編碼

在數(shù)字系統(tǒng)里，常常需要將某一信息變換為某一特定的代碼，把二進制代碼按一定的規(guī)律編排，時每組代碼具有一定的含義稱為編碼。具有編碼功能的邏輯電路稱之為編碼器。在二值邏輯電路中信號都是以高、低電平的形式給出的，因此編碼器的邏輯功能就是把輸入的每一個高、低電平信號編輯成一個對應的二進制代碼。

一、 普通編碼器

1. 下面給出4線——2線編碼器的功能表

注：功能表與真值表的區(qū)別

根據(jù)上表，編碼器為高電平有效，因而可由功能表得到表達式：

注：“x” 表示約束項此處約束項為零                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

根據(jù)邏輯表達式畫出邏輯圖 ：

4線——2線編碼器邏輯圖

該邏輯電路功能： 中在某一輸入為1時，輸出 即為相應的代碼。例如 當  為1時， 為01。需要注意，當    ， 都為0和 均為0時， 都是00，而這兩種情況在實際中是必須加以區(qū)分的。編碼器也可以設計為低電平有效。由于我們給出的編碼器輸入 共4個電平信號，輸出 、  是兩位二進制代碼，為此叫做4/2線編碼器。

編碼器的這種思想是否真正掌握了呢？試寫出8/3線編碼器對應的輸入——輸出關系。

（上表假設高電平有效）

2. 鍵盤輸入8421BCD碼編碼器

用十個按鍵和門電路組成的8421BCD碼編碼器

注：這里是低電平有效，GS為控制使能標志，也就是解決了  和 而   時輸出都為ABCD=0000的情況。

二、 優(yōu)先編碼器

上述機械式按鍵編碼電路雖然比較簡單，但同時按下兩個或更多個按鍵時，輸出將混亂，而在優(yōu)先編碼器電路中，允許同時輸入兩個以上編碼信號。不過在設計優(yōu)先編碼器時已經(jīng)將所有的輸入信號按優(yōu)先順序排了隊，當幾個輸入信號同時出現(xiàn)時，只對其中優(yōu)先權最高的一個進行編碼。

4/2線優(yōu)先編碼器功能表如下（高電平有效）：從表中可以看出：對于 ，只有當  、 、  均為0，即均無有效電平輸入，且  （有效電平）時輸出為00。而對于   ，無論其他3個輸入是否為有效電平輸入，輸出均為11。由此可以判斷優(yōu)先次序 。通過化簡可以得出邏輯表達式：

三、 集成電路編碼器

1.       集成優(yōu)先編碼器74LS148邏輯圖 如下

               (a)邏輯圖                                    (b)引腳圖

優(yōu)先編碼器74148邏輯圖和引腳圖

工作原理分析：

①  EI=1時，則不論輸入  八個端為何種狀態(tài)，  都為高電平，且EO=1，GS=1（此時編碼器處于不工作狀態(tài)）

② EI=0時

Ⅰ. 均為高電平，GS=1時A₂A₁A₀=111為非編碼輸出（工作，但無有效輸入請求）。這種情況EO=0，此時它可與另一片同樣的器件的EI連接，以便組成更多輸入端的優(yōu)先編碼器。

Ⅱ. 只有 （優(yōu)先級別最低位有低電平輸入時）GS=0，A₂A₁A₀=111為編碼輸出。

優(yōu)先編碼器74148功能表

從功能表可以看出，輸入端優(yōu)先級別的次序依次為I₇，I₆，…，I₀ 。當某一輸入端有低電平輸入，且比它優(yōu)先級別高的輸入端無低電平輸入時，輸出端才輸出對應該輸入端的代碼。例如：I₅=0且I₆=I₇=1(I₆、I₇優(yōu)先級別高于I₅) 則此時輸出代碼010 ( 為 的反碼)這就是優(yōu)先編碼器的工作原理。（從優(yōu)先編碼其邏輯圖可以分析）

2. 編碼器擴展

用兩片74LS148組成16位輸入4為二進制碼輸出的優(yōu)先編碼器，試分析其工作原理：

用兩片74LS148接成的16線-4線優(yōu)先編碼器

（1）當EI₂=1時，EO₂=1，從而使EI₁=1，這時74LS148（Ⅰ）、（Ⅱ）均禁止編碼，它們的輸出端A₂A₁A₀=111。由電路圖可知， ，表示此時整個電路的代碼輸出端DCBA=1111是非編碼輸出。

（2）當EI₂=0時，高位片（Ⅱ）允許編碼，但若 都是高電平，即均無編碼請求，則EO₂=0，從而EI₁=0，允許低位片（Ⅰ）編碼，這是高位片的A₂A₁A₀=111，使門C、B、A 取決于低位片的A₂A₁A₀。而 ,總是等于1，所以輸出代碼在1111~1000之間變化。如果A₀單獨有效，輸出為1111；如果A₇及任意其他輸入同時有效，則輸出為1000，低位片以A₇的優(yōu)先級別最高。

（3）當EI₂=0且 中有編碼請求（至少一個位低電平時），EO₂=1，從而EI₁=1，高位片編碼，低位片禁止編碼。顯然高位片的編碼級別優(yōu)先于低位片。此時 ，C、B、A取決于高位片的A₂A₁A₀。輸出代碼在0111~0000之間變化，同理可知，高位片中 的優(yōu)先級別最高。整個電路實現(xiàn)了16位輸入的優(yōu)先編碼，其中 具有最高優(yōu)先級別，優(yōu)先級別從 依次遞減。