譯碼器擴展及仿真實現

王詠寧　惠寶鋒

摘 要：為了提高譯碼器的應用范圍，采用級聯方式可以對譯碼器進行靈活的位擴展，并以LabVIEW軟件為主要開發工具，對譯碼器功能進行仿真，可以方便的進行虛擬設計、擴展及驗證，大大提高了設計效率、降低成本、并為教學及實驗提供了一種新的思路和方法。

關鍵詞：譯碼器；級聯擴展；LabVIEW；仿真

中圖分類號：TP39-9 文獻標識碼：A

Abstract：In order to improve the application range of the decoder，a cascade method can be used to extend the decoder.And using LabVIEW software as the main development tool，simulation of the function of the decoder，virtual design can be easily carried out，extension and verification，improve the design efficiency greatly，reduce cost.And for the teaching and the experiment provides a new thought and method.

Keywords：decoder；cascade and extension；LabVIEW；simulation

1 引言（Introduction）

在計算機系統中，常常需要將不同的地址信號通過一定的控制電路轉換為對某一芯片的片選信號，這個控制電路稱為譯碼電路，它所對應的邏輯部件就稱為譯碼器[1]。譯碼器是數字電子技術應用中最常用的組合邏輯器件，在存儲器、I/O端口、數據分配器、函數發生器等應用中都有使用，隨著其應用領域的不斷擴展，單片譯碼器已無法滿足多位數據信號的譯碼需求[2]，采用級聯方式可以有效擴展譯碼器的數據輸入位數，從而擴大譯碼器的使用范圍，利用LabVIEW虛擬儀器軟件可高效直觀仿真設計譯碼器的擴展效果，為譯碼器及其擴展提供了良好的學習及驗證平臺。

2 譯碼器的擴展（The expansion of the decoder）

譯碼器種類很多，這里僅以常用的74Ls138譯碼器為例，74Ls138是帶有擴展功能的集成3線—8線譯碼器，圖1為74Ls138譯碼器的引腳功能圖，S1、S2、S3為譯碼器的三個使能輸入端，當S1=1，S2=S3=0時，譯碼器允許工作（Enable），否則禁止（Disable），A1、A2、A3為譯碼器的三條輸入線，不同的輸入組合決定了輸出端Y0—Y7的狀態，其中只一個輸出有效，其功能表如圖2所示。

采用單片74Ls138只有三個輸入端，實際使用中需要將多出的高位輸入信號通過一定的邏輯門電路生成所需的使能信號，這使得電路設計變得復雜，利用74Ls138的輸入端和使能信號，采用級聯方式，可以對譯碼器進行簡捷靈活的位擴展。圖3為兩片74Ls138擴展為4線—16線的原理圖，第四個輸入信號D3分別接到1#S2S3和2#S1，當D3=0時1#片有效，D3=1時2#有效，將1#和2#74Ls138的輸入端A0A1A2并聯起來，分別接D0D1D2三個輸入信號實現片內譯碼，同理采用多片74Ls138可以擴展出更多位的譯碼器來，從而有效的擴展其應用范圍。

3 譯碼器及其擴展的仿真實現（Decoder of extended and simulation）

LabVIEW是基于虛擬儀器技術的圖形化應用開發軟件[3]，在儀器控制、數據采集、信號分析、設計仿真、電子信息技術學習和實驗等領域都有廣泛的應用，利用LabVIEW可形象生動的模擬仿真出譯碼器的功能，不需要真實的硬件環境，便于初學者學習和驗證結果。

3.1 單片74Ls138的仿真設計

程序框圖如圖4所示。S1、S2、S3由三個布爾控件輸入并經邏輯運算后接到74Ls138的條件框中控制其工作，輸入端A0、A1、A2由三個布爾控件輸入不同的值，按其特性方程經邏輯或門就可得到相應的輸出信號。如圖5所示為74Ls138輸出前面板，圖中S1=1、S2=S3=0，74Ls138正常工作，當輸出A2A1A0=011時，Y3輸出有效。

3.2 多片74Ls138的擴展仿真

將單片74Ls138的程序保存為子VI，在擴展時可直接調用子VI來設計和驗證。圖6是1片主74Ls138，5片從74Ls138采用兩級級聯方式擴展為6線-40線的仿真程序框圖，輸入信號A0—A5中，低三位A0A1A2接從片A0A1A2，高三位A3A4A5接主片A0A1A2來生成選片信號，主片的每個輸出Y0—Y7都可作為選片信號連接到一個從片的使能控制端，兩級最多可接8個從片，擴展成6線—64線的譯碼器。圖7為6片級聯擴展為6線—40線譯碼器的仿真前面板，當S1=1、S2=S3=0時，輸入A5A4A3A2A1A0=010111時得到輸出Y23有效。

按級聯方式可以對譯碼器進行無限的位擴展，經過擴展后的譯碼器有了更大的應用范圍，而利用LabVIEW仿真設計可以讓用戶把主要精力投入到電路的邏輯設計上[4]，不受硬件環境的限制，通過仿真運行隨時驗證結果、提高了設計效率、減少了設計成本。這種方法還可以實現對其他芯片的仿真，將各個芯片的仿真程序都可建成一個子VI，通過LabVIEW的接口、數據采集、存儲、回放等功能，仿真出各種復雜的工程應用，也為虛擬實驗室提供了有效的方法[5]。

4 結論（Conclusion）

采用級聯方式可以有效擴展譯碼器的位數，從而擴展其應用范圍，利用LabVIEW對譯碼器進行仿真，并進行擴展仿真可以有效提高設計效率，減小工作量和成本，并及時進行驗證，可進一步應用到教學及實驗中，為教學及仿真實驗提供了平臺。

參考文獻（References）

[1] 馮博琴，吳寧.微機計算機原理與接口技術[M].北京：清華大學出版社，2013.

[2] 白雷杰.編碼器、譯碼器位的擴展及應用[J].現代電子技術，2009，304（17）：181-184.

[3] 鄭對元.精通LabVIEW虛擬儀器程序設計[M].北京：清華大學出版社，2012.

[4] 蔣漪漣.基于LabVIEW電子信息類實驗教學系統的設計與實現[J].現代電子技術，2011，34（16）：152-154.

[5] 黃淑玲.計算機接口技術虛擬實驗室系統設計與實現[J].現代計算機，2009，301（2）：180-182.

作者簡介：

王詠寧（1971-），男，碩士，講師.研究領域：虛擬儀器及應用.

惠寶鋒（1977-），男，碩士，講師.研究領域：信息系統及軟件開發.