《译码器的扩展应用及设计》

译码是编码的逆过程，是将具有特定含义的一组代码“翻译”出它的原意。

例如，如图10.17（a）所示电路中，当按下按钮健5 时，编码器 I5输入信号“0”（即低电平），其他端输入信号“1”（即高电平），这时编码器 Y2Y1Y0输出编码信息010；010 经3个非门使译码器的 A2A1A0输入信息为101，即译码器 Y5输出端的代码为“0”，其他输出端为“1”。即 I5输入的低电平编码为一组代码010→译码“翻译”出它的原意为 Y5输出低电平。译码与编码的关系如流程图10.17（b）所示。

图10.17　编码器与译码器

译码器的使用场合很广泛，例如，数字仪表中的各种显示译码器，计算机中的地址译码器、指令译码器，通信设备中由译码器构成的分配器，以及各种代码变换译码器等。

1.3 线-8 线译码器

3 线-8 线编码器：输入端是由3 位二进制代码（即 23=8个代码）组成，输出端有8 个。即输入一组二进制代码对应一个输出端信号。其外引线排列和示意图如图10.18（a）（b）所示。

图10.18　3 线-8 线译码器74LS138

3 线-8 线译码器74LS138 的功能如表10.9 所示。

表10.9　3 线-8 线译码器74LS138 功能表

注释：
使能端STA、STB、STC：使能端为输入端（又称片选端），常作为译码器的扩展功能或级联时使用。当STA=1，STB=STC=0 时，译码器处于工作状态；否则，译码器被禁止译码，输出端的全部为高电平。
代码输入端 A2、A1、A0：输入每一组代码都对应一个输出端输出0，如 A2、A1、A0输入代码为101时，则译码成 Y5输出端为0。
输出端 Y7～Y0：有效输出电平为低电平。

【例10.6】 用两片3 线-8 线译码器74LS138，扩展为4 线-16 线译码器，试画出逻辑电路图。

分析：

（1）4 线-16 线译码器：输入共4 个端，其可以组成 24=16个输入代码组合，所以，有16 个输出端。

（2）输入端代码分配：根据输入D3D2D1D0代码组合为1111～0000的特点，当D3为1时，D2D1D0输入代码组合为111～000；当D3为0 时，D2D1D0输入代码组合仍然为111～000。所以，两片译码器的 A2A1A0同时接入输入 D2D1D0信息，而D3输入信息接入使能端，控制两片芯片工作状态。

（3）使能端：当D3=0时，D3与低位译码器的STB、STC连接，同时D3与高位译码器STA连接（如图10.19 所示），即低位译码器工作，高位译码器被禁止，即输入D3D2D1D0信息0111～0000，输出当D3=1时，低位译码器的STB=STC=1 被禁止，高位译码器STA=1 处于工作状态，则输入D3D2D1D0信息1111～1000，输出

解　是译码器输出信号端，其有效电平为低电平。用两片74LS138 扩展为4 线-16 线译码器电路，如图10.19 所示。

图10.19　4 线-16 线译码器电路

结论：在译码器的扩展应用中，重点掌握好“使能端”的设计。由输入信号控制使能端，从而达到控制译码器工作状态的目的。

【例10.7】 试根据例10.4 设计的三人表决逻辑电路式用3线-8 线译码器74LS138 实现其逻辑功能，并画出逻辑。

分析：

（1）函数Y 为原变量，即输入代码为时，输出Y=1；所以，输入变量A、B 、C 分别与译码器的 A2、A1、A0连接，使能端连接信号为STA=1，STB=STC=0。

（2）输入代码 011、101、110、111 所对应的输出信号端为 Y3、Y5、Y6、Y7，即Y=Y3+Y5+Y6+Y7，而3 线-8 线译码器74LS138 的输出信号为反变量，因此，逻辑函数Y 式要利用反演律进行变换。

解　根据例10.4 的输出逻辑式得

用3 线-8 线译码器74LS138 实现其逻辑功能图如图10.20 所示。(www.xing528.com)

图10.20　例10.7 设计图

结论：译码器可拓展应用于一般组合电路的设计。

2.二-十进制译码器

二-十进制译码器：将二-十进制编码器的BCD 码翻译成对应的十个输出信号。

下面介绍8421BCD 码输入的4 线-10 线译码器，其外引线排列和示意图如图10.21（a）（b）所示。

图10.21　二-十进制译码器74LS42

4 线-10 线译码器74LS42 的功能如表10.10 所示。

表10.10　4 线-10 线译码器74LS42 的功能表

注释：
输入端 A3、A2、A1、A0：输入每一组代码都对应一个输出端，如 A3A2A1A0=0111，翻译成 Y7输出端输出0。
输出端 Y9～Y0：有效输出电平为低电平。
伪码：输入中1010～1111 这6 个代码（即称为伪码）没有与其对应的输出端。伪码输入时，Y9～Y0输出端均处于无效状态（一般是低电平有效，此时输出均为高电平）。

3.LED数码管和BCD 七段显示译码器

1）LED数码管

LED数码管（又称为LED 七段显示器）：是用发光二极管（LED）组成的七段字形显示器件，如图10.22 所示，是当前用得最广泛的显示器之一。

图10.22（a）为LED数码管外形示意图，其工作电压为1.5～3 V，工作电流为几毫安到几十毫安。

图10.22（b）（c）为LED数码管的内部接线方式。图10.22（b）为共阴极接法，即二极管的阳极接高电平时，该段二极管发光，与其相连的译码器输出端是高电平有效；图10.22（c）为共阳极接法，即二极管的阴极接低电平时，该段二极管发光，与其相连的译码器输出端是低电平有效。

图10.22（d）是将二-十进制BCD 代码直接译成十进制数的七段字形。即LED 七段显示器管脚a～g 与字形二极管的对应关系和0～9 的七段字划亮灭的组合符号图。

图10.22　LED数码管

2）BCD 七段显示译码器

BCD 七段译码器：将BCD 代码译成LED数码管所需要的驱动信号，即BCD 代码通过“七段译码器”驱动“七段数码管”来显示十进制数值。如图10.23 所示为驱动共阳极数码管的译码器示意图。

驱动共阳极LED 七段显示器的译码器逻辑功能如表10.11 所示，其连接示意电路如图10.24 所示。

图10.23　BCD 七段显示译码器示意图

图10.24　显示译码器与共阳极显示器连接图

表10.11　七段共阳极译码器的逻辑功能表