编码器和解码器

数据可以以二进制数的形式存储。根据可用的位数，存储的信息量会有所变化，但总是可以用较少的数据存储更多的信息。具有4位存储空间，例如，提供了2的可能性4= 16种可能的情况，而不是4种。二进制数据被称为密码.

代码转换指以位存储的数据和应用程序数据之间的转换，换句话说，就是将数据从一种形式转换为另一种形式。

很好例子是四位信息的转换，这四位信息在七段LED上点亮10个十进制数字(从0到9)。虽然四位(线)可以容纳多达16个数字，但不一定需要利用所有16个数字。七段LED有七个LED条，但不是所有的都必须打开。代码转换器接收要显示的数字的输入，并根据输入状态(对应于数字)确定必须点亮哪些条。

一般来说，N位的二进制代码可以代表2N独特的价值观，是一个组合电路，将N个输入的二进制信息转换为最多2个输入N不同的输出。在某种程度上，它从打包的数据中提取信息。

解码器是一种组合电路，这意味着它由各种门组成，这些门将输入代码携带的许多条件放在一起。图1描述了解码器的电路，它将BCD(二进制编码的十进制数)转换为十进制数。该电路适用于点亮10盏灯中的一盏灯或打开10扇门中的一扇门，例如，对应于每个数字。与10个开关和10条线路相比，仅用4条线路就能实现相同的功能。作为另一个例子，考虑从二进制数字转换成七段显示以照亮数字0到9的解码器，也就是说，照亮一位十进制数字。

图1BCD到十进制解码器电路。

解码器逻辑电路是基于写出每个输出元件的要求并简化所得的逻辑表达式来定义的。例如，解码器点亮七段显示器的要求如所示图2。对于每个一位数，显示屏上的某些部分必须点亮。这些线段被命名为a到g，如图所示。从0到9的所有数字都必须点亮。

表的研究图2显示了解码器电路的真值表。显示中的每个段(a到g)可以表示为四个输入的函数。卡诺图可以用来简化逻辑表达式。

图2BCD转七段显示真值表。

编码器

编码器的工作与解码器相反。它有两个N或更少的包含信息的输入，这些信息被转换成由N位输出来保存。

这最佳范例编码器是用来测量旋转轴的每分钟转数或找出轴在一次旋转中的角度位置的。第一个，叫做增量式编码器，可用于风速计，一种测量风速的设备。第二个，叫做绝对编码器，可以用在风向标上来检测风向。

编码器在工业和家用设备中有大量的应用。我们不详细讨论，只是简单研究一下的编码器部分第二类.

该编码器产生一个四位或五位二进制代码，可通过相同数量(4或5)的0和1值导线传输，然后可对其进行解码，以找到轴在360°内的角度位置。

测量的分辨率取决于使用四位还是五位(或其他)数字。数字(和导线)越多，读数越准确。对于四位数，每个读数对应360 ÷ 24 = 22.5。对于五位数，每个读数对应360 ÷ 25 = 11.25。

增量编码器:一种编码器(用于旋转轴),增加转数并确定轴在给定时间内的总位移。这与绝对编码器相反，绝对编码器仅在一周内确定轴的位移(和位置)。

风速表:测量风速的装置。

绝对编码器:确定轴或旋转体在其360°角位移中的角度位置，与增量编码器相对。

风向标:探测风向的仪器，由一个绕轴旋转的空气动力体组成，可以根据风向调整自己的方向。

编码器的物理部分由一个平圆盘组成，圆盘上画有四或五个轨迹。每个轨道被分成许多黑色和白色的片段，传感器可以检测一个片段是黑色还是白色，分别代表0和1。

段的排列使得盘的每个位置(在可能的分辨率内)可以由0和1的唯一组合来定义

图3显示了具有四个轨道的磁盘。显示了两种类型的段，一种称为二进制码另一个格雷码。对于这种类型的编码器，格雷码(使用与二进制数不同的代码)具有优势，使其在应用中更受欢迎。

格雷码相对于二进制码的优势在于，从一个数字移动到下一个数字只意味着一位的变化，而不会超过一位。这允许检测在数据读取和数字处理中发生的任何错误。 

图3轴编码器上的轨迹:(a)二进制代码和(b)格雷码。

为了更清楚地比较二进制代码和格雷码，包含黑白片段的轨道在中显示为直线(而不是圆形)图4和5.

图4轴编码器磁盘上二进制代码轨迹的表示。

图5轴编码器磁盘上格雷码轨迹的表示。

表1显示了二进制代码和格雷码之间的区别。