Логічні елементи, що застосовуються в електронно-обчислювальній техніці (стр. 3 из 6)
Як видно з схем і діаграм (рисунки 11-13), лічильники можуть виконувати функції подільників частоти, тобто приладів, що формують з імпульсної послідовності з частотою fвх імпульсну послідовність, на виході останнього тригера, з частотою fвих, в К разів меншу за вхідну. При такому використанні лічильників немає необхідності знати, яке число в ньому записане в поточний момент, тому подільники в деяких випадках можуть бути значно простіші за лічильники. Наприклад, мікросхема К555ИЕ1 - це подільник на 10, а К555ИЕ8 - подільник із змінним коефіцієнтом ділення К=64/n, де n=1....63.
Крім розглянутих лічильників, що підсумовують, широко застосовують реверсивні лічильники на мікросхемах К555ИЕ6, К555ИЕ7, у яких в залежності від режиму роботи вміст лічильника або збільшується на одиницю (режим додавання), або зменшується на одиницю (режим віднімання) після приходу чергового лічильного імпульсу.
Мікросхема К555ИЕ1 (рисунок 14) - подільник на 10. Установка її тригерів в 0 здійснюється одночасною подачею високого рівня на входи 1 і 2 (елемент І). Лічильні імпульси подають на вхід 8 або 9 (при цьому на іншому вході повинен бути високий рівень), або водночас на обидва входи (елемент і).
Рисунок 14 - Подільник частоти
У склад мікросхеми К555ИЕ2 (рисунок 15) входять тригер з лічильним входом (вхід С1) і подільник на 5 (вхід С2). При з‘єднанні виходу лічильного тригера із входом С2 утвориться двійково-десятковий лічильник (діаграма його роботи аналогічна діаграмі на рисунку 13). Підрахунок відбувається по зрізу імпульсу. Лічильник має входи установки в 0 (R0 з логікою І) і входи установки в 9 (R9 з логікою І).
Рисунок 15 - Двійково-десятковий лічильник
В мікросхему К555ИЕ4 (рисунок 16) входять лічильний тригер і подільник на 6.
Рисунок 16 - Лічильник на мікросхемі К555ИЕ4 та часова діаграма його роботи
Мікросхеми К555ИЕ6 і К555ИЕ7 - реверсивні лічильники з попереднім записом; перший із них - двійково-десятковий, другий - чотирирозрядний двійковий. Установка їх в 0 відбувається при високому рівні на вході R. В лічильник можна записати число, двійковий код якого поданий на входи D1-D4 (в К555ИЕ6 від 0 до 9, в К555ИЕ7 від 0 до 15). Для цього на вхід S необхідно подати низький рівень (на входах С1 і С2 - високий рівень, на вході R - низький). Рахування почнеться із записаного числа по імпульсах низького рівня, що подаються на вхід С1 (в режимі додавання) або С2 (в режимі віднімання). інформація на виході змінюється по фронту лічильного імпульсу. При цьому на другому лічильному вході і вході S повинен бути високий рівень, на вході R - низький, а стан входів D байдужий. Водночас з кожним десятим (шістнадцятим) на вході С1 імпульсом на виході Р1 з'являється вихідний імпульс, який його повторює, що може подаватися на вхід наступного лічильника. В режимі віднімання водночас з кожним імпульсом на вході С2, що переводить лічильник в стан 9 (15), на виході Р2 з'являється вихідний імпульс. Часова діаграма роботи лічильника наведена на рис. 18. На діаграмі в режимі паралельного запису (S=0) було записане число 6 (високий рівень на входах D2 і D3).
Рисунок 17 - Реверсивний лічильник
Для правильної роботи цих і всіх інших лічильників, виконаних за КМОН- технологією (серії К164, К176, К564, К561), необхідно після ввімкнення живлення (або після зниження напруги джерела живлення до 3 В) встановлювати їх у вихідний нульовий стан подачею імпульсу високого рівня на вхід R. В протилежному випадку лічильники можуть працювати із випадковими коефіцієнтами перерахування. імпульс скиду після ввімкнення живлення може подаватися автоматично, якщо ввести часозадаюче RC-коло та інвертор (рисунок 19).
Рисунок 18 - Часова діаграма роботи лічильників К555ИЕ6, К555ИЕ7
Рисунок 19 - Схема скиду лічильника в 0
Мікросхеми К176ИЕЗ і К176ИЕ4 (рисунок 1.20) є лічильниками за модулем 6 і 10 з дешифратором, працюючим на семисегментний індикатор. Їхні корпуси однакові, тільки на місці виходу 2 і 6 (виводи 3 і 2) лічильника К176ИЕЗ у десяткового лічильника К176ИЕ4 вихід 4 і 10. Лічильні імпульси подаються на вхід Т. Напруга на виході може бути як в прямому (при С=0), так і в зворотному (при С=1) коді, що дозволяє під’єднати до лічильника індикатори із спільним катодом або спільним анодом. Лічильники можна використовувати спільно з рідиннокристалічними індикаторами. У цьому випадку на вхід С подають меандр з частотою f>50 Гц. При послідовному з‘єднанні лічильників сигнал знімається з виходу 6 (К176ИЕЗ) або 10 (К176ИЕ4).
