编码器
组合逻辑集成电路(MSI)
组合电路使用小规模电路设计,描述清楚,用小规模的集成电路实现;
小规模集成电路比较灵活
常用的部件(译码器\编码器\比较器\选择器)都是事先做好,直接进行使用
1.编码器概念及分类
1.1 编码器的概念
编码器:使用一组二进制数表示一个数值或者是符号。
例1:要表示加减乘除四种运算,有四种情况,用二进制数表示至少需要两位二进制数
例2:比如键盘有110个按键,每按下一个键,需要向计算机输入一个二进制编码来表示按下的键的数值,那么要至少要使用8位二进制数来表示所有情况
考虑:总共的情况有多少中(输入),需要使用几位二进制编码来表示所有的情况(输出),怎么表示;通常情况下:输入位数多,输出位数少
1.2编码器的分类
- 普通编码器:每时每刻都只有一个输入,输出。一个时刻,多个输入只有一个输出。比如二进制编码器
- 优先编码器:可以有多个输入(比如两个按键同时输入),事先规定多个输出的顺序(级别高的先输出)。
1.2.1 二进制编码器
- 输入与输出满足2^n关系
1.2.2 十进制编码器
- 输入十种情况,输出4位二进制数
优先编码器可以是十进制的也可以是二进制的
1.2.3 普通编码器和优先编码器的区别
1、输入信号不同
普通编码器一次只能输入一个信号,优先编码器可以同时输入几个信号。
2、输入信号优先级不同
在普通编码器中,任何时刻只允许输入一个编码信号,否则输出将发生混乱;优先编码器在设计时已经将各输入信号的优先顺序排好,当几个信号同时输入时,优先权最高的信号优先编码。优先级低的信号则不起作用。
3、处理能力不同
优先编码器相比普通编码器电路有更强的处理能力,因为其能处理所有的输入组合情况。
优先编码器可以排列连接在一起,组成更大规模的编码器,如6个4线-2线优先编码器可以组成1个16线-4线编码器,其中信号源作为4个编码器的输入,前4个编码器的输入作为2个编码器的输入。
3. 编码器的工作原理
3.1 二进制编码器
以4线-2线编码器为例子—这是二位二进制编码器
四位二进制编码器—就是四输出十六输入,位数指的是输出。
- 一个时刻只有一个输入信号有效
3.2 十进制编码器
- 十个输入(表示十种情况),输出四位二进制编码
点是相连的,上面接电源,是高电平;s开关闭合,输出为0,s开关关闭,输出为1
注意:按下"0"键,s0闭合的时候,输出应该是0000,此时s0出去的线不能和ABCD任何一个相连,就会输出0000,但是如果有十个按键,一个都不按,那么也应该输出0000;为了区分这两种情况,需要增加一个标志位(GS)表示是按下键了还是没有按键
实现方法:将ABCD四个输出端引出,经过一个或非门,有1出0(按下键之后出0,没按下键出1),将或非门与s0通过与非门连接(按下s0,s0出0,与非门输出1,不按任何键,或非门出1,s0出1,与非门出0)
标志位为1,表示按了一个键,有一个输入。标志位为0,表示没有输入。
3.3 优先编码器
- 允许多个输入同时请求,但是对多个输入进行优先级划分,优先级高的先编码,以四线-二线编码器为例
- 事先规定优先级I3>I2>I1>I0,如果多个输入同时请求,只响应优先级最高的
4.中规模集成块—集成电路编码器
4.1 使能端
使能端是控制信号输入端,又叫使能输入端(enable),也叫片选端,它是芯片的一个输入引脚,或者电路的一个输入端口,只有该引脚激活,芯片才能工作,通常情况下为高电平有效,若符号上面有一横,则表示低电平有效。使能端也叫片选端,或使能输入端,允许输入端,禁止端等。
EI | E0 |
---|---|
1 | 1(没有输入) |
0 | 0 |
1 | 0(有输入) |
4.2 优先编码器8/3,型号:CD4532
- 优先编码器8/3,型号:CD4532
- 8输入+3输出+EI+Eo+GS+电源+地 -- 16脚
Enable 使能控制,EI为0,不管有没有输入(输入无效),GS为0;EI为1,芯片是可用的;EO是输出控制端
4.3 8位编码器实现十六位编码器
- 有一个输入十六位,用8位优先编码器进行实现,如何进行连接。
- 用A15....A0表示十六位输入,优先级依次降低
- 第一种情况:高位片EI=0,高位输入无效,高位片和低位片所有输出都位0
- 第二种情况:高位片EI=1,此时高位片可以有输入也可以没有输入
- 高位片工作低位片不工作,所以是或的关系,使用或门将输入端连接
- 输出的最高位使用高位片的GS端
- 两片需要有一个共同的标志位,使用或门连接两片的标志位GS