0 引 言
    隨著現(xiàn)代電子技術的發(fā)展，編碼器、譯碼器作為最基本的電子元器件之一，其應用領域越來越廣泛，例如光柵尺、旋轉編碼器、單片機的I／O等。同時，也正是其應用領域的不斷擴展，現(xiàn)有的編碼、譯碼芯片已遠遠不能滿足需求，現(xiàn)在需要的是多位數(shù)據(jù)信號的編碼、譯碼，為此，有必要對編碼器、譯碼器位的擴展做進一步研究。

1 編碼器位的擴展
    表1，圖1給出了74LS148的功能表和邏輯符號圖。

    由此不難看出，在EI=0電路正常工作狀態(tài)下，允許I0～I7當中同時有幾個輸入端為低電平，I7的優(yōu)先權最高，I0的優(yōu)先權最低。當I7=0時，無論其他輸入端有無輸入信號(表中以X表示)，輸出端只給出I7的編碼，當I7=1，I6=0時，無論其他輸入端有無輸入信號，只對I6編碼。其余的輸入狀態(tài)類同。

    由圖2可知，該編碼擴展電路的編碼功能主要還是由74LS148優(yōu)先編碼器來實現(xiàn)的，之所以編碼位數(shù)能夠擴展，是因為編碼器芯片的增加，但關鍵是如何準確地選擇要工作的芯片。也就是說，這8片芯片并非同時進行編碼，實際上每次對信號進行編碼時，有且只有其中的一個芯片在進行編碼工作，而其他的芯片則是處于禁止工作狀態(tài)，只要正確選擇要工作的編碼芯片，就可以正確地將信號進行編碼。例如，當編碼器7的輸入端(以I7為例)有輸入信號時，由于EI．H為低電平，編碼器7的選通輸入端有效，所以編碼器7的輸出端有編碼信號輸出，即Y2Y1Y0=000；同時編碼器7的選通輸出端E0．7將輸出高電平，GS．7輸出低電平，并且EO．7的一條支路接到編碼器6的選通輸入端，禁止編碼器6輸出，另一條支路接到或門T6的輸入端，使T6輸出高電平，然后T6的輸出又導致或門T5輸出高電平，依次下去，或門T4～T0的輸出都變成高電平，與之相應，編碼器5～編碼器0將被禁止工作，E0．H輸出為高電平。也就是說，只要編碼器7有編碼信號輸出，其他的編碼器將禁止編碼。與此同時，編碼器7的輸出端Y2，Y1，Y0及選通輸出端GS．7分別經(jīng)與門電路T7，T8，T9，T10，T11，T12，T13運算后，使得編碼擴展電路的輸出端A5A4A3A2A1A0=000000．E0.H=1，GS．H=0，從而形成對編碼器7輸入信號I7的整個編碼過程。再如，當編碼器6的輸入端(以I7為例)有輸入信號時(編碼器7無輸入信號，其他編碼器的輸入為任意)，雖然編碼器7的選通輸入端有效，但編碼器7的所有輸人端無輸入信號，故編碼器7的選通輸出端EO．7將輸出低電平，GS．6輸出高電平，于是導致編碼器6的選通輸入端有效，將對其I7輸入端信號進行編碼并輸出，則有編碼器6的輸出端Y2Y1Y0=000，編碼器6的選通輸出端EO．6將輸出高電平，GS．6輸出低電平，同時或門T0～T6的輸出都將變成高電平，編碼器0～編碼器5的輸入端無論輸入什么信號，都將無效，而最終輸出結果為A5A4A3A2A1A0=001000，E0．H=1，GS=0。即形成了對編碼器6的輸入端I7的編碼過程。其他狀態(tài)的編碼過程可依據(jù)編碼擴展電路圖自行分析。
    此外，該編碼擴展電路可等效成為一片74LS148編碼器芯片，即編碼擴展電路的輸入口——編碼器0～編碼器7的64個輸入口等效于74LS148的8個輸入口，編碼擴展電路的6個輸出口等效于74LS148的3個輸出口，編碼擴展電路的選通輸入端EI．H等效于74LS148的選通輸入端EI，編碼擴展電路的選通輸出端GS．H，E0．H等效于74LS148的選通輸出端GS，EO，如圖3所示。

