格雷碼屬于可靠性編碼，是一種錯(cuò)誤最小化的編碼方式。因?yàn)椋m然自然二進(jìn)制碼可以直接由數(shù)/模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，但在某些情況，例如從十進(jìn)制的3轉(zhuǎn)換為4時(shí)二進(jìn)制碼的每一位都要變，能使數(shù)字電路產(chǎn)生很大的尖峰電流脈沖。而格雷碼則沒(méi)有這一缺點(diǎn)，它在相鄰位間轉(zhuǎn)換時(shí)，只有一位產(chǎn)生變化。它大大地減少了由一個(gè)狀態(tài)到下一個(gè)狀態(tài)時(shí)邏輯的混淆。由于這種編碼相鄰的兩個(gè)碼組之間只有一位不同，因而在用于方向的轉(zhuǎn)角位移量－數(shù)字量的轉(zhuǎn)換中，當(dāng)方向的轉(zhuǎn)角位移量發(fā)生微小變化（而可能引起數(shù)字量發(fā)生變化時(shí)，格雷碼僅改變一位，這樣與其它編碼同時(shí)改變兩位或多位的情況相比更為可靠，即可減少出錯(cuò)的可能性。

格雷碼是一種絕對(duì)編碼方式，典型格雷碼是一種具有反射特性和循環(huán)特性的單步自補(bǔ)碼，它的循環(huán)、單步特性消除了隨機(jī)取數(shù)時(shí)出現(xiàn)重大誤差的可能，它的反射、自補(bǔ)特性使得求反非常方便。

由于格雷碼是一種變權(quán)碼，每一位碼沒(méi)有固定的大小，很難直接進(jìn)行比較大小和算術(shù)運(yùn)算，也不能直接轉(zhuǎn)換成液位信號(hào)，要經(jīng)過(guò)一次碼變換，變成自然二進(jìn)制碼，再由上位機(jī)讀取。

典型格雷碼是一種采用絕對(duì)編碼方式的準(zhǔn)權(quán)碼，其權(quán)的絕對(duì)值為2^i-1（設(shè)最低位i=1）。

格雷碼的十進(jìn)制數(shù)奇偶性與其碼字中1的個(gè)數(shù)的奇偶性相同。

8421碼轉(zhuǎn)格雷碼

LIBRARY IEEE;

USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;

ENTITY B2G IS

GENERIC（n:INTEGER ：=4）;

PORT（

norm ： IN STD_LOGIC_VECTOR（n-1 DOWNTO 0）;

grey ： OUT STD_LOGIC_VECTOR（n-1 DOWNTO 0）

）;

END B2G;

ARCHITECTURE behave OF B2G IS

SIGNAL temp_normal ： STD_LOGIC_VECTOR（n-1 DOWNTO 0）;

SIGNAL temp_grey ： STD_LOGIC_VECTOR（n-1 DOWNTO 0）;

BEGIN

PROCESS（norm）

BEGIN

temp_normal 《= norm;

temp_grey（n-1） 《= temp_normal（n-1）

FOR i IN n-2 DOWNTO 0 LOOP

temp_grey（i） 《= temp_normal（i+1） xor temp_normal（i）;

END LOOP;

grey 《= temp_grey;

END PROCESS;

END behave;

數(shù)碼管顯示器

LIBRARY IEEE;

USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

ENTITY seg7_1 IS

PORT（

A:IN STD_LOGIC_VECTOR（3 DOWNTO 0）;

B:OUT STD_LOGIC_VECTOR（6 DOWNTO 0）

）;

END seg7_1

ARCHITECTURE seg7_1 _arch OF seg7_1 IS

BEGIN

PROCESS（A）

BEGIN

CASE A IS

WHEN“0000”=》B《=“1111110”; --0

WHEN“0001”=》B《=“0110000”; --1

WHEN“0010”=》B《=“1101101”; --2

WHEN“0011”=》B《=“1111001”;--3

WHEN“0100”=》B《=“0110011”;--4

WHEN“0101”=》B《=“1011011”;--5

WHEN“0110”=》B《=“1011111”; --6

WHEN“0111”=》B《=“1110000”; --7

WHEN“1000”=》B《=“1111111”; --8

WHEN“1001”=》B《=“1111011”; --9

WHEN OTHERS =》B《=“0000000”;

END CASE;

END PROCESS;

END;

四人多數(shù)表決器

LIBRARY IEEE;

USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

ENTITY biaojueqi IS

PORT（

A3，A2，A1，A0:IN STD_LOGIC;

Y ：OUT STD_LOGIC）;

END biaojueqi;

ARCHITECTURE behave OF biaojueqi IS

SIGNAL comb ：STD_LOGIC_VECTOR（3 DOWNTO 0）;

signal d： STD_LOGIC_VECTOR（15 DOWNTO 0）;

BEGIN

comb《=A3&A2&A1&A0;

PROCESS（comb）

BEGIN

CASE comb IS

WHEN“0111”=》Y《=’1’;

WHEN“1011”=》Y《=’1’;

WHEN“1101”=》Y《=’1’;

WHEN“1110”=》Y《=’1’;

WHEN“1111”=》Y《=’1’;

WHEN OTHERS =》Y《=‘0’;

END CASE;

END PROCESS;

END behave;

格雷碼轉(zhuǎn)和8421碼的相互轉(zhuǎn)換

用與非門(mén)74LS00和異或門(mén)74LS86設(shè)計(jì)一可逆的4位碼變換器 設(shè)計(jì)要求：在控制信號(hào)C=1時(shí)，將8421碼轉(zhuǎn)換為格雷碼；C=0時(shí)，將格雷碼轉(zhuǎn)換為8421碼；寫(xiě)出設(shè)計(jì)步驟，列出碼變換關(guān)系真值表并畫(huà)出邏輯圖，并用multisim進(jìn)行仿真

解：根據(jù)組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法設(shè)輸入變量分別為A，B，C，D輸出變量分別為Y3，Y2，Y1，Y0;高電平用“1”表示，低電平用“0”表示。 （1）列出真值表

當(dāng)C=1時(shí)將8421碼轉(zhuǎn)換為格雷碼

當(dāng)C=0時(shí)將格雷碼轉(zhuǎn)換為8421碼

（2）根據(jù)真值表寫(xiě)出邏輯函數(shù)表達(dá)式并化簡(jiǎn)

（3）根據(jù)化簡(jiǎn)后的邏輯函數(shù)表達(dá)式設(shè)計(jì)出實(shí)現(xiàn)該邏輯功能的數(shù)字邏輯電路