Компьютерная схемотехника (стр. 13 из 32)
Рисунок 9.3
Если провести минимизацию по нулевым значениям функций F2, F1, получим минимальные КНФ:
F2 = B + C, F1 = C + A.(9.4)
В результирующие конъюнкции входят те переменные, которые в пределах накрытия не меняют своего значения (входят в прямой или инверсной форме). Переменные, которые находятся в столбцах и строках, не помеченных черточкой входят в прямой форме, а помеченные – в инверсной.
Принципиальная схема шифратора, реализующего эти уравнения, показана на рисунке 9.4.
Рисунок 9.4
В цифровой электронике существует много ИМС, выполняющих функцию шифратора, например, К555ИВ1. Ниже показаны ее функциональное обозначение (рисунок 9.5) и таблица истинности (таблица 9.3)
Рисунок 9.5
Кодируемый сигнал низкого уровня (логический 0) поступает на один из входов X0...Х7. На остальных входах должны быть сигналы высокого уровня (таблица 9.3).
Микросхема имеет управляющий (стробированый) вход V и два дополнительных выхода: Р – разрешение переноса и G – запрет переноса. Активными сигналами на этих выходах являются логические единицы. Сигналы на входе V разрешают работу ИМС в режиме кодирования (V=0) или запрещают работу (V=1). В случае запрета (V=1) на всех выходах устанавливаются напряжения высокого уровня независимо от сигналов на входах. Сигнал запрета переноса (Р=0) появляется тогда, когда на всех информационных входах X0...Х7 будут сигналы высокого уровня (логические единицы). В этом случае появляется единица на выходе G.
Сигналы с выходов G и P используют для управления схемой, которая принимает сигналы с выходов шифратора.
Некоторые шифраторы основную функцию совмещают с возможностью введения приоритетов кодируемых сигналов. Микросхема К555ИВ1 (рисунок 9.5) обладает такой возможностью. Функция приоритета реализуется следующим образом. В ИМС допускается одновременное поступление активных сигналов (логических нулей) на несколько входов. Приоритетом обладает активный сигнал на входе с меньшим номером, и выходной двоичный код будет соответствовать этому выбранному сигналу. Например, при комбинациях входных сигналов 11110111, 00000111, 10100111, записанных в порядке принятом в таблице 9.3, результат будет один и тот же: на выходе будет сформирован код 011, поскольку приоритетом обладает нулевой сигнал на входе Х3.
Таблица 9.3
| X7 | X6 | X5 | X4 | X3 | X2 | X1 | X0 | F2 | F1 | F0 | G | P |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
9.1.2.1.2 Шифраторы двоично-десятичного кода
Шифраторы двоично-десятичного кода преобразуют входной десятичный (унитарный) код в двоично-десятичный (BCD)-код (код 8421). С выхода такого шифратора параллельно снимается группа двоичных сигналов, из которых каждые четыре (тетрада) отображают в двоичном коде десятичную цифру. Отличие четырехразрядного двоичного кода от четырехразрядного BCD-кода заключается в диапазоне изменения комбинаций выходного кода:в первом случае выходной код изменяется от 0000 до 1111, а во втором – от 0000 до 1001.
В одном байте (восьми битах) можно упаковать (уложить) две десятичные цифры в BCD-коде. Такой формат представления десятичных чисел называется упакованным.
На рисунке 9.6 приведено функциональное обозначение шифратора BCD-кода.
На вход системы поступают двоичные цифры от 0 до 9, которые отображаются на выходе одной тетрадой двоичного кода, принимающей значения от 0000 В до 1001 В.
Рисунок 9.6
9.1.2.1.3 Дешифраторы двоичного кода
Дешифратором (декодером) двоичного кода называют КЦУ, преобразующее входной двоичный код в десятичный (унитарный). Полный дешифратор с m входами имеет 2m выходов. Каждой комбинации входных сигналов соответствует активное значение только одного определенного выходного сигнала. Ниже показана таблица истинности (таблица 9.4) и условное обозначение (рисунок 9.7) трехвходового полного дешифратора с единичными активными значениями выходных сигналов F0...F7.
Рисунок 9.7
Дешифратор реализует восемь различных логических функций:
Таблица 9.4
| № набора | C | B | A | F0 | F1 | F2 | F3 | F4 | F5 | F6 | F7 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 2 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 3 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 4 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 5 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 6 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 7 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
Если входные переменные рассматривать как двоичную запись чисел, то логическая единица формируется на том выходе, номер которого соответствует десятичному эквиваленту входного двоичного числа.
Рассмотренный дешифратор (таблица 9.4) является преобразователем двоичного кода в унитарный (десятичный).
Приведенные булевы выражения функций F0...F7 можно реализовать на логических элементах в базисах И, ИЛИ, НЕ; И-НЕ или ИЛИ-НЕ, пользуясь методикой изложенной ранее.
В интегральном исполнении выпускаются различные структуры дешифраторов, в которых имеются 2, 3 или 4 входа. В одном корпусе может быть несколько дешифраторов.
Для увеличения функциональных возможностей устройств часто предусматривается использование нескольких дополнительных сигналов управления. В качестве примера на рисунке 9.8 дано изображение микросхемы К555ИД4, содержащей сдвоенный двухвходовый дешифратор с активными нулевыми выходными сигналами.
Рисунок 9.8
Выходные сигналы обоих дешифраторов зависят от комбинации входных сигналов А, В. Синхронизация процесса формирования выходных сигналов F0...F3для каждого дешифратора задается комбинациями управляющих сигналов V. Работу верхнего дешифратора разрешает комбинация V1=0, V2=1, а работу нижнего- V3=0, V4=0. Введение такого управления расширяет возможности микросхемы при построении более сложных устройств, например, дешифраторов с увеличенным числом входов и выходов.
На рисунке 9.9 показан пример включения двух микросхем К555ИД4 для реализации дешифратора четырехразрядного входного двоичного кода в выходной шестнадцатипозиционный унитарный (десятичный) код. Работу этого дешифратора поясняют таблицы 9.4.1 и 9.4.2.
Рисунок 9.9
| X3 | X2 | Рабочий дешифратор |
| 0 | 0 | Нижний ИМС DD1 |
| 0 | 1 | Верхний ИМС DD1 |
| 1 | 0 | Нижний ИМС DD2 |
| 1 | 1 | Верхний ИМС DD2 |
Таблица 9.4.2
| № набора | X3 | X2 | X1 | X0 | F0 | F1 | F2 | F3 | F4 | F5 | F6 | F7 | F8 | F9 | F10 | F11 | F12 | F13 | F14 | F15 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 2 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 3 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 4 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 5 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 6 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 7 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 8 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 9 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 10 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 11 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 12 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| 13 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 14 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 15 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
Дешифраторы могут быть неполными (имеющими число выходов Nвых<2m, где m– число входных переменных). Например, такие дешифраторы могут использоваться для преобразования двоично-десятичного кода в код, предназначенный для управления десятичным индикатором (дешифраторы 4х10). На рисунке 9.10 показано условное обозначение дешифратора 4х10 (например, микросхемы К555ИД1 или К564ИД1). Схема имеет активные единичные выходные сигналы.