二进制编码器及其应用

编码器是一种将熟悉的数字、字符或符号转换成编码格式的装置。它接受字母字符和十进制数字作为输入,并将输出作为输入的编码表示产生。

它将给定的信息编码成更紧凑的形式。换句话说,它是一个组合电路,执行相反的功能的解码器。

这些主要用于减少表示给定信息所需的比特数。在数字系统中,编码器用于传输信息。因此,传输链路使用较少的线路来传输编码的信息。

此外,这些编码器用于编码数据,这些数据将存储为以后使用,因为它有助于在可用空间上存储更少的位。让我们讨论各种类型的二进制编码器。

二进制编码器

二进制编码器有2n个输入行和n个输出行,因此它将2n个输入的信息编码为n位码。在所有输入行中,每次只有一个输入行被激活,根据输入行,它产生n位输出代码。

下图是二进制编码器的框图,由2n个输入行和n个输出行组成。它将十进制数转换为二进制数。

编码器的输出行对应于输入值的真正二进制等效或以BCD编码形式的二进制。其中一些二进制编码器包括十进制到二进制编码器、十进制到八进制、八进制到二进制编码器、十进制到BCD编码器等。

根据输入行数的不同,数字或二进制编码器以2位、3位或4位码的形式产生输出码。

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4到2位二进制编码器

一个4输入编码器的框图和真值表如下图所示。真值表由四行组成,因为它假设只有一个输入的值是1,那么与该启用的输入相关联的相应二进制代码将显示在输出中。

从表中可以看出,当输入w1或w3为1时,输出Yo为1,当输入w2或w3为1时,输出Y1设置为1。

4到2编码器

4-to-2编码器的输出由下面所示的一组OR门实现的逻辑电路产生。在图a中,如果被激活的输入是Io输入(Io = 1),或者没有被激活的输入,即所有的输入都是零,编码器的输出是相同的。

这将导致编码输出中的歧义。为了避免这种歧义,可以添加一个有效的编码输出作为附加输出,因此当Io等于1时,该输出假设值为1。

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十进制到BCD编码器

这种类型的编码器通常由10行输入和4行输出组成。每个输入行对应于每个十进制数字,4个输出对应于BCD代码。

这个编码器接受已解码的十进制数据作为输入,并将其编码为输出行上可用的BCD输出。

下图显示了十进制到BCD编码器的基本逻辑符号及其真值表。真值表表示每个十进制数字的BCD代码。

由此我们可以得出BCD位和十进制数之间的关系。重要的是要注意小数零没有显式的输入行。当出现这种情况时,也就是说,十进制输入1到9都是零,那么BCD输出是0000。

十进制到BCD的编码器逻辑

由上表可知,表达式为

Y3 = d8 + d9

Y2 = d4 + d5 + d6 + d7

y = d2 + d3 + d6 + d7

y = d1 + d3 + d5 + d7 + d9

由上述表达式,十进制到BCD编码器逻辑电路可采用如下图所示的OR门集实现。

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八进制到二进制编码器

一个八进制到二进制的编码器由8行输入和3行输出组成。每个输入行对应每个八进制数字,三个输出产生相应的二进制代码。

在编码器中,必须假定只有一个输入是有效的或在任何给定的时间有一个值1,否则电路没有意义。下图显示了八进制到二进制编码器的逻辑符号及其真值表。

8到3编码器框图

八进制到二进制的编码器真值表

从上表中,如果数字D4或D5或D6或D7中的任何一个是1,输出Y2就变成1。因此,我们可以把它的表达式写成

Y2 = d4 + d5 + d6 + d7

同理,y = D2 + D3 + D6 + D7

y = d1 + d3 + d5 + d7

还可以观察到,D0在任何表达式中都不存在,因此被认为不关心。根据上面的表达式,我们可以使用如下图所示的OR门集实现八进制到二进制编码器。

八进制到二进制编码的逻辑电路

在八进制到二进制编码器中存在歧义,当所有的输入都是0时,就会产生一个所有0的输出。另外,当Do为1时,生成的输出为零。这是这类编码器的一个主要问题。这可以通过指定一个条件来解决,即所有的输入都不具有附加输出。

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数字编码器应用

编码器是所有数字系统中非常常见的电子电路。在袖珍计算器的情况下,这些被用来将十进制值转换为二进制值,以执行二进制功能,如加法、减法、乘法等。

这些也被用来产生响应运动的数字信号,这分为轴编码器和线性编码器。让我们简要地讨论编码器的键盘应用。

键盘编码器

这类编码器的功能是生成与键盘上按下的字母数字字符键相对应的二进制代码。下图显示了一个键盘编码器,使用二极管矩阵将10位十进制数字编码为BCD码。在这个电路中,BCD数据存储在S-R触发器中。

键盘编码器

当对应于某个十进制数字的键被按下时,所选二极管正偏置一个正电压,这些正偏置二极管连接到S-R触发器的设置和复位端。二极管的排列方式是这样的,每个触发器设置或重置,以产生4位BCD码。

假设按下十进制数字7对应的键,连接Q4、Q2、Q1的S输入端的二极管正偏,连接Q8的R输入端的二极管也正偏。因此,输出的BCD代码是0111。

从编码器的逻辑图中可以看出,每个S和R输入处的二极管配置本质上是一个二极管或门。这种类型的二极管矩阵编码器用于印刷电路板上的许多电子设备,有键盘作为用户数据接口。

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