优先级编码器类型具有实时应用程序

在之前的教程中我们已经看到了二进制编码器S对给定数据进行编码。但是一个标准的数字编码器有一个限制,如果在一个给定的时间有多个输入是活动的,那么它的输出就会产生错误。如果两个输入同时为逻辑1,则生成一个未定义的输出组合。二进制编码器

在考虑8到3线编码器的情况下,如果D2和D5同时为1,则编码器产生输出为111,表示所有三个输出等于逻辑1(例如,如果操作键盘的人可能按下的情况下,则示例在释放第一个之前的第二个关键)。该值不对应于二进制2或二进制5。

为了克服这个问题,编码器电路必须建立一个优先级,以便在这种情况下只有一个输入被编码。这意味着当两个输入同时等于逻辑1时,编码器必须对每个输入的级别进行优先级排序,使其产生的输出对应于最高优先级的输入。这样的编码器称为优先编码器。

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优先级编码器

如前所述,优先级编码器是与标准编码器相比施加到该输入的输入的编码器的类型之一,它包括优先级功能。

然而,这个优先级是基于投入的相对数量。因此,具有较大幅度的输入是首先编码的。

优先级编码器可以在许多实际应用中选择具有最高优先级的输入。这个选择的过程叫做仲裁。

仲裁的最常见示例之一是,计算机系统中有许多输入设备,其中一些设备尝试同时向计算机提供数据。在这些情况下,优先级编码器使得能够在尝试同时访问计算机的设备中具有最高优先级的输入设备。

让我们看看设计的4个输入,8个输入优先级编码器。

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简单的4-Input优先编码器

这个Priority编码器由4个输入和3个输出组成。尽管编码器有2n输入和n输出,它有第三个输出' V ',这是一个有效的位指示器,并设置为1时,一个或多个输入是活跃的或等于1。

当所有输入都为零时,此有效位为零,表示没有有效输入。在这种情况下,其他输出被认为是不在乎条件,并且当V为零时未被检查。

最高的是输入具有更高的下标编号的输入的优先级,这是大多数有效位的最优先级,而最低有效位将具有低优先级。

在真值表中,D3优先级最高,D0优先级最低。当D3激活或1时,无论其他输入如何,输出都是11。D2的优先级高于D3。

在该D1之后,下一个更高的优先级是D2。因此,当D3为0并且D2为1时,不管其他两个输入(其具有较低的优先级),输出为10.当更高优先级输入为零时,将产生D1的输出等于优先级。

4位优先级编码器真值表

从上面的真值表中,我们可以将这两个输出的布尔表达式写成

表达式

K-MAP简化

通过K-map化简,可以得到上述输入和有效输出的表达式。虽然本编码器的真值表显示为5行,但是将每行中的每个×先用0再用1替换,我们可以得到16个输入组合。两个输出的最小项可导出为

Y1 =σm(1,2,3,5,6,7,9,10,11,13,14,15)

y =∑m (1, 3, 4, 5, 7, 9, 11, 12, 13, 15)

然后从下面的k -map我们得到的输出为

Y1 = D3 + D2

Y0 = d3 + (d2)̅d1

K地图简化优先级编码器

通过K-map化简得到相应的输出表达式,实现4输入优先级编码器的逻辑图。这个编码器的电路图如下所示。

4位优先级编码器逻辑图

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8 - 3 - 3优先编码器或八进制 - 二进制优先级编码器

一个八进制到二进制的优先级编码器的真值表如下所示。这种类型的编码器有8个输入和3个输出,它们生成相应的二进制代码。为每个输入分配一个优先级,这样当两个或多个输入同时为1时,具有最高优先级的输入将在输出中表示。

假设输入行D2、D4和D7同时为逻辑1,而不考虑其他输入,则只对D7进行编码,输出为111。同理,如果D3 = 1, D2、D1、D0的状态无关或不关心,输出等于011。

八进制到二进制优先级编码器

IC 74148是用于8到3线优先级编码器的最常用的MSI编码器电路。该编码器的主要特性包括级联,用于优先级编码N位,代码转换,最高优先级输入线的优先级编码,小数为BCD转换,当所有输入都有高电平时,输出稳定性低电平。

数字电路的输入通常使用八进制码,因此需要手动输入这些长二进制单词。因此,编码器IC被设计成实现这种操作。

下图显示了它的引脚图,它有有源低输入和有源低输出。为了处理更多的输入,这些ic级联通过使输入和灰输出也是有效的低线。

74148引脚图

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Decimal- BCD优先级编码器

这种类型的编码器执行与BCD编码器的正常十进制相同的操作,因为将十进制数字编码为4位BCD输出。但是,它包括提供优先级的附加功能。这意味着BCD输出对应于与所有其他输入上出现在输入上出现的十进制数字的最高优先级的产生。

下图显示了十进制到bcd编码器的真值表。这个编码器有9个有效的低输入表示从1到9的十进制数字。根据最高阶激活输入,产生反BCD码。

十进制到BCD优先编码器真值表

When all the inputs from D1 to D9 are logic 1, all the outputs are set to 1111 which is the inverse of 0000, i.e., BCD code for 0. When D9 is 1, the output is 0110, which is the inverse of 1001, i.e., BCD code for 9. This procedure is same for all the decimal numbers.

当没有任何输入被激活时,输出通常是高的,这种情况对应于小数0输入。因此,当所有输入都很高时,编码器假定没有D0输入的十进制0状态。

同样,如果两个输入同时被激活,假设D3和D5,那么这些输入的最高优先级,即D5被编码为1010,这是0101的倒数,这就是这个编码器被称为优先级编码器的原因。

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16到4优先级编码器

类似地,可以通过使用六个4至2个编码器来构建16至4个编码器。四个4到2个编码器连接到16个输入,8个输出再次连接到两个4到2个编码器,从而产生4个输出。

优先编码器的应用程序

与标准数字编码器相比,优先级编码器最常用于多个应用中。通过级联多个优先级编码器来设计更大优先级编码器。因此,这种类型的编码器用于减少存在多个输入的特定应用所需的连接数。

键盘编码器

假设QWERTY键盘与微计算机接口,因此计算机必须读取键盘的104个键,使得在任何时候它只能只读取一个按键或低电平的键。

不可能将所有104个连接直接连接到计算机(如果它是较少配置的),但是通过使用优先级编码器连接它们是一种更有效的方式。通过使用这个编码器,每个字符或密钥都被编码成7位(0-127十进制)的标准ASCII码

所有这104个键或单个按钮。然后它将7位BCD代码输入到计算机上。其中一种类型的键盘编码器是20键,74C923。并且这些编码器也提供优先级的设施,使得当同时按下两个键时,它会提供最高的优先级输入。

位置编码器

磁位置控制是优先编码器的另一个常见应用。这种控制被用于机械臂定位和船舶导航。在这种情况下,编码器将罗盘的旋转或角度位置转换为数字代码。然后将这些代码输入计算机,从而提供航行数据。

下图显示了简单的罗盘编码器,将8个位置转换为3位输出。对于这种类型的输入输出配置,使用74LS148 IC,这是一个8到3行优先级编码器。为指示圆规的角度位置,一般采用簧片开关和磁铁。

优先级编码器框图的应用优先编码器的应用

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