Логічні елементи, що застосовуються в електронно-обчислювальній техніці (стр. 4 из 6)

Дешифратор на мікросхемі К555ИДЗ має чотири входи для прийому чисел в коді 8421 і 16 виходів. Два входи стробування (для передачі сигналу на А1 і А2 необхідно подати низькі рівні) дозволяють об'єднати мікросхеми для одержання дешифраторів на 32 виходи (рисунок 24), 64 виходи (потрібно чотири мікросхеми).

Рисунок 24 - Дешифратор на 32 виходи

Перетворювач двійково-десяткового коду в код семисег-ментного індикатора. Числа на табло і пультах висвічуються, як правило, в десятковому коді. Для цього можна використати дешифратор на мікросхемі К555ИД1 разом з газорозрядним індикатором. Однак застосування таких індикаторів в практиці небажано через необхідність використання джерела живлення високої напруги (≈200 В). Зараз широке розповсюдження отримали так звані семисегментні світлодіодні і рідиннокристалічні індикатори, що працюють при тих же напругах, що і мікросхеми. В них індикація здійснюється за допомогою семи елементів (рисунок 25). Подаючи керуючу напругу на окремі елементи індикатора і викликаючи його світіння (світлодіодні індикатори) або змінюючи його забарвлення (рідиннокристалічні індикатори), можна отримати зображення десяткових цифр 0, 1, ..., 9. Деякі мікросхеми - перетворювачі коду 8421 в семисегментний показані на рисунок 26.

Рисунок 25 - Стилізоване зображення цифр в семисегментних індикаторах

Рисунок 26 - Перетворювачі двійково-десяткового коду в семисегментний

На мікросхеми серії К514 подають вхідні сигнали рівня ТТЛ. Сигнал С служить для гасіння індикації (напругою низького рівня). При нормальній роботі рівень сигналу С=1. Дешифратор на мікросхемі К514ИД1 працює зі світлодіодними індикаторами, які мають роздільні аноди, а на К514ИД2 - з роздільними катодами. Дешифратор К514ИД2 під’єднують до індикаторів через струмообмежувальні резистори (200 - 500 Ом), а перший має такі резистори у своєму корпусі.

Мікросхеми К176ИД2 і К176ИДЗ є перетворювачами коду з вхідним регістром пам'яті. Запис інформації в пам'ять відбувається по фронту тактового сигналу, що подається на вхід S (при цьому сигнал на вході К=0). Якщо сигнал К=1, дешифратор блокується. Вихідний код цих дешифраторів - прямий при М=0 і зворотний при М=1. Дешифратори призначені для роботи з рідиннокристалічними і люмінесцентними індикаторами. Вони можуть працювати і зі світлодіодними індикаторами при напрузі джерела живлення 9-12 В з зниженою яскравістю світіння (через обмеження струму до 2-3 мА).

В практциці проектування різних цифрових систем часто виникає ситуація, при якій на один вихід якого-небудь пристрою треба подавати сигнали від різних джерел інформації. Таку задачу виконують пристрої, які називаються мультиплексорами.

Мультиплексором називають пристрій, який здійснює підключення (комутацію) одного з N входів даних до одного виходу.

Умовне позначення мультиплексора з чотирма інформаційними входами і його принципова схема показані на рисунку 27. На вихід Q такого приладу передається логічний рівень того інформаційного входу D_i, номер якого i в двійковому коді заданий на адресних входах Аl, А2. Із принципової схеми випливає, що

.

Число інформаційних входів може бути збільшене, але при цьому доведеться збільшити і розрядність адреси.

В інтегральному виконанні випускаються мультиплексори на два входи (чотири елемента в одному корпусі), на чотири входи (два в одному корпусі), на вісім і шістнадцять входів (деякі з них показані на рисунку 28). Всі вони мають вхід дозволу вибірки V (напругою низького рівня). Мікросхема К561ЛС2 містить чотири елементи, кожний з яких реалізує функцію

. Для перетворення в двоканальний комутатор її доповнюють інвертором.

Мультиплексор в різних літературних джерелах має і інші назви: електронний комутатор, селектор. Схему мультиплексора називають селектором (від select - вибирати).

Рисунок 27 - Умовне позначення і принципова схема мультиплексора з чотирма інформаційними входами

Рисунок 28 - Умовні графічні позначення мультиплексорів

6 СУМАТОРИ

Суматор призначений для арифметичного додавання двох чисел. З принципу додавання багаторозрядних двійкових чисел випливає, що в кожному i-му розряді знаходиться сума трьох чисел за модулем два (доданки A_i, B_i і число перенесення, що надійшло з молодшого розряду P_i) і формується сигнал переносу в старший розряд P_i+1.

Для прикладу проаналізуємо таблицю істинності однорозрядного суматора (таблиця 4) і запишемо логічні вирази для вихідних величин

За цими функціями можна побудувати суматор на елементах і і АБО (рисунок 29). Умовне зображення однорозрядного суматора наведено на рисунку 30. Для додавання двох багаторозрядних двійкових чисел використовують багаторозрядні суматори, які є найпростішим видом послідовного з‘єднання однорозрядних суматорів (рисунок 31).

Таблиця 4 - Таблиця істинності однорозрядного суматора

Вхід			Вихід
Доданки		Перенесення	Сума	Перенесення
А	В	Рі	S	Pi+1
0 0 1 1 0 0 1 1	0 1 0 1 0 1 0 1	0 0 0 0 1 1 1 1	0 1 1 0 1 0 0 1	0 0 0 1 0 1 1 1

Рисунок 29 - Принципова схема однорозрядного суматора

Рисунок 30 - Умовне зображення однорозрядного суматора

Рисунок 31 - Схема багаторозрядного суматора

В схемах мікросхем є одно-, дво- та чотирирозрядні суматори, які можна об'єднати для одержання суматорів з будь-якою розрядністю. В серію К555, наприклад, входять три суматори: однорозрядний К555ИМ1, дворозрядний К555ИМ2 та чотирирозрядний К555ИМ3 (рис. 32).

Рисунок 32 - Приклади суматорів

ПРАКТИЧНА ЧАСТИНА

Завдання

57. Логічні елементи, що застосовуються в електронно-обчислювальній техніці. Написати програму, яка моделювала б роботу мультиплексора.

1 Обґрунтування розв’язку завдання

Мультиплексор передає сигнал з одного із інформаційних входів Di на єдиний вихід Q, причому номер цього входу рівний десятковому еквіваленту двійкового числа на адресних входах Ai. Вхід Е – вхід дозволу на роботу мультиплексора. Нижче наведемо таблицю істинності для мультиплексора з двома адресними входами.

A0	A1	E	Q
*	*	0	0
0	0	1	D0
0	1	1	D1
1	0	1	D2
1	1	1	D3

В залежності від кількості інформаційних входів, які комутуються на один вихід, напишемо програму, яка демонструвала б роботу мультиплексорів з 4, 8, 16-ма інформаційними входами (мультиплексори 4-1, 8-1, 16-1). Для кожного з них програма буде креслити таблицю істинності.

2 Граф-схема алгоритму

3 Вказівки користувачеві

Виконувана програма selector.exe проста у виконанні, невелика за розміром, невибаглива до системи. Вона демонструє роботу мультиплексора та малює таблицю істинності. Для її роботи необхідно, щоб у каталозі, де знаходиться програма, був присутній файл egavga.bgi - графічний драйвер. Після запуску треба вибрати тип мультиплексора, після чого, користуючись клавішами управління курсором, перебираючи кодові комбінації на адресні входи, можна спостерігати проходження сигналів з інформаційних входів на вихід.

Приклад роботи програми наведений в додатку.

4 Вказівки програмісту

Текст програми написаний мовою Turbo C++. У програмі використовуються функції графічної бібліотеки. Для заповнення таблиці істинності та подачі двійкових комбінацій на адресні входи мультиплексора були використані вкладені цикли від 0 до 1 із глибиною n, де n - кількість адресних входів. В залежності від цих комбінацій за допомогою оператора switch демонструється проходження сигналу із інформаційних входів.

ВИСНОВКИ

В даній курсовій роботі були розглянуті основні логічні елементи та вузли цифрових пристроїв, їх види, визначені основні функції і значення для електронно-обчислювальної техніки. Було доведено, що вони є невід’ємними складовими обчислювальних машин, так як жодна ЕОМ або цифровий прилад не можуть обійтися без них. Для демонстрації роботи одного із вузлів цифрових приладів (мультиплексора) було написано програму.