3.1 编码器

引入：我们知道数字设备只能处理二进制代码的信息，因此我们必须将需要输入进设备的信息，转化成符合一定规则的二进制代码（比如我们将数字2编码成010），编码就是上述的过程。用于编码的逻辑电路就是编码器。常用的编码器有：二进制编码器、二-十进制编码器。

3.1.1 二进制编码器

二进制编码器，是使用n位二进制代码对N= $2^{n}$ 个特定信息进行编码的逻辑电路（比如需要编码0-7这8个数字信息，只需要使用3位二进制代码编码）。

根据输入是否互相排斥，又可以分为两类：

（1）具有输入相互排斥的编码器

（2）优先编码器

具有输入相互排斥的编码器：

是指某一时刻，编码器的N个输入端中仅有一个有效电平。

3.1.1.1实例：

试设计一个具有相互排斥的输入条件的编码器，将X1、X2、X3、X4,4个输入信号（高电平有效）编成二进制代码。

解析：

首先明确N=4（有四个输入信号），输出是2位二进制代码，形成如下图编码表：

输入信号	A1	A0
X0	0	0
X1	0	1
X2	1	0
X3	1	1

注：A0、A1为两位二进制输出码

根据下图（a）真值表（只有当输入 $X_i$ 一个有效时才有输出），使用图（b）卡诺图化简可得 $A_1=X_2+X_3$ ; $A_0=X_1+X_3$ ，得到下图（c）中逻辑电路

因为要求具有相互排斥，在任意时刻仅有一个输出信号有效,若不满足这个条件，输出将出现错误（例如：同时使X2和X1为有效电平输入为1，由于表达式A1A0=11，与X3代码发生混淆）

优先编码器

与相互排斥的编码器不同，它允许多个输入有效，根据优先级优先输出，与相互排斥的编码器相同的是，它也只有一个输出

3.1.1.2 实例

试设计一个具有优先级的输入条件的编码器，将X1、X2、X3、X4,4个输入信号（高电平有效）编成二进制代码。

解析：

首先允许多个输入端同时高电平有效，并先规定输入信号的优先级X3-X2-X1-X0，X3优先级最高，X0优先级最低，根据此条件列出真值表下图（a），并且表中新加入EO输出端，EO=1表示无信号输入。将给出的真值表进行图（b）的卡诺图化简，图（c）为逻辑设计出的电路。

3.1.2 二-十进制编码器

二-十进制编码器，使用BCD码对 $I_0-I_9$ 这十个输入信号进行编码的电路，很明显，有十个输入，四个输出（因为BCD码是用四位二进制代码进行编码的），所以又称为10线-4线编码器。该编码器也可以分成互相排斥和优先级编码器，但设计思路与二进制编码器相同，在此不再赘述。

3.1.3 通用编码器集成电路

下面我们介绍两款常用的优先编码器74LS147和74LS148。

（1）8线-3线优先编码器74LS148

74LS148的逻辑图如下图所示：

ps：

1：因为它有8个输入端和3个输出端，所以叫它8线-3线优先编码器。

2： $\overline{I_0}-\overline{I_7}$ 表示8个输入端， $\overline{Y_0}-\overline{Y_2}$ 表示3个输出端（Y2是高权位，Y0是低权位），且输出的是二进制反码的形式，举个栗子，当输入I6有效时，得到的输出是001，实际上要看成110（二进制形式），如果输出是高电平有效则正常读取则可。

3：在每一个的头上加上一个小横线，比如 $\overline{I_0}$ ,表示输入端低电平有效，就是说什么呢，当你输入0的时候这个端口才是有效的；当 $I_0$ 时，表示输入高电平有效，即当输入1时，这个端口有效。

4：在横线上的数字表示他的管脚号，如 $\overline{I_0}$ 的横线上有个数字10，表示它的管脚的编号是10。

5：我们看到5管脚的 $\overline{EI}$ ，表示的是使能输入端，当改管脚输入0时（有效），编码器正常作用；当该管脚输入1时，编码器禁止工作。

6： $\overline{EO}and\overline{GS}$ 分别为选通输入端和扩展输出端，具体作用请看下文74LS148真值表

上图为74LS148真值表，图中 $\overline{s}$ 是使能端， $\overline{Y_s}$ 是选通输入端， $\overline{Y_E_X}$ 是拓展输出端。

我们发现只有当使能端输入0（有效电平）时，输入端的输入才有效，为什么说这是优先编码器呢，首先优先级是从大到小，我们可以看一下有数字开始的第五行，输入是“XXXXX011”，当前两个优先级高的（I7、I6）都未输入有效时，I5输入端是有效的，因为I0-I4的优先级小于I5，所以无论I0-I4输入1还是0都不影响输出结果，即使都是0，还是选取优先级最高的I5。