编码器.docx
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编码器
编码器
一．定义及类型
1、定义：
编码就是将特定含义的输入信号（文字、数字、符号）转换成二进制代码的过程。
实现编码操作的数字电路称为编码器。
2、类型：
按编码方式不同，分为普通编码器和优先编码器；
按输出代码种类的不同，分为二进制编码器和非二进制编码器。
二、功能分析：
注意：
（1）n种状态输入，N位编码输出（
）；
（2）列真值表时注意与功能表结合，无关项不列出。
（3）列表达式时与功能结合，不必列出最小项表达式。
在数字系统中各种信息的都是以二进制代码的形式来表示的，因此采用二进制代码来表示特定的文字、符号和数值等信息的过程称为编码。
则能够实现编码的电路称为编码器。
编码器输入的是人为规定好的信号量，输出的是信号量对应的一组二进制代码。
虽然从输入到输出的过程是自动完成的，但是输入信号量和输出代码之间的一一对应关系是在电路设计之初由设计者人为规定的。
编码器是一种常见的组合逻辑器件，主要有二进制编辑码器、二进制优先编码器等多种类型。
三、二进制编码器
一位二进制数有0、1两种取值，当有4个输入量需要不重复编码时，由4=22的公式决定可用2位二进制数的4种组合00、01、10、11来表示4种信息。
那么以此类推得编码的输入量个数N与二进制数编码的位数n之间存在N≤2n的关系。
将N=2n个输入信号转换为n位二进制代码输出的逻辑电路称为二进制编码器。
四．8421BCD码编码器
1、BCD码：
即二—十进制代码（简称为BCD码，BCD为英文BinaryCodedDecimal的缩写），是用一组四位二进制代码来表示十进制数字。
BCD码编码方案很多，8421BCD码是其中最常用的一种。
8421BCD码每组的位权自左向右分别为8、4、2、1，加权系数之和就是所表示的十进制数字。
2、8421BCD码编码器：
将十进制数0、1…、9编为二—十进制代码的电路，称为二—十进制编码器。
8421BCD码编码器的输入信号I0～I9代表0～9共10个十进制信号，输出信号Y0～Y3为相应二进制代码。
3、8421BCD码编码器设计方法：
①列出8421BCD码编码表。
②根据编码表，列出编码器的逻辑表达式。
③画出逻辑电路图。
4、编码器设计举例：
例1用与非门，设计一个能将I0、I1、……、I7，8个输入信号编成二进制编码输出的编码器。
解：
（1）分析功能确定变量：
根据N≤2n可以得出8=23则该编码器有8个输入端用I0、I1、……、I7表示，3个输出端用Y1，Y2，Y3来表示。
现规定输入端的编码请求信号为1，没有时为0，列出真值表。
真值表
输入
输出
I0I1I2I3I4I5I6I7
Y2Y1Y0
10000000
01000000
00100000
00010000
00001000
00000100
00000010
00000001
000
001
010
011
100
101
110
111
（2）由真值表列出逻辑表达式：
将3个输出端输出值为1时对应的有编码请求的输入端进行逻辑加得到公式如下。
（3）化简表达式并将其转换为与非形式得：
（4）由最简逻辑表达式画出逻辑电路图。
例2用与非门设计一个二－十进制编码器，它能将I0、I1、……、I9，10个输入信号编成8421BCD码输出。
（余3码、格雷码）。
解：
（1）分析功能确定变量：
由题意可知，该编码器有10个输入端用I0、I1、……、I10表示，根据公式根据2n≥N=10可以求得n=4，因此有4个输出端，用Y0、Y1、Y2、Y3表示。
现规定输入端的编码请求信号为1，没有时为0，列出真值表。
真值表
输入
输出
I0I1I2I3I4I5I6I7I8I9
Y3Y2Y1Y0
1000000000
0100000000
0010000000
0001000000
0000100000
0000010000
0000001000
0000000100
0000000010
0000000001
0000
0001
0010
0011
0100
0101
0110
0111
1000
1001
（2）由真值表列出逻辑表达式：
将4个输出端输出值为1时对应的有编码请求的输入端进行逻辑加得到公式如下。
（3）化简表达式并将其转换为与非形式得：
（4）由最简逻辑表达式画出逻辑电路图。
五．优先编码器
1、定义：
优先编码器是当多个输入端同时有信号时，电路只对其中优先级别最高的信号进行编码。
2、设计方法
①题意分析；
②列优先编码表；
③求函数的最简表达式；
④画出逻辑图。
3、设计举例
例3用与非门设计一个能将I0、I1、I2、I34个输入信号编成二进制码的4线—2线优先编码器。
解：
（1）分析功能确定变量：
根据N≤2n可以得出4=22则该编码器有4个输入端用I0、I1、……、I3表示，2个输出端用Y1，Y2来表示。
现规定输入端的编码请求信号为1，没有时为0，列出真值表。
真值表
输入
输出
I3I2I1I0
Y1Y0
1×××
01××
001×
0001
11
10
01
00
表中“×”表示任意值，即可为0也可为1，在卡诺图中可以用任意项来表示。
从真值表中可以看出当I3=1时无论I0~I2输入的是何值，电路只对I3端的编码请求进行了编码输出Y1Y0=11。
当I3=0，I2=1时，即I3没有编码请求，这时电路才对I2进行编码输出。
同样I2有输入信号时也不用管I1、I0是否有请求信号。
以此类推，从真值表中可以看出4个信号之间的优先级别是I3＞I2＞I1＞I0。
（2）由真值表列出逻辑表达式：
将2个输出端输出值为1时对应的有编码请求的输入端进行逻辑加得到公式如下。
（3）化简表达式：
并将其转换为与非式。
（4）由逻辑函数表达式画出电路图。
例4电信局要对四种电话进行编码，这四种电话的紧急次序为：
火警电
话、急救电话、工作电话和生活电话。
按四种电话的紧急次序设计优先编
码器。
解：
（1）．题意分析
根据题目要求，用I3、I2、I1、I0表示四种电话，优先级别I3最高、I2次之…。
由于22=4，因此用二位二进制代码进行编码便可满足需要，这样输入为I3～I0，输出为B、A。
（2）．列优先编码表
表7-4优先编码表
设I3～I0有信号时为1，无信号时为0，并规定对应的BA代码分别为00、01、10、11。
由于I3的优先级别最高，当I3=1时，无论I2～I0为1还是为0均按I3编码；因此I2～I0可取任意值，用×表示。
当I3=0、I2=1时，I1、I0无论取任何值均按I2编码，这样，I1、I0可取任意值，同样用×表示；当I3=0、I2=0、I1=1时，可依此类推。
考虑到I3～I0均为0的现象不会发生，所以可将I3～I0均为0作为约束项处理。
根据以上分析可列出优先编码表，如表7-4所示。
I3
I2
I1
I0
B
A
1
×
×
×
0
0
0
1
×
×
0
1
0
0
1
×
1
0
0
0
0
1
1
1
0
0
0
0
×
×
（3）．求函数的最简表达式
根据表7-4可画出函数A、B的卡诺图，如图7-7所示。
由卡诺图可得到化简后的逻辑表达式
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