译码器扩展及仿真实现

王咏宁　惠宝锋

摘 要：为了提高译码器的应用范围，采用级联方式可以对译码器进行灵活的位扩展，并以LabVIEW软件为主要开发工具，对译码器功能进行仿真，可以方便的进行虚拟设计、扩展及验证，大大提高了设计效率、降低成本、并为教学及实验提供了一种新的思路和方法。

关键词：译码器；级联扩展；LabVIEW；仿真

中图分类号：TP39-9 文献标识码：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）

在计算机系统中，常常需要将不同的地址信号通过一定的控制电路转换为对某一芯片的片选信号，这个控制电路称为译码电路，它所对应的逻辑部件就称为译码器[1]。译码器是数字电子技术应用中最常用的组合逻辑器件，在存储器、I/O端口、数据分配器、函数发生器等应用中都有使用，随着其应用领域的不断扩展，单片译码器已无法满足多位数据信号的译码需求[2]，采用级联方式可以有效扩展译码器的数据输入位数，从而扩大译码器的使用范围，利用LabVIEW虚拟仪器软件可高效直观仿真设计译码器的扩展效果，为译码器及其扩展提供了良好的学习及验证平台。

2 译码器的扩展（The expansion of the decoder）

译码器种类很多，这里仅以常用的74Ls138译码器为例，74Ls138是带有扩展功能的集成3线—8线译码器，图1为74Ls138译码器的引脚功能图，S1、S2、S3为译码器的三个使能输入端，当S1=1，S2=S3=0时，译码器允许工作（Enable），否则禁止（Disable），A1、A2、A3为译码器的三条输入线，不同的输入组合决定了输出端Y0—Y7的状态，其中只一个输出有效，其功能表如图2所示。

采用单片74Ls138只有三个输入端，实际使用中需要将多出的高位输入信号通过一定的逻辑门电路生成所需的使能信号，这使得电路设计变得复杂，利用74Ls138的输入端和使能信号，采用级联方式，可以对译码器进行简捷灵活的位扩展。图3为两片74Ls138扩展为4线—16线的原理图，第四个输入信号D3分别接到1#S2S3和2#S1，当D3=0时1#片有效，D3=1时2#有效，将1#和2#74Ls138的输入端A0A1A2并联起来，分别接D0D1D2三个输入信号实现片内译码，同理采用多片74Ls138可以扩展出更多位的译码器来，从而有效的扩展其应用范围。

3 译码器及其扩展的仿真实现（Decoder of extended and simulation）

LabVIEW是基于虚拟仪器技术的图形化应用开发软件[3]，在仪器控制、数据采集、信号分析、设计仿真、电子信息技术学习和实验等领域都有广泛的应用，利用LabVIEW可形象生动的模拟仿真出译码器的功能，不需要真实的硬件环境，便于初学者学习和验证结果。

3.1 单片74Ls138的仿真设计

程序框图如图4所示。S1、S2、S3由三个布尔控件输入并经逻辑运算后接到74Ls138的条件框中控制其工作，输入端A0、A1、A2由三个布尔控件输入不同的值，按其特性方程经逻辑或门就可得到相应的输出信号。如图5所示为74Ls138输出前面板，图中S1=1、S2=S3=0，74Ls138正常工作，当输出A2A1A0=011时，Y3输出有效。

3.2 多片74Ls138的扩展仿真

将单片74Ls138的程序保存为子VI，在扩展时可直接调用子VI来设计和验证。图6是1片主74Ls138，5片从74Ls138采用两级级联方式扩展为6线-40线的仿真程序框图，输入信号A0—A5中，低三位A0A1A2接从片A0A1A2，高三位A3A4A5接主片A0A1A2来生成选片信号，主片的每个输出Y0—Y7都可作为选片信号连接到一个从片的使能控制端，两级最多可接8个从片，扩展成6线—64线的译码器。图7为6片级联扩展为6线—40线译码器的仿真前面板，当S1=1、S2=S3=0时，输入A5A4A3A2A1A0=010111时得到输出Y23有效。

按级联方式可以对译码器进行无限的位扩展，经过扩展后的译码器有了更大的应用范围，而利用LabVIEW仿真设计可以让用户把主要精力投入到电路的逻辑设计上[4]，不受硬件环境的限制，通过仿真运行随时验证结果、提高了设计效率、减少了设计成本。这种方法还可以实现对其他芯片的仿真，将各个芯片的仿真程序都可建成一个子VI，通过LabVIEW的接口、数据采集、存储、回放等功能，仿真出各种复杂的工程应用，也为虚拟实验室提供了有效的方法[5]。

4 结论（Conclusion）

采用级联方式可以有效扩展译码器的位数，从而扩展其应用范围，利用LabVIEW对译码器进行仿真，并进行扩展仿真可以有效提高设计效率，减小工作量和成本，并及时进行验证，可进一步应用到教学及实验中，为教学及仿真实验提供了平台。

参考文献（References）

[1] 冯博琴，吴宁.微机计算机原理与接口技术[M].北京：清华大学出版社，2013.

[2] 白雷杰.编码器、译码器位的扩展及应用[J].现代电子技术，2009，304（17）：181-184.

[3] 郑对元.精通LabVIEW虚拟仪器程序设计[M].北京：清华大学出版社，2012.

[4] 蒋漪涟.基于LabVIEW电子信息类实验教学系统的设计与实现[J].现代电子技术，2011，34（16）：152-154.

[5] 黄淑玲.计算机接口技术虚拟实验室系统设计与实现[J].现代计算机，2009，301（2）：180-182.

作者简介：

王咏宁（1971-），男，硕士，讲师.研究领域：虚拟仪器及应用.

惠宝锋（1977-），男，硕士，讲师.研究领域：信息系统及软件开发.