Глава 5. комбинаторни функционални единици

5 1. транскодерите, енкодер, декодер

възли комбинация тип характеризира един кореспонденция допустими комбинации на изходните сигнали на сигнали вход към и независимо от последователността на тяхното преминаване. За да се конструира комбинацията на функционалния блок да се определят всички множеството код (думи) и съответен набор от изходни кодове пМ или система от уравнения, описващи зависимостта на всеки битов изход код независими входящи променливи. Комбинационни схеми са конструирани или въз основа на логически елементи, или въз основа на памет само за четене (ROM), в която се съхранява таблица за превръщане входни думи за извеждане К комбинаторни функционални единици включват кодови преобразуватели (специален случай, които са кодиращи и декодиращи устройства), мултиплексори, демултиплексори, номера на срязване на устройства комбинаторни суматори, цифрови компаратори и др.

Транскодерите са предназначени за пренасяне от една презентация в друга.

Например, при въвеждане на информация в компютъра трябва да конвертирате десетични числа в двоични и извличането на информацията за indikayury или печатащо устройство - двоични или BCD кодове в кодовете за контрол на характер генератор, LED или zhidkokriaallicheskimi дисплей панела, печат механизъм.

Отправната точка за изграждане на кода на конвертор е таблица, кореспонденция, в която е записано потен набор от входни и изходни думи, съответстващи abor. Ако входните и изходните думите са записани двоични символи, sishez код конвертор намалява до намирането за всяка категория изходящия цикъл Булева функция установява връзка към входа на заустване naborachya бинарни променливи на. Намирането на такава връзка и минимизиране булева експресия се осъществява с помощта на карта Karnaugh (Veitch диаграми). В последния етап получената функция се превръща форма, подходяща за прилагане в дадена (избрано) всеки елемент.

Таблица. 5.1 са най-често в цифров вериги двоични кодове [36]. В кодове за обозначаване 8121, 7421, 5421, 2421 Unknown тегло знак след десетичната двоичен един съответната малко.

Грей код е образуван чрез последователност от двоични числа, в която всеки две съседни числа (първият и последният номер също се счита съседен) се различават само по един бит. В кода на Johnson преход към следващия пореден номер се извършва чрез замяна 0 до 1, като се започне от правото, и след инсталацията във всички цифри 1 - подмяна на 1 до 0.

Кодовете, използвани в устройства за извършване на аритметични операции събиране и изваждане на двоични кодирани десетични числа.

Да предположим, че искаме да изградим двоичен код конвертор 421-битовия код на Грей. Пишем масата за картографиране (таблица 5.2.).

Всеки битов изход от кода е независима от набора от функции, вход, който е необходимо да се намери и да сведе до минимум.

За да направите това, използвайте картата Karnaugh, писане в стойността на карта на клетката за всеки от наборите:

Съответно, идентични изрази (5.1) - (5,3) mozhcho получат различни варианти на преобразувателя (фиг, Ь, с.).

Изборът на най-доброто олицетворение произвежда разработчикът ръководи от технически съображения.

По подобен начин, като се използва същата таблица. 5.2, можете да извърши обратно greobrazovanie Грей код в кода 421:

Фиг. 5.2 показва един от възможните варианти на код конвертор Грей в двоичен код 421.

номера визуализация BCD често proizgoditsya чрез semisegmsn gpyh панели на базата на течни кристали или светодиоди (фиг. 5.3, а), широко използвани в електронен часовници и калкулатори т. D. Ако сегментите са означени с букви, както е показано на фиг. , Тогава таблица. 5.3. установява съответствието между двоичен и десетичен номер за показване на необходимия набор от десетични числа на сегменти.

Сегмент от кодови набори се определя и 8421, както следва:

По същия начин, ние получаваме булева експресията на другите сегменти:

Схема код конвертор 8421 кода на дисплей седем сегмент, изпълняван на елементите, показани на фиг. 5.4.

Частен случай е код конвертор енкодер - устройство, което осигурява издаването на определен дял в отговор на възбуждане на един от входовете. Енкодери са широко използвани за преобразуване на десетични цифри и букви от азбуката в двоичен код, когато въвеждане на информация в компютър и други цифрови устройства.

Вземем примера на строителството на енкодер за конвертиране на десетични цифри в кода съгласно таблица 8421. 5.4. Входните данни са бинарни променливи, които се формират чрез натискане на съответните бутони на входно устройство.

