显示系统中，下面我就给大家介绍一下这个元件的一些参数与应用技术等资料。

74LS48/7448的外形和引脚排布如图4.25所示，它采用DIP16封装形式。其管脚功能表如表4-15所示，真值表如表4-16所示。74LS48除了有实现7段显示译码器基本功能的输入（DCBA）和输出（a～g）端外，74LS48还引入了灯测试输入端（）和动态灭零输入端（），以及既有输入功能又有输出功能的消隐输入/动态灭零输出（）端。

表4-14　七段数显示与数字组合对照表

图4.25　74LS48的外形和管脚分布图

表4-15　74LS48的管脚功能表

表4-16　74LS48的真值表

（续表）

由74LS48真值表可获知74LS48所具有的逻辑功能：

（1）7段译码功能（=1，=1）在灯测试输入端（）和动态灭零输入端（）都接无效电平时，输入DCBA经74LS48译码，输出高电平有效的7段字符显示器的驱动信号，显示相应字符。除DCBA=0000外，也可以接低电平，如表1中1～16行。

（2）消隐功能（=0）

此时端作为输入端，该端输入低电平信号时，表4-16倒数第3行，无论和输入什么电平信号，不管输入DCBA为任何状态，输出全为“0”，7段显示器熄灭。该功能主要用于多显示器的动态显示。

（3）灯测试功能（=0）

此时端作为输出端，该端输入低电平信号时，表4-16最后一行，与DCBA输入无关，输出全为“1”，显示器7个字段都点亮。该功能用于7段显示器测试，判别是否有损坏的字段。

（4）动态灭零功能（=1，=1）

此时端也作为输出端端输入高电平信号，端输入低电平信号，若此时DCBA=0000，表4-16倒数第2行，输出全为“0”，显示器熄灭，不显示这个零。DCBA≠0，则对显示无影响。该功能主要用于多个7段显示器同时显示时熄灭高位的零。

由图4.25管脚排布图可以知道，4号管脚端具有输入和输出双重功能。作为输入（）低电平时，所有字段输出置0，即实现消隐功能。作为输出（），相当于，即=1，=0，DCBA=0000时输出低电平，可实现动态灭零功能。3号（）端有效低电平时，所有字段置1，实现灯测试功能。