譯碼器擴展及仿真實現(xiàn)

王詠寧　惠寶鋒

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

關(guān)鍵詞：譯碼器；級聯(lián)擴展；LabVIEW；仿真

中圖分類號：TP39-9 文獻(xiàn)標(biāo)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(tǒng)中，常常需要將不同的地址信號通過一定的控制電路轉(zhuǎn)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(yīng)的邏輯部件就稱為譯碼器[1]。譯碼器是數(shù)字電子技術(shù)應(yīng)用中最常用的組合邏輯器件，在存儲器、I/O端口、數(shù)據(jù)分配器、函數(shù)發(fā)生器等應(yīng)用中都有使用，隨著其應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴展，單片譯碼器已無法滿足多位數(shù)據(jù)信號的譯碼需求[2]，采用級聯(lián)方式可以有效擴展譯碼器的數(shù)據(jù)輸入位數(shù)，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(shè)計譯碼器的擴展效果，為譯碼器及其擴展提供了良好的學(xué)習(xí)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(dāng)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(tài)，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(shè)計變得復(fù)雜，利用74Ls138的輸入端和使能信號，采用級聯(lián)方式，可以對譯碼器進(jìn)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(dāng)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(lián)起來，分別接D0D1D2三個輸入信號實現(xiàn)片內(nèi)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(yīng)用范圍。

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

LabVIEW是基于虛擬儀器技術(shù)的圖形化應(yīng)用開發(fā)軟件[3]，在儀器控制、數(shù)據(jù)采集、信號分析、設(shè)計仿真、電子信息技術(shù)學(xué)習(xí)和實驗等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)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(huán)境，便于初學(xué)者學(xué)習(xí)和驗證結(jié)果。

3.1 單片74Ls138的仿真設(shè)計

程序框圖如圖4所示。S1、S2、S3由三個布爾控件輸入并經(jīng)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(jīng)邏輯或門就可得到相應(yīng)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(dāng)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(diào)用子VI來設(shè)計和驗證。圖6是1片主74Ls138，5片從74Ls138采用兩級級聯(lián)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(lián)擴展為6線—40線譯碼器的仿真前面板，當(dāng)S1=1、S2=S3=0時，輸入A5A4A3A2A1A0=010111時得到輸出Y23有效。

按級聯(lián)方式可以對譯碼器進(jìn)行無限的位擴展，經(jīng)過擴展后的譯碼器有了更大的應(yīng)用范圍，而利用LabVIEW仿真設(shè)計可以讓用戶把主要精力投入到電路的邏輯設(shè)計上[4]，不受硬件環(huán)境的限制，通過仿真運行隨時驗證結(jié)果、提高了設(shè)計效率、減少了設(shè)計成本。這種方法還可以實現(xiàn)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(shù)據(jù)采集、存儲、回放等功能，仿真出各種復(fù)雜的工程應(yīng)用，也為虛擬實驗室提供了有效的方法[5]。

4 結(jié)論（Conclusion）

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

參考文獻(xiàn)（References）

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

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

[3] 鄭對元.精通LabVIEW虛擬儀器程序設(shè)計[M].北京：清華大學(xué)出版社，2012.

[4] 蔣漪漣.基于LabVIEW電子信息類實驗教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2011，34（16）：152-154.

[5] 黃淑玲.計算機接口技術(shù)虛擬實驗室系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].現(xiàn)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(lǐng)域：虛擬儀器及應(yīng)用.

惠寶鋒（1977-），男，碩士，講師.研究領(lǐng)域：信息系統(tǒng)及軟件開發(fā).