实验四编码器,译码器,数码管(定稿)

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1、. . . . . .c 实验四编码器、译码器、数码管 一、实验目的 1掌握编码器、译码器和七段数码管的工作原理和特点。 2熟悉常用编码器、译码器、七段数码管的逻辑功能和他们的典型应用。 3. 熟悉“数字拨码器” （即“拨码开关” ）的使用。 二、实验器材 1. 数字实验箱 1台 2. 集成电路： 74LS139、 74LS248 、 74LS145、 74LS147、 74LS148 各 1 片 74LS138 2片 3. 电阻： 200 14个 4. 七段显示数码管：LTS547RF 1个 三、预习要求 1复习编码器、译码器和七段数码管的工作原理和设计方法。 2. 熟悉实验中所用编码器、译

2、码器、七段数码管集成电路的管脚排列和逻辑功能。 3. 画好实验用逻辑表。 四、实验原理和电路 按照逻辑功能的不同特点，常把数字电路分成两大类：一类叫做组合逻辑电路，另一 类叫做 时序逻辑电路。组合逻辑电路在任何时刻其输出信号的稳态值，仅决定于该时刻各 个输人端信号的取值组合。在这种电路中，输入信号作用以前电路的状态对输出信号无影 响。 通常，组合逻辑电路由门电路组成。 （一）组合逻辑电路的分析方法： a根据逻辑图，逐级写出函数表达式。 b进行化简：用公式法或图形法进行化简、归纳。 必要时， 画出真值表分析逻辑功能。 （二）组合逻辑电路的设计方法： 从给定逻辑要求出发，求出逻辑图。一般分以下四步

3、进行。 a分析要求：将问题分析清楚，理清哪些是输入变量，哪些是输出函数。进行逻辑变 量定义（即定义字母A、B、C、D 所代表的具体事物）。 b. 根据要求的输入、输出关系，列出真值表。 c. 进行化简：变量比较少时，用图形法；变量多时，可用公式法化简。化简后，得出 逻辑式。 d. 画逻辑图：按逻辑式画出逻辑图。 进行上述四步工作，设计已基本完成，但还需选择元件数字集成电路，进行实验 论证。 值得注意的是，这些步骤的顺序并不是固定不变的，实际设计时，应根据具体情况和 问题难易程度进行取舍。 （三）常用组合逻辑电路： 1编码器 编码器是一种常用的组合逻辑电路，用于实现编码操作。编码操作就是将具体的

4、事物 或状态表示成所需代码的过程。按照所需编码的不同特点和要求，编码器主要分成二类： . . . . . .c 普通编码器和优先编码器。 普通编码器：电路结构简单，一般用于产生二进制编码。包括： a二进制编码器：如用门电路构成的42 线， 83 线编码器等。 b二一十进制编码器：将十进制的09 编成 BCD码， 优先编码器：当有一个以上的输入端同时输入信号时，普通编码器的输出编码会造成 混乱。为解决这一问题，需采用优先编码器。如 8 线 3 线集成二进制优先编码器74LS148、 10 线 4 线集成 BCD码优先编码器74LS147等。 2译码器 译码器也是一种组合逻辑电路。所谓译码，就是把

5、代码的特定含义“翻译”出来的过 程。实现译码操作的电路称为译码器。译码器分成两类： 状态译码器：将代码所代表的事物和状态“翻译”出来的译码器。 常用的 状态译码器 有：集成二进制译码器：2 线 4 线译码器74LS139，3 线 8 线译码 器 74LS138；二十进制译码器（BCD码十进制） 74LS145 等。 显示译码器：将代码“翻译”成七段数码管的显示码，用来驱动各种数字显示器，如 共阴极数码管译码驱动器74LS48 和 74LS248，共阳数码管译码驱动74LS47 和 74LS247等。 三、实验容及步骤 （一）译码器实验 1状态译码实验： 将 2 线-4 线译码器74LS139和

6、 3 线-8 译码器 74LS138 分别插入实验箱的IC 插座中。 按图 3.1 接线，输入G 、B、A 信号，观察LED 输出 Y0、Y1、Y2、Y3的状态，并将结果填人表3.1 中。 （G是使能端） 按图3.2接线，输入G1 、G2A 、G2B 、A、B、C 信号，观察LED输出 Y0Y7。当 使能信号G1、G2A、G2B满 足表 3.2 条件时，译码器选通。 （G1、G2A、G2B是使能端） 表 3.1 74LS139 2-4 线译码器功能表 输入输出 G B A Y0Y1Y2Y3 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 图 3.1 74LS139 2-4

7、线译码器 实验电路 逻逻逻逻 K1K2K3 VCC LED . VCCY0Y1Y2Y3 GBAGND 164567 8231 1/2 74LS139 图 3.2 74LS138 3-8 线译码器 实验电路 逻逻逻逻 K1K2K3 VCCLED K5K6K7 Y0Y1Y2Y3 G1BA 1211109 12 15 Y4Y5Y6Y7 G2A G2B 1371416 3 C 645 GND 8 VCC 74LS138 . . . . . . .c 译码器扩展，用一片74LS139 双 2 一 4 线译码器可接成 3 8 线译码器。用两片 74LS138 38 线译码器可组成 4 16 线译码器，按图

