数字电路中显示译码器设计的分析与研究

3．1 根据显示结果确定输入变量
    显示译码器设计的重点、难点都是确定输入、输出变量及其个数。通过实践得知显示译码器输入变量要根据显示译码器输出结果的个数来确定。也就是说，无论显示译码器选用何种形式(文字、数字、符号)、何种方式(共阴极还是共阳极)的显示器，也不论其显示什么样的内容，只要它显示结果的个数相同(这两者都是要显示4个数字)，那么所设计译码器输入变量就一样，即输出结果N=4，4=22=2n，所以输入变量为n=2。
    如果要设计一个显示字母"E，L，H，F"的译码器，显然要输出显示的结果有4个，即N=4=22=2n，那么输入变量也是n=2。
    如果输出显示结果与输入之间不满足N=2n，如有一个电视节目"星光大道"每一关都能听到主持人说倒数五个数出结果，如果在观众齐声说5、4、3、2、1的同时，加上电子显示岂不更加科学、直观，因为输出结果有五个，N=5≠2n，在这个关系中输出变量N与输入变量n之间不满足N=2n，则具有非二进制的特点，按照组合逻辑电路输入、输出的对应关系，这个显示译码器输出结果N与输入变量n之间应该满足2n-1<N≤2n，即23-1<5≤23，所以输入变量为n=3。
    从上述分析得出，显示译码器输入变量的多少，取决于输出结果的多少，即输出结果的个数N与输入变量的位数n之间满足N=2n或2n-1<N≤2n，而与输出采用何种显示器没有关系，如表1，表2所示。

3．2 根据显示形式确定输出变量
    设计显示译码器在确定了输入变量后，就要根据功能要求设计输出变量。究竟需要几个输出变量呢? 经过反复研究得出其输出变量是由所选择显示器的种类来确定。比如要设计一个显示数字5，4，3，2，1，一个显示字母E，L，H，F的显示译码器，虽然两个显示结果的内容和个数都不相同，但是如果两种电路都选用七段数码管，那么两种译码电路输出变量的个数都是7个。如果显示字母E，L，H，F的电路，选择五笔划的显示器，那么它的输出变量就只有5个。

    可见显示译码器输出变量的个数，只取决于所选显示器的形式，至于是文字、符号、数码，还是分段、重叠、点阵显示器就是设计者要确定的，如果选分段显示E，L，H，F，那么译码器输出变量的个数就是显示器的分段数，而与输出显示的内容，以及显示结果的多少无关，如图2，图3所示。

3．3 根据显示方式确定变量状态
    确定了设计显示译码器的输入、输出变量，要准确地设计出真值表，还必须明确每个变量的状态和译码还原的对应关系，这决定着设计的全过程。
    对于输入变量可以把n位二进制代码组合值按递增或递减的顺序与输出结果N一一对应设计，如表1，表2所示。
    如果输入符合二进制的特点，只要将所有代码组合与输出确定出对应关系即可，若不符合二进制对应关系，就要将多余的输入组合进行约束，确保功能的实现。如：设计显示字母E，L，H，F的译码器，其输入的两位二进制代码有四种组合，分别是00，01，10，11，让其与输出显示结果E，L，H，F一一顺序(或逆序)对应译码还原即可，如表1所示。而设计显示数字5，4，3，2，1，输入是三位二进制代码，其组合分别是000，001，010，011，100，101，110，111，而输出结果显示只用五个组合，究竟选用哪五个组合，则由设计者自行确定，是选用前五个还是后五个，或选用二进制代码组合值与十进制数值相一致的五个组合，如表2所示。
    对于输出变量是高电平还是低电平有效，主要取决于采用的显示器是共阴极还是共阳极。如果输出选用共阴极显示器，输出就是高电平有效；如果设计输出低电平有效，就应该选用共阳极显示器。
    由此可见，对于输入、输出变量的状态和译码还原的对应关系，完全由设计者根据习惯和显示器的工作方式而定，这就为设计者提供了灵活、自主、创新设计和制作的平台及条件。

4 显示译码器的设计案例
4．1 设计一个用五笔划显示器显示字母E，L，H，F的显示译码器
    这是一个指定了显示形式(五笔划如图2所示)，并未限定其工作方式是共阴极还是共阳极的设计任务。按照设计步骤及上述分析，首先确定该设计电路有两个输入变量A，B，输入四个组合与输出四个显示字母相对应，五个输出变量，选共阳极显示器，故输出低电平有效。其次按功能要求列出相应的真值表，如表1所示。然后利用卡诺图化简得出表达式。从真值表中可知，这个设计电路输入采用的是正逻辑，输出是负逻辑，因此卡诺图化简得到的输出是反变量，如图4所示，其余输出化简相同。最后根据表达式画出逻辑图，这与其他设计相同，就不再赘述。