Преобразователи кодов. В цифровой технике применяются различные виды кодирования информации. Так, при выполнении операций в ЭВМ обычно применяют несколько разновидностей двоичного кода (прямой, обратный, дополнительный, двоично-десятичный и т.д.). При передаче информации по линиям связи удобнее использовать другие виды кодов, позволяющие, например, уменьшать вероятность появления ошибки или даже исправлять ее в дальнейшем. Примерами таких кодов являются коды, построенные по принципу 2 из 5 (в которых из пяти символов два всегда имеют единичное значение), коды с проверкой четности или нечетности, коды Хемминга.

В связи с этим всегда стоит задача преобразования информации из одного кода в другой. Эту задачу на аппаратном уровне решают комбинационные устройства — преобразователи кодов.

Преобразователем кода называется комбинационное устройство, предназначенное для изменения вида кодирования информации.

Как и всякое комбинационное устройство, преобразователь кода характеризуется таблицей истинности, ставящей в соответствие кодам, подаваемым на вход, коды, снимаемые с выхода устройства. Следует заметить, что в этой таблице в общем случае число разрядов входного и выходного кодов может не совпадать.Главное — она должна давать однозначное соответствие различных кодов.

Данная таблица является основанием для синтеза логической структуры конкретного преобразователя кодов. Условное графическое изображение преобразователей кодов на принципиальных электрических схемах:

Условное графическое изображение преобразователя кода

В качестве примера преобразователя кодов, выпускаемых в виде ИС, можно привести схемы, обеспечивающие преобразование информации из двоичного в двоично-десятичный код. Частным случаем преобразователей кода являются шифраторы и дешифраторы.

Шифраторы и дешифраторы. Шифратором, или кодером называется комбинационное логическое устройство для преобразования чисел из десятичной системы счисления в двоичную. Входам шифратора последовательно присваиваются значения десятичных чисел, поэтому подача активного логического сигнала на один из входов воспринимается шифратором как подача соответствующего десятичного числа. Этот сигнал преобразуется на выходе шифратора в двоичный код. Согласно сказанному, если шифратор имеет n выходов, число его входов должно быть не более чем 2ⁿ. Шифратор, имеющий 2ⁿ входов и n выходов, называетсяполным. Если число входов шифратора меньше 2ⁿ, он называется неполным.

Рассмотрим работу шифратора на примере преобразователя десятичных чисел от 0 до 9 в двоично-десятичный код. Таблица истинности, соответствующая этому случаю, имеет вид

Так как число входов данного устройства меньше 2ⁿ = 16, имеем неполный шифратор. Используя таблицу дляQ₃, Q₂, Q₁ и Q₀, можно записать следующие выражения:

Полученная система ФАЛ характеризует работу шифратора. Логическая схема устройства, соответствующая системе приведена на рисунке ниже.

Логическая схема шифратора десятичных чисел

Нетрудно заметить, что в шифраторе рассматриваемого типа сигнал, подаваемый на вход х_о, не используется. Поэтому отсутствие сигнала на любом из входов х_о, ... , х₁ трактуется схемой как наличие на входе нулевого сигнала.

Основное применение шифратора в цифровых системах — это введение первичной информации с клавиатуры. При нажатии любой клавиши на соответствующий вход шифратора подается сигнал лог. 1, который и преобразуется на выходе в двоично-десятичный код. Вариант устройства ввода информации показан на рисунке ниже.

Устройство ввода информации с клавиатуры

Дешифратором, или декодером называется комбинационное логическое устройство для преобразования чисел из двоичной системы счисления в десятичную. Согласно определению дешифратор относится к классу преобразователей кодов. Здесь также понимается, что каждому входному двоичному числу ставится в соответствие сигнал, формируемый на определенном выходе устройства. Таким образом,

дешифратор выполняет операцию, обратную шифратору.

Если число адресных входов дешифратора n связана с числом его выходов m соотношением m = 2ⁿ, то дешифратор называют полным. В противном случае, т.е. если m < 2ⁿ, дешифратор называют неполным.

Поведение дешифратора описывается таблицей истинности, аналогичной таблице истинности шифратора (см.табл. выше), только в ней входные и выходные сигналы меняются местами. В соответствии с данной таблицей, так как выходной сигнал равен 1 только на одном единственном наборе входных переменных, т.е. для одной конституенты единицы, алгоритм работы дешифратора описывается системой уравнений вида

и так далее, где Q_i — значение логической переменной на i-м входе устройства.

В общем виде эта система имеет вид

x_i = ( Q₃Q₂Q₁Q₀ ) i

где x_i — сигнал на i-м выходе дешифратора; (Q₃Q₂Q₁Q₀) i — конституента единицы, соответствующая двоичному коду i-й десятичной цифры.

Нетрудно заметить, что ФАЛ дешифратора

отличается от ФАЛ мультиплексора

только наличием в последней дополнительного множителя, соответствующего значению сигнала на информационном входе D. Поэтому при D = 1 демультиплексор функционирует как дешифратор. Обратное преобразование дешифратора в демультиплексор требует введения вспомогательных ЛЭ 2И, выполняющих операцию логического умножения между общим сигналом информационного входа D и соответствующим логическим произведением адресных сигналов (Q₃Q₂Q₁Q₀). Схема построенного таким образом демультиплексора приведена на рисунке ниже, а.