数字电子技术基础（六）：译码器、数据选择器

译码器：将输入的二进制代码译成对应的高低电平信号或者其它代码。是编码的反操作，通常编码和译码是相依的。

在嵌入式中，译码器的一个功能是节约IO口，可以用很少的IO来输出更多的状态。

常用的译码器有 二进制译码器、二-十进制译码器和显示译码器三类。

1、二进制译码器

二进制译码器的输入是一组二进制代码，输出是一组与输入对应的高低电平。
二进制译码器一般对应普通编码器

二进制译码器中，最广为人知的就是3—8译码器了，和8—3编码器对应。
下面举一个经典3-8译码器74HC138

从表中可以看出，74HC138和优先编码器74HC148有共通之处，也有控制信号，S1,S2’和S3’。
只有当S1= 1，S2’ + S3’ = 0时，译码器才正常工作。否则译码器锁住，输出全为高电平。

2、二-十进制译码器

二-十进制译码器的功能是将输入的十进制BCD码译成10个高低电平输出信号。

BCD码是用四位二进制来描述10进制，即从二进制0000到1001对应十进制数0到9，从1010开始就算是BCD伪码。
下面列出经典二-十进制译码器74HC42的真值表


可以看到，0000到1001被翻译成只有一位低电平的高低电平序列。
该译码器也有default功能，所有输入的伪码都翻译成1111111111，没有任何一个低电平，这时候接收到1111111111的主机就可以知道输入的BCD码错误，从而定位错误来源。

3、显示译码器

显示译码器常用于7段（或者8段，8段有小数点）字符显示器，也就是所说的数码管。

半导体数码管的每段都是一个二极管，数码管分为共阴极和共阳极。

上图可知
左图为共阳极，即所有二极管的正极都接到VCC上，当abcdefg和dp为低电平时，二极管点亮。

右图为共阴极，即所有二极管的负极都接到GND上，当abcdefg和dp为高电平时，二极管点亮。

其实，这两种都可以，但是，一般来说，如果不考虑功耗的话，我们选用共阳极。
因为共阴极的二极管想要点亮，需要IO输出高电平，但是在很多芯片的输出端电压普遍不高（为了降低芯片功耗），二极管的驱动电压较低，显示不够亮。
而共阳极数码管，因为阳极接VCC（5V或者3.3V），驱动能力大，显示更亮。

显示译码器有多种型号，下面就列出BCD-7段显示译码器的真值表

在这个表中，10到15显示的乱码，但是在大多数数码管设计中，10到15显示输出都会设置为A到F，具体显示什么，可以自己决定。

4、数据选择器

数据选择器的作用是：当外部输入多个信号时，我们从中选出某一个。

下面以最小的2选1多路选择器来介绍。

如图，有a、b两个输入，一个选择输入s，一个输出。
假设当s = 1时，选择a输出；s = 0时，选择b输出。
则 y的表达式为 y = s * a + s’ * b （*表示与，+表示或）

Verilog代码

y = (s && a ) || ( (!s) && b)

可以用多个2选1多路选择器扩展为4选1，8选1等，写出真值表就可以得到了。