Створення і дослідження дешифраторів (двійкового коду, двійководесяткового в позиційний) на основі логічних елементів

5.1 Мета роботи

Розробка схем дешифраторів, вивчення методів перетворення – розрядного двійкового коду в одиничний розподільний код , можливостей побудови дешифраторів більшої ємності на базі інтегрувальних мікросхем, які виконують функції дешифраторів меншої ємності.

5.2 Варіанти завдань

5.2.1 Дослідження і синтез повного дешифратора 4:16 на основі дешифраторів 3:8.

5.2.2 Дослідження і синтез повного дешифратора 4:16 на основі дешифраторів 2:4.

5.2.3 Дослідження і синтез повного дешифратора 4:16 на основі дешифраторів 3:8 та 2:4.

5.2.4 Дослідження і синтез повного дешифратора 5:32 на основі дешифраторів 4:16.

5.2.5 Дослідження і синтез повного дешифратора 5:32 на основі дешифраторів 4:16 та 3:8.

5.2.6 Дослідження і синтез повного дешифратора 5:32 на основі дешифраторів 4:16 3:8 та 2:4.

5.2.7 Дослідження і синтез повного дешифратора 5:32 на основі дешифраторів 4:16 та 3:8 для перетворення двійкового коду з перевіркою на парність в розподільний код.

5.2.8 Дослідження і синтез повного дешифратора 5:32 на основі дешифраторів 4:16 3:8 та 2:4 для перетворення двійкового коду з перевіркою на парність в розподільний код.

5.2.9 Дослідження і синтез повного дешифратора 5:32 на основі дешифраторів 4:16 та 3:8 для перетворення двійкового коду з перевіркою на непарність в розподільний код.

5.2.10 Дослідження і синтез повного дешифратора 5:32 на основі дешифраторів 4:16 3:8 та 2:4 для перетворення двійкового коду з перевіркою на непарність в розподільний код.

5.2.11 Дослідження і синтез повного дешифратора 5:32 на основі дешифраторів 4:16 та 3:8 для перетворення двійкового коду з постійною вагою, що дорівнює двом, в розподільний код.

5.2.12 Дослідження і синтез повного дешифратора 5:32 на основі дешифраторів 4:16 та 3:8 для перетворення двійкового коду з постійною вагою, що дорівнює трьом, в розподільний код.

5.2.13 Дослідження і синтез дешифраторів на основі логічних елементів

5.3 Основні теоретичні відомості

Дешифратор являє собоюкомбінаційну схему, яка перетворює – розрядний двійковий код в одиничний розподільний (позиційний) код . Кожній комбінації двійкового коду на вході дешифратора ( ) відповідає логічна тільки на одному із його виходів. Повний має входів та виходів, спрощене позначення . Більшість промислових має стробуючі входи . В цьому випадку поява вихідного сигналу відбувається тільки в ті моменти, коли на вході стробування є дозволяючий рівень.

Дешифратори як самостійні вироби мають обмежене число виходів: 4, 8 і 16. В випадку коли потрібне число виходів перевищує можливості однієї мікросхеми, здійснюють нарощування дешифраторів.

Синтез структур нарощуваних можна здійснити на основі послідовних декомпозицій заданої системи функції на більщ прості, які мають меншу кількість змінних.

Для синтезу дешифраторів заданої розрядності на основі дешифраторів меншої розрядності необхідно:

скласти таблицю істинності синтезованого дешифратора,

описати роботу дешифратора перемикальними функціями,

скласти таблицю істинності і написати реалізовані перемикальні функції синтезованого дешифратора у відповідності до перемикальних функцій.

Для побудови структури дешифратора на основі дешифраторів меншої розрядності потрібно провести розбиття множини вхідних комбінацій на неперетнені підмножини, в результаті чого в таблиці істинності будуть виділені повторювані групи.

При нарощуванні структури дешифраторів згідно з числом повторюваних груп молодших розрядів вибирається кількість дешифраторів меншої ємності.

Для побудови структури дешифратора 4:16 на основі трирозрядних дешифраторів 3:8 необхідно провести розбиття множини вхідних комбінацій на неперетнені множини та в результаті чого можна записати вихідні функції таблиці 5.1 у вигляді таблиці 5.2.

Таблиці 5.1 Таблиця істинності синтезованого головного дешифратора 4:16

Входи					Виходи
0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1	0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1	0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1	0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1	1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1	0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Таблиця 5.2 Вираження перемикальних функцій синтезованого повного дешифратора 4:16 за допомогою перетнених підмножин множини вхідних комбінацій

			0 1
0 0 0 0 1 1 1 1	0 0 1 1 0 0 1 1	0 1 0 1 0 1 0 1	0 8 1 9 2 10 3 11 4 12 5 13 6 14 7 15

В таблицях 5.1 та 5.2 числами 0, 1, 2…15 позначені номери виходів синтезованого дешифратора, на яких спостерігається логічна при відповідній комбінації двійкових елементів . Число стовбчиків в таблиці 5.2 відповідає числу використовуваних дешифраторів 3:8, до входів яких під’єднані розряди .

Роботу повного дешифратора 4:16, синтезованого на основі дешифраторів 3:8, можна пояснити за допомогою таблиці 