二进制译码器及其工作原理和应用七段显示

译码器的逻辑功能是将每个输入的二进制代码译成对应的输出高、低电平信号，译码是编码的反操作。常用的译码器电路有二进制译码器、二-十进制译码器和显示译码器三类。

1.二进制译码器

（1）二进制译码器原理。

图10-13表示二进制译码器的一般原理图，它具有n个输入端、2n个输出端和一个使能端。在使能输入端为有效电平时，对应每一组输入代码，只有其中一个输出端为有效电平，其余输出端电平则相反。下面首先分析由门电路组成的译码电路，以便熟悉译码电路的工作原理和电路结构。两输入量的二进制译码器逻辑图如图10-14所示。由于两输入量A、B共有四种不同的状态组合，因而可译出四个输出信号Y0～Y3，故图10-14为两线输入、四线输出译码器，简称2/4译码器。

图10-13　译码器框图

图10-14　2/4译码器

由图10-14可写出各输出端的逻辑表达式

根据式（10-7）可列出真值表，如表10-6所示。

表10-6　2/4线译码器真值表

由表10-6可知，当E为1时，无论A、B为何种状态，输出全为1，译码器处于非工作状态。而当E为0时，对应于A、B的某种状态组合，其中只有一个输出量为0，其余各输出量均为1。例如，AB=00时，输出Y0为0，Y1～Y3均为1。由此可见，译码器是通过输出端的逻辑电平以识别不同的代码。

（2）二进制集成译码器举例。

图10-15为常用的双极型集成译码器T1138的逻辑图，它的真值表如表10-7所示，由于3个输入量A0、A1、A2共有8种状态组合，即可译出8个输出信号Y0～Y7，故这种译码器称为3/8线译码器。与图10-12比较，该译码器的主要特点是，设置了G1、G2A和G2B三个使能输入端。由真值表可知，当G2A和G2B均为0，而G1为1时，译码器处于工作状态。

图10-15　T1138集成译码器的逻辑图

表10-7　T1138真值表

由真值表可得：

其余各输出端的逻辑表达式请读者自行导出。不难证明，由真值表导出的各输出端的逻辑表达式与逻辑图是一致的。

（3）译码器作数据分配器使用在数字系统中，往往需要把公共数据线的数据按要求传送到不同的单元，即对数据进行分配。译码器就可作数据分配器。T1138作为数据分配器的示意图和逻辑原理图如图10-16所示。将G2B接低电平，G1作为使能端，A2、A1和A0作为选择输出通道的选择码输入端，G2A作为数据输入端。例如，当G1=1、A2A1A0=010时，由真值表得

图10-16　T1138作数据分配器

而其余的输出端均为高电平。因此，输出端Y2得到和输入端相同的数据波形。(www.xing528.com)

2.二-十进制译码器

在前面已经讨论过的8421BCD码，对应于0～9的十进制数由四位二进制数0000～1001表示。人们虽然不习惯于直接识别二进制数，但可采用二-十进制译码器来解决。这种译码器应有四个输入端、十个输出端。图10-17是二-十进制译码器的逻辑图，它的输出为低电平有效。例如，，当A3A2A1A0=0000时，输出Y0=0，它对应于十进制数0，其余依此类推。

图10-17　二－十进制译码器逻辑图

3.二-十进制显示译码器

在数字仪表、计算机和其他数字系统中，常常要把测量数据和运算结合用十进制数显示出来，这就要用显示译码器，它能够把“8421”二-十进制代码译成能用显示出器件显示出的十进制数。

常用的显示器件有半导体数码管、液晶数码管和荧光数码管等。下面只介绍半导体数码管一种。

（1）半导体数码管。

半导体数码管（简称LED数码管）的基本单元是PN结，目前较多采用的是磷砷化镓做成的PN结，当外加正向电压时，就能发出清晰的光线。其管脚排列如图10-18所示。发光二极管的工作电压为1.5～3V，工作电流为几毫安到十几毫安，寿命很长。

图10-18　半导体显示器

半导体数码管将十进制数码分成七段，每段为一发光二极管，其显示图形如图10-19所示。选择不同字段发光，可显示出不同的字形。例如，当a、b、c、d、e、f、g七段全亮时，显示出8，b、c段亮时，显示出1。

图10-19　半导体数码管的接法

半导体数码管中7个发光二极管有共阴极和共阳极两种接法，如图10-20所示。前者，某一段接高电平时发光；后者，接低电平时发光。使用时每个管要串联限流电阻（约100 Ω）。

（2）七段显示译码器。

七段显示译码器的功能是把“8421”二-十进制代码译成对应于数码管的七字段信号，驱动数码管，显示出相应的十进制数码。如果采用共阴极数码管，则七段显示译码器的状态表如表10-8所示；如果采用共阳极数码管，则输出状态应和表10-8所示的相反。

图10-20　七段显示的数字图形

表10-8　T337的状态表

图10-21是七段显示译码器T337的外引线排列图。图中BI为熄灭输入端，当BI端输入为0时，a～g输出均为0，数码管熄灭，而在正常工作时，BI端接高电平。

图10-21　T337引脚图

图10-22所示是T337和共阴极半导体数码管的连接示意图。改变电阻R的大小可以调节数码管的工作电流和亮度。