遥控电动机的编码译码电路

图1是一个控制电动机正转、反转和停转的电路简图。按下A钮，则继电器J\(_{1}\)接通电源，J1吸合，其一组接点便可使电动机正转（图中未画出），接点j\(_{1}\)自保。按下B钮，则继电器J2接通电源，J\(_{2}\)吸合，其一组接点便可使电动机反转（图中亦未画出），接点j2自保。接点j′\(_{1}\)和j′2分别为继电器J\(_{1}\)和J2的一组常闭接点，J\(_{1}\)吸合时，j′1断开；J\(_{2}\)吸合时，J′2断开，这样就能使J\(_{1}\)、J2互锁，保证电动机正转时，电动机反转电路不会接通，反之亦然。按动C钮，不管电动机在正转还是反转，电动机都立即停转。

在生产实践中，操纵按钮的人往往离电动机很远，这就需要远距离控制。显然，在这种情况下，图1所示的控制电路就需要有四条导线从控制地点连到控制电路中的X\(_{1}\)、X2、X\(_{3}\)和X4四个端子（见图2）。能不能把连接导线的条数减少以节省导线呢？能！采用编码译码电路就能把四条导线减少到两条。

在图2所示的电路中，按钮A、B、C通过四条导线直接接通或断开控制电路的电源，也就是说，导线直接传送了控制功能。我们可以把这些控制功能（电动机正转、反转和停转）用两位二进制代码来表示。因为两位二进制代码共有四种组合状态，即00、01、10、 11，因此可以用其中三种组合状态代表这三种控制功能，这个过程就叫作编码，其编码见表1。显然，两位二进制代码，只用两条导线就能传送了。控制电路接收到代码后，再将其还原为控制功能，以控制电动机的动作，这个过程就叫作译码。下面我们来具体讨论编码译码电路的设计。

由控制功能可知，按钮A、B、C在同一时间内只能按下一个。若规定按下的状态为“1”。不按下的状态为“0”，则在同一时间内A、B、C只能有一个为“1”。根据这个原则可写出编码电路的真值表，见表 2。表2把控制功能、应该按下的按钮和代表这个按钮的代码都表示清楚了。例如，当需要电动机正转时，则按下A钮（A为 1），编码电路接到A钮按下的信号后，则产生用电位低高表示的一组编码0.1，于是这组编码便分头通过两条导线（Y、Z）传送到被控电路。

由表2可得出编码电路的逻辑表达式Y=A-BC--B-CZ=AB-C+A-B-C根据这两个逻辑表达式就可以画出编码电路的逻辑电路图。但上两式还可以化简，可采用卡诺图化简法（关于卡诺图化简法，请参阅本刊今年第三、四期），图 3a、b就是它们的卡诺图。其中A-BC-C、ABC-和ABC这四个最小项不会出现（因为没有这样的功能，即不能把两个或三个按钮同时按下），这样的最小项被称为“任意项”（也可以叫禁止项）。任意项在卡诺图上可以认为是1，也可以认为是0（参阅本刊今年第五期“八段荧光数码管译码电路的设计”一文），并用符号“X”表示。经卡诺图化简后（见图3a、b），得逻辑表达式为

把这两式用摩根定理加以变换，可得“与非”表达式

根据这两个式子画出的编码电路见图4。经编码后的远地控制开关仍用A、B、C来表示。按下A钮，就给与非门Z输入低电平，这个低电平在逻辑表达式中就用A-来表示。抬起A，就是给与非门Z输入高电平。当我们只按下A的时候出（B、 C均不按下），与非门Z输出高电平，用1表示；与非门Y输出低电平，用O表示。这时YZ两条线传输的就是一组代码0.1。按下B或C时的情况可依此类推。

在Y和Z导线上传送的二进制代码，到了控制电路以后，应将其还原成控制功能，也就是译码。根据这个原则可得出译码器的真值表，见表3，它正好与编码器的真值表相反。由表3可得译码电路的逻辑表达式（并转换成与非表达式）

根据这三个式子可以画出译码电路，见图4。其中A′、B′、C′为译码后所得到的控制信号，它们通过开关三极管去驱动继电器J\(_{A}\)、JB和J\(_{C}\)，这些继电器的接点就可控制电动机的动作，因而实际上是用它们代替了图1中接在控制电路部分的按钮A、B、C。

图4电路中的整体工作过程如下：当在控制地点按下开关A时，编码电路则输出一组代码0、1，这组代码经两条导线（Y和Z）传送到译码电路，经过译码电路的变换，A′则为高电位，于是晶体管BG\(_{A}\)导通，JA吸合，而B′、C′均为低电位，J\(_{B}\)、JC不吸合，因此这时电动机正转。同理，当按下B或C时，继电器J\(_{B}\)或JC吸合，电动机反转或停转（注意J\(_{C}\)要用常闭接点），这就达到了用两条导线代管四条导线的目的。

通过以上分析说明，某些连接导线较多的远距离控制电路，采用编码、译码方式可以节省大量导线。一般说来，n条导线可以起到2\(^{n}\)条导线的作用（因为n条导线可以得到2n组编码）。例如，当n＝ 4时，2\(^{n}\)＝24=16，这就是说，四条导线可以传送十六个信息，这在实际应用中是很有意义的。

最后需要说明，本文的目的在于介绍编码译码电路的应用及其设计方法，因此图4电路仅是原理图，实际应用时尚需考虑诸如直流供电电源、地线和长线传输时的阻抗匹配、抗干扰等细节。（杨廷善）