8、3.3 接线，即可完成2 4线、 3 一 8 线译码器的扩展。同样的方法， 可 完成更多的N2 N译码器的扩展功能。 BCD 码十进制译码器实验 将 BCD码十进制译码器74LSl45 插入实验箱中，按图3.4 接线。其中BCD码用数字 实验箱的8421 码拨码开关产生 （8421 拨码开关的工作原理见附录E） ，74LS145 的译码输出 Y0Y9与发光二极管LED相连。 按动拨码开关， 观察译码器输出指示灯LED的显示位置是否 和拨码开关所指示的十进制数字一致。（注：拨码开关的输出端A、B、C、D 也可接到数字 表 3.2 74LS138 3-8 线译码器功能表 输入输出 使能选择 Y0

9、Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 G1 G2* C B A 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 G2* = G2A +G2B 图 3.3（a）2-4 线译码器扩展 逻逻逻逻 K1K2K3 74LS04 VCC 12 LED VCC1Y0 1Y11Y21Y3 G1B1A1GND 164567 8231 2Y02Y12Y22Y3 11109 G1B1A1 141315 12 74LS139 图 3

10、.3（b）3-8 线译码器扩展 Y0Y1Y2Y3 G1BA 1211109 12 15 Y4Y5Y6Y7 G2AG2B 1371416 3 C 645 GND 8 VCC 74LS138-1 Y0Y1Y2Y3 G1BA 1211109 12 15 Y4Y5Y6Y7 G2AG2B 1371416 3 C 645 GND 8 VCC 74LS138-2 VCC 逻逻逻逻 K1K2K3K4 . . VCC G ABCD 0 / 1 LED Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y8Y9 Y10Y11Y12 Y13Y14Y15 . . . . . .c 箱的输出指示灯上，以便观察拨码开关的输出BCD码值）。

11、 2显示译码实验 将显示译码驱动集成电路74LS248（或 74LS48）和共阴极数码管插入实验箱空IC 插座 中，按图 3.5 接线。图 3.6 为共阴极数码管LTS-547RF管脚排列图（字面向上）。 接通电源后，观察数码管显示结果是否和拨码开关指示数据一致，记录结果。如不用 8421 拨码开关，也可用四位逻辑开关代替。 说明： a. 74LS48 和 74LS248 的引脚和使用方法完全相同，显示字型略有不同。74LS248 较好。 b. 7 段数码管部由发光二极管（LED）组成字型的笔画。根据LED 的连接方式不同分 成共阴型和共阳型两种。共阴型7 段数码管中全部LED 的阴（负）极连

12、接在一起；共阳型 7 段数码管中全部LED 的阳（正）极连接在一起。在使用时要正确选择。 c. 7 段数码管的dp 为小数点 （decimal point ），不参加译码。 G 为公共极， 共阳或共阴， 两个 G 脚部相连。 （二） 编码器实验 1普通编码器 实验：根据图3.7 所示电路 , 使用 4 输入与非门74LS20 组成 83 线普 通编码器，其输入接8 位逻辑开关，输出A、B、C接输出指示灯LED 。每个输入信号以 低电平为有效信号。其输入输出的逻辑关系为： gfGab d p c G de . 图 3.6 7 段数码管接脚图 图 3.4 BCD- 十进制译码器电路 Y0Y1Y2Y

13、3Y4Y5Y6Y7Y8Y9 GNDDCBA 123456791011 8 16 15141312 74LS145 200200200200 逻逻逻逻 VCC LED . ABCD 8421 8 VCC VCC 图 3.5 显示译码实验电路 7126 L T 3 B I / R B O 4 R B I 5 GND 8 1 3 1 2 1 1 1 0 9 1 5 1 4 VCC 16 a b cd efg ABCD 74LS2 48 2002002 00200 下拉 电阻 . ABCD 8421 8 VCC VCC VCC gf G ab d pc G de 74LS4 8 VCC 200 拨码开

14、关 4 限流电阻 . . . . . .c Y0 = 7531 IIII Y 1 = 7632 IIII Y 2 = 7654 IIII hgfe由上式可列出真值表如表3.3 所示。进行实 验验证。 表 3.3 编码器的真值表 输入输出 0 I 1 I 2 I 3 I 4 I 5 I 6 I 7 IY2Y1Y0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1

15、 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 2104 线集成优先编码器实验： 将 104 线（十进制 BCD码）集成优先编码器74LS147 插入实验系统IC 空插座中， 按照图 3.8 接线。其输入接逻辑开关，输出D、C 、 B、A接四个输出指示灯LED 。 接通电源，按表3.4 要求输入逻辑01 电平，观察输出结果并填入表3.4 中。 （见下 页） 383 线集成优先编码器实验：将 8 3 线集成优先编码器74LS148按上述同样方法 进行实验论证。其接线如图3.9 所示。功能表见表3.5 。 （见下页） LED 图 3.7 与非门组成的编码器实验线路图 1 245

16、6 GND 7 VCC 14 U1A 74LS20 1 3 1 2 1 0 9 8 U1B 74LS20 1 245 6 GND 7 VCC 14 U2A 74LS20VCCVCC Y1 Y0Y2 I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 . . . . . . .c 六、实验报告要求 1. 整理实验线路图和实验数据、表格。 2. 总结集成电路进行电路扩展的方法。 3. 比较用门电路组成组合逻辑电路和应用专用集成电路各有什么优、缺点。 VCC 0 1 0 1 1 1 2 1 2 3 1 3 4 1 5 2 6 3 7 4 E I 5 E O 1 5 A 9 B 7 C 6 G S 1 4 VCC 16 GND 874LS148 LED 逻逻逻逻 K0 K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 图 3.9 8-3 线编码器实验接线 输入 (K) 输出 E1 0 1 2 3 4 5 6 7 C