2 譯碼器(74LS138)位的擴展
    表2，圖4給出74LS138譯碼器的功能表和邏輯符號圖。當S1=1，S2+S3=0時，譯碼器處于工作狀態(tài)；否則，譯碼器被禁止，所有的輸出端被封鎖為高電平，這3個控制端也叫“片選”輸入端。在此，也正是利用這些輸入端來擴展譯碼器位的。圖5給出是由9片74LS138譯碼器芯片組成的6線-64線譯碼電路。圖中譯碼器H的控制線S1．H，S2．H，S3．H是該譯碼擴展電路的總控制線。此外，該譯碼擴展電路的輸出端信號是以低平為有效信號的。下面就該譯碼擴展電路做一分析(在以下分析中令控制線S1．H=1，S2．H+S3．H=0)。

    假定譯碼擴展電路的輸入15141312I1I0=000000，首先I5，I4，I3引到譯碼器H的輸入端，由于S1．H=1，S2．H+S3．H=0，所以譯碼器H先進行譯碼，并使其輸出Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0=11111110，其輸出端Y0又引到譯碼器0的控制線S2，S3，從而使譯碼器0開始對其輸入端信號I2，I1，I0進行譯碼，并使其輸出Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0=11111110。另一方面，由于譯碼器H的其他輸出端Y7，Y6，Y5，Y4，Y3，Y2，Y1為高電平，導致譯碼器7，譯碼器6，…，譯碼器1都被禁止。到此為止，該譯碼擴展電路的譯碼工作完成，即當譯碼擴展電路的輸入端I5I4I3I2I1I0=000000時，譯碼器0的輸出端Y0有有效信號輸出。再假定譯碼擴展電路的輸入端I5I4I3I2I1i0=001000，那么譯碼器H輸出Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0=11111101，譯碼器1將被選中，并對其輸入信號進行譯碼，最終譯碼器1的輸出端Y0有有效信號輸出。依次分析下去可知，該譯碼擴展電路的輸入端I5I4I3I2I1I0從000000~111111的每一個信號，都將有惟一的有效輸出與之相對應。

    圖6是譯碼擴展電路與74LS138的等效簡圖，即譯碼擴展電路的6個輸人口等效于74LS138的3個輸入口，譯碼擴展電路的控制線S1．H，S2．H，S3．H等效于74LS138的控制線S1，S2，S3，譯碼擴展電路的輸出口——譯碼器0～譯碼器7的64個輸出口等效于74LS138的8個輸出口。

3 編碼、譯碼擴展電路的應用
    所謂編碼、譯碼位的擴展，其位不僅僅只是擴展到64位，即使再多位的擴展都是能實現(xiàn)的，只不過是多用幾片芯片而已。實際上往往會遇到這些問題，如可能會需要將編碼、譯碼的位擴展到72位、80位、88位、96位等，其處理方法相同。下面應用說明編碼、譯碼擴展電路在一些具體電子電路中的應用。
3．1 由編碼擴展電路組成的鍵盤接口
    在單片機應用系統(tǒng)中，鍵盤是人機交互的重要組成部分，用于向單片機應用系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)或控制信息。而傳統(tǒng)的鍵盤接口則主要是采用矩陣的結構，故占用的單片機I／O口較多，而且掃描程序又比較繁瑣。為了解決這些問題，將對另一種鍵盤接口結構做一分析，即由編碼擴展電路組成的鍵盤接口。圖7是由編碼擴展電路組成的鍵盤接口硬件電路，它只用了單片機的6個口就可采集到64個鍵盤輸入信號。而單片機對鍵盤信號的采集可采用程序掃描、定時掃描和中斷掃描三種方式。

3．2 由譯碼擴展電路組成的順序脈沖發(fā)生器
    圖8是由譯碼擴展電路組成的32位順序脈沖發(fā)生器的原理圖。74LS161與T觸發(fā)器組成了32位加法計數(shù)器，由Q，Q3，Q2，Q1，QO輸出。譯碼擴展電路用于對QQ3Q2Q1QO進行譯碼，從而在譯碼擴展電路的輸出端產(chǎn)生順序脈沖。此外，只有在S2．H，S3．H為低電平時，該電路才可正常工作。還有一點要注意的是，計數(shù)器74LS161的邊沿脈沖CP之所以要通過非門接到譯碼擴展電路的選通輸入端S1．H上，其目的是為了消除譯碼擴展電路中各個譯碼芯片因傳輸時間不一致而產(chǎn)生的競爭一冒險現(xiàn)象。

4 結 語
    無論是多么復雜的編碼、譯碼電路，其實都可以等效為簡單的編碼譯碼模型，從而使其設計思路簡單化。可以說，在實際應用中的某些復雜電子電路的設計，都可以通過這一模型來取代。