用74LS148芯片实现32线-5线优先编码器

1、引言

74LS148是8线-3线优先编码器芯片，它有8个输入信号端，3个输出信号端。同时还有选通输入端S、选通输出端YS和扩展端YEX。输入输出信号以及S、YS、YEX的有效电平都是低电平。在同时有多个输入信号时，仅对优先权最高的信号进行编码。其实可以利用S、YS和YEX端用四块74LS148芯片组成32线-5线优先编码器。

2、8线-3线优先编码器74LS148

74LS148是一个8线-3线优先编码器电路芯片，其逻辑图如图1所示。从图1可看出：它的输入和输出有效电平都是低电平。虚线框以内是编码器电路。门G1、G2和G3构成的附加控制电路，是为了扩展电路的功能和增加使用的灵活性。其中S为选通输入端，当S=0时，编码器才能正常工作，才能编码。S=1时，所有的输出端均被封锁在高电平，编码器不能对输入信号进行编码，编码器不工作。

从图1可写出输出的逻辑式：

图1  8线-3线优先编码器74LS148的逻辑图

表1  74LS148的功能表

从表1中不难看出，在S=0电路正常工作状态下，允许I0～I7当中同时有几个输入端为低电平，即有编码输入信号。I7的优先权最高，I0的优先权最低。当I7=0时，无论其他输入端有无输入信号（表中以X表示），输出端只给出I7的编码，即Y2Y1Y0=000（因为Y2、Y1、Y0的有效电平是低电平，所以I7=0时，Y2Y1Y0是000）。

当I7=1、I6=0时，无论其余输入端有无输入信号，只对I6编码，输出为Y2Y1Y0=001。其余的输入状态依次类推。这样可得到74LS148优先编码器对某一个输入低电平信号进行编码的简化真值表如表2所示。

在表2中，例如I1=0时，Y2Y1Y0=110。是表示I7～I2都为1，无输入信号时，I1=0有输入信号。I0不管它是1还是0，即不管它有无输入信号，此时，对I1进行编码，输出为Y2Y1Y0=110。

表2  简化真值表

表3  32线-5线优先编码器的简化真值表

3、如何扩展74LS148的电路功能

例：试画出用四块8线-3线优先编码器74LS148组成32线-5线优先编码器的逻辑图。允许附加必要的门电路。

解：设32线-5线优先编码器的输入为I0～I31，输入有效电平是低电平，其中I31的优先权最高，I0的优先权最低。输出为D4、D3、D2、D1、D0，输出有效电平是高电平。

假定：用到的四块74LS148芯片叫（1）号、（2）号、（3）号、（4）号芯片。

设：（4）号芯片的优先权最高，（1）号芯片的优先权最低。

每块74LS148芯片有8个输入端I0～I7，有3个输出端Y2、Y1、Y0。故：I0～I78个输入信号是（1）号芯片的输入信号，I8～I158个输入信号是（2）号芯片的输入信号，I16～I238个输入信号是（3）号芯片的输入信号，I24～I318个输入信号是（4）号芯片的输入信号。

根据题意可得此32线-5线优先编码器的简化真值表如表3所示。

3.1、D4、D3、D2、D1、D0分别与YEX、Y2、Y1、Y0之间的关系

每块芯片的扩展端YEX=0，即YEX=1时，表示这块芯片电路工作，且有编码信号输入。

（1）从表3可看到：D4=1时，对应（3）号芯片，（4）号芯片有信号输入。

故：D4=YEX4+YEX3=YEX4·YEX3（根据德·摩根定理而得）。

（2）从表3还可看到：D3=1时，对应（2）号芯片、（4）号芯片有信号输入。

故：D3=YEX4+YEX2=YEX4·YEX3

（3）从表3还可看到：D2=1时，对应每块芯片的后四种状态有信号输入。对单块芯片来说，后四种状态的输入信号是I4～I7。由表2可看到，输入信号I4～I7对应的输出Y2=0，即Y2=1。四块芯片只要有任何一块的Y2=1，则D2=1。

3.2、输入端S与选通输出端YS的连接

根据（4）号芯片优先权最高，只要（4）号芯片输入端有信号输入，就能对输入信号进行编码，故：（4）号芯片的选通输入端S始终要接低电平。根据（3）号芯片的优先权次之，它只有在（4）号芯片的所有输入端都没有输入低电平信号时，即（4）号芯片的选通输出端YS=0时，才能进行编码，故：（3）号芯片的S端应接到（4）号芯片的YS端。

同理：（2）号芯片的选通输入端S应接到（3）号芯片的选通输出端YS上。（1）号芯片的S端应接到（2）号芯片的YS上。

3.3、画逻辑图

根据上面得到的D4、D3、D2、D1、D0的逻辑表达式和芯片之间S与YS之间的连接，就可画出此32线-5线优先编码器的逻辑图如图2所示。

图2  32线-5线优先编码器的逻辑图

4、结束语

在使用74LS148芯片或扩展74LS148芯片的电路功能时，首先，一定要注意芯片的输入、输出端的冷端温度，需要采用10kΩ的精密电阻将其输出电流转换为电压信号后再送入A/D;A/D转换器的最后一路输入信号来自采样电阻R上的电压降（与电解电流成正比）。

4、测试结果及精度分析

采用所设计的测硫仪分别对试样1（标准含硫量为0.88%）和试样2（标准含硫量为4.24%）进行了10次测试，测试结果如表1和表2所示。

从表中可以看出，试样1测试结果的最大误差为0.02%，低于国家标准中规定的低硫煤（含硫量在1%以下）的误差容限（0.05%）;试样2测试结果的最大误差为0.05%，也低于国家标准中规定的高硫煤（含硫量在4%以上）的误差容限（0.2%）。

5、结束语

库仑法是一种常用的硫含量测量方法。在库仑法中，硫含量根据电解电量的积分来确定。对基于USB接口的测硫仪的结构和工作原理进行了介绍，重点分析了仪器的数据采集模块、电解电流控制模块和炉温控制模块，并对测量精度进行了分析。分析结果表明，仪器的测量精度达到了国家标准。