Рисунок 20 - Лічильник за модулем 6 (10) з дешифратором та часові діаграми його роботи
5 ПЕРЕТВОРЮВАЧІ КОДІВ
Перетворювачі кодів служать для переведення однієї форми числа в іншу. ¯х вхідні і вихідні змінні однозначно зв'язані між собою. Цей зв'язок можна задати таблицями перемикань або логічними функціями. Розглянемо найбільш розповсюджені в практиці види перетворювачів кодів. Шифратор (кодер) перетворює сигнал в n-розрядний двійковий код. Найбільше застосування він знаходить в приладах введення інформації (пультах управління) для перетворення десяткових чисел в двійкову систему числення. Припустимо, на пульті десять клавіш з гравіюванням від 0 до 9. При натиску будь-якої з них на вхід шифратора подається одиничний сигнал (Х0-Х9). На виході шифратора повинен з'явитися двійковий код (Yl, Y2, ...) цього десяткового числа. Як видно з таблиці перемикань (таблиця 3), в цьому випадку потрібен перетворювач з десятьма входами і чотирма виходами.
Таблиця 3 - Таблиця перемикань шифратора
| Десяткове число | Двійковий код | Десяткове число | Двійковий код | ||||||
| Y8 | Y4 | Y2 | Y1 | Y8 | Y4 | Y2 | Y1 | ||
| 0 1 2 3 4 | 0 0 0 0 0 | 0 0 0 0 1 | 0 0 1 1 0 | 0 1 0 1 0 | 5 6 7 8 9 | 0 0 0 1 1 | 1 1 1 0 0 | 0 1 1 0 0 | 1 0 1 0 1 |
На виході Y1 одиниця з'являється при натиску будь-якої непарної клавіші X1, ХЗ, Х5, Х7, Х9, тобто Y1=X1 
X3 X5 X7 X9. Отже, для шифратора знадобляться чотири елементи АБО: п’ятивходовий, два чотиривходових і двовходовий (рисунок 21). Y2=X2 X3 X6 X7; Y4=X4 X5 X6 X7; Y8=X8 X9. Отже, для шифратора знадобляться чотири елементи АБО: п’ятивходовий, два чотиривходових і двовходовий (рисунок 21).
Рисунок 21 - Схема шифратора на елементах АБО і його умовне графічне позначення
Дешифратор (декодер) перетворює код, що надходить на його входи, в сигнал тільки на одному з його виходів. Дешифратори широко застосовуються в приладах управління, в системах цифрової індикації з газорозрядними індикаторами, для побудови розподільників імпульсів по різних колах тощо.
Умовне позначення дешифратора на мікросхемі К555ИД1 з десятьма виходами для дешифрування одного розряду двійково-десяткового коду 8421 і частина його принципової схеми наведені на рисунку 22. Будь-якому вхідному двійковому коду відповідає низький рівень тільки на одному виході, а на всіх інших зберігається високий рівень.
Рисунок 22 - Дешифратор на мікросхемі К555ИД1: а) умовне графічне позначення; б) принципова схема
Дешифратори входять в усі серії мікросхем ТТЛ і КМОН. Наприклад, дешифратор К555ИД4 (два дешифратори в корпусі, рисунок 23, б) перетворює двійковий код в код «1 з 4», К555ИД1 і К176ИД1 в код «1 з 10», К555ИДЗ (рисунок 23, а) - в код «1 з 16».
Рисунок 23 - Приклади дешифраторів
Дешифратор на мікросхемі К555ИД1 призначений для роботи з декадними газорозрядними індикаторами. Його вихід під’єднують безпосередньо до катодів (які мають форму десяткових цифр) газорозрядного індикатора, анод якого через резистор під’єднаний до джерела живлення напругою 200-250 В. Вихідні сигнали цієї мікросхеми відрізняються від ТТЛ рівня і тому для під’єднання до неї інших мікросхем потрібно застосовувати додаткові прилади узгодження.
Мікросхема К555ИД4 складається з двох дешифраторів на 4 з об'єднаними адресними входами (виводи 3 і 13) і роздільними входами стробування. Стробуванням називається виділення сигналу в певний момент часу. У даному випадку - це поява вихідного сигналу в моменти, коли на входах стробування є сигнал дозволу. Якщо на обох входах А1 і А2 будуть низькі рівні, то на виході верхнього за схемою дешифратора, номер якого відповідає еквіваленту вхідного коду, буде також низький рівень. Для нижнього (за схемою) дешифратора необхідно виконання умов: А3=1 і А4=0.