Променливите са независими и ни позволяват да се изгради комбинации за въвеждане, но ако наложено ограничение за забрана натискане на два или повече ключове, а след това от 1042 остава 11 валидни входни комбинации. Спазването на тази граница код за достъп се нарича код "1" или единен. Таблица. 5.4 натиснат ключови съответства на "yugicheskaya 1 ', аз не се натисне -" логика 0 ". Първите две входни комбинации произвеждат една и съща двоичен код 0000. Разликата между тях се състои в това, че чрез натискане на "0" ключ, както и в другия вход на номера, устройството трябва да бъде оформен вход екип и запомняне на следващата цифра след десетичната точка.

Както се вижда от таблица. 5.4, ​​двоична променлива е настроен на "1", когато "1" се появява на входа или на входа, или, или, или. За всички други комбинации от вход т. Е. По отношение на алгебра на логиката

По същия начин, пишете на други изходи:

В съответствие с raveistvchchn (5.4) енкодер може да се прилага в NOR основа (фиг. 5.5, а, б) или в основата (фиг. 5 5, с, д).

Тези енкодери се превръщат "от 1" до двоично число. Често ли ограничение за броя на натиснатите клавиши не е приемливо и искате да се изгради една енкодер, така че тя, докато натискате няколко клавиша само да отговорят на най-високопоставените (или по-млади) такива. Конвертори на този вид код, наречен приоритет енкодер. Те осъзнават, кодов превръщането на кода в 8421.

В таблица кореспонденция за приоритет енкодер, където входната променлива с максималния брой има най-висок приоритет (таб. 5.5), стойностите на входните променливи от правото на диагонала на "1", не следва да определят изхода код.

Приоритет енкодер може да бъде изградена на базата на прост енкодер конвертор според изрази (5.4) код "1 от 10" в кода 8421, ако предварително се трансформира входен код «х 10" за означаване на инвертора променливи "1 от 10" чрез.

Входна променлива има най-висок приоритет, така че не зависи от други входни променливи. Всеки друг изход променлива е настроен на "1", ако условието, че никой от "старши" вход 9 не се намира "логическа 1", т. Е.

Веригата (фиг. 5.6) осъществява трансформация (5.5). Предимството му е равномерно разпространение забавянето на всички входове и сигнални недостатък - необходимостта от множество входове и NOR вериги.

Ако не строги изисквания по отношение на скорост, например за въвеждане на клавиатура, код на предавателя "10" в "1 10" може да се извърши чрез итеративен принцип (фиг. 5.7) [91]. В тази схема, за забрана сигнал приоритет се разпространява от години, за да по-млад, въведен през последователно свързани елементи или така в цялата дължина на конвертиране код "1 от 10" се определя от настройката на изход, забавянето при която максимално.

За приоритетните верига енкодер изходи достатъчно конвертор «Х 10" в "1 на 10", присъединени към съответните входове "1 от 10" код конвертор на кода 8421.

Обратната трансформация на двоичен код номер "1" изпълнява кодови преобразуватели, наречени декодери. Повечето декодери са широко използвани в информация изходни устройства на компютри и други цифрови устройства към външни устройства за изображения и документи, буквено-цифрова информация. За това е необходимо да се даде сигнал на един от, например, катоди или газоразрядни индикаторните елементи символи проби печат апарат

Синтез декодер структура, като всеки друг предавател код започва с влизане съвпадение на входните и изходните кодове на таблицата. Да предположим, че искате да конвертирате двоичен код 21 в кода "1: 4" Тогава Таблицата може ет.6 пищи, но определя изходните стойности за всички входни комбинации. Какво следва за всяка функция на изхода направи Karnaugh карта и да го сведе до минимум изразяване. В този пример, е безсмислено, тъй като всяка функция Karnaugh карта съдържа само един "1", така че съответното minterm е минимална форма. След това въз основа на масата. 5.6 пиши:

Изразяване (5.6) uozhio въведени в база елемент (фиг основа или NOR (Фигура 08 Май в)

Ако броят на входове и изходи брой "са свързани с декодера. изходите са определени за всички набори от двоичен и декодер, наречени пълен [97] В случай на непълно декодер. Пример частично декодер - двоичен код конвертор 8421 в код "1 10" в съответствие с таблица. 5.7.

Тъй като 6 от 16 възможни комбинации на входните не са определени, че е възможно да произволно допълнително определяне Karnaugh карта да се намали броят на изходните функции на декодера. Например, функцията може да се опрости формата:

По същия начин опростени функции. Като се има предвид, че функцията не се опрости това, което лесно може да ги направи изграждане на картата Karnaugh, ние най-накрая пиша функции логически, които трябва да изпълняват синтезира десетичен декодер:

Съответният знак декодера се осъществява въз основа на логически ИЛИ-НЕ елементи (фиг. 5.9). Имайте предвид, че в случай минимизиран декодер не е позволено да предоставят входните кодове 8421 не са включени в таблицата. 5.7.

Например, ако входа на декодер на фиг. 5.9 представя кода 1011, а след това в същото време на двата изхода са настроени "логика 1". Така, ако вход декодер може да се достави от всяка комбинация и не се позволява едновременното възбуждане на повече от един от изходите си, опростяване на схема описан метод е неприемливо и всеки от изходните функции се определя комплект от входни променливи. частичен декодер кука (. Като пример на Фигура 5.10 показва вариант на елементите) "допълнителни" входни комбинации не възбуждат всяко едно от неговите изходи:

В горните схеми са линейни вида декодери и те се характеризират с един етап дешифриране-битови входни кодове използване -vhodovyh логически елементи.

Линейни декодери осигуряват преобразуване код с минимално забавяне и да се използват в повечето високоскоростни цифрови схеми. Въпреки това, тъй като малко код увеличава входни бързо зарежда на всеки един от входовете и на броя на сградите, за да изпълни декодер IC. Линейната структура обикновено се използва за изграждане с декодери.

Ако броят на входа, а след това да се намали броят декодери IC кожуси извършва многостепенна схема.

Първата стъпка на пирамидалния декодер е най-простият линейно с броя на изхода декодер (вж. Фиг. 5.8, б). Всеки следващ етап, контролирано с допълнителен вход променлива, позволява да се удвои броят на изхода и poluchng и т.н., т.е.. Е. -step пълно пирамидалния декодер има множество изходи, и (ако е линеен пирамидална и декодери са еднакви).

Като илюстрация, за изграждане на пълна пирамида декодер за случай (фиг. 5.11). Времето за размножаване на сигнала по време на пирамидалния декодер к-големи, отколкото в линейна. Друг недостатък на тези декодери е неравномерно натоварване входове, което увеличава с увеличаване на броя на етапи.

Необходимата от два входа и порти (или NOR) за прилагане на -step изходи пирамидални декодер за инвертори стойност се определя като се има предвид връзката

и на практика се удвои с добавка на следващия етап. (. Фигура 5.12) с едновременно използване на елементи или NOR пластове етапи върху тях желания номер на две входни врати наполовина:

Фигура (вж. Оригинала.)

Фигура и Таблица 5.8. (Вж. Оригинала.)

Таблица 5.8. (Продължение)

НЕ променлив стъпки върху тях необходимия брой две входни врати се намалява наполовина (Фигура 5.12.):

Ако броят на входа пълни декодери tselesooboyzno но изградят структура матрица. С четен брой на редове и колони на матрицата и матрицата е равен на изхода на порти получава квадрат. За нечетни входни променливи са разделени на. И в двата случая за избор на редове и колони (фиг. 5.13), в които възли са свързани с две входни врати се използват линейни или пирамидални декодери. Този тип декодери се наричат ​​правоъгълна.

По този начин, декодерът съдържа две правоъгълни етап независимо от размера и осигурява висока скорост. За изпълнение на декодер правоъгълна линеен декодер в своите първи stugepi необходимите елементи за още по странна елементи. Правоъгълната декодера на фиг. 5.13 изходи са обърнати, т.е. изобщо pyhodach но един решителен вход код uianavlnpayutsya "логика и само един изход - .." Logic 0 "Въз основа на комбинация от някои от най-декодери към изходи -vhodnogo енкодер може pomtroit източник конвертор в дадена. Това е достатъчно, за да се свържете правилно изходите на декодера с входовете на енкодер.

Таблица. 05 авг обобщава кодек параметри най-широко използваните IC серия. Фиг. 5.11 показва функционалността на терминала IC от таблица. 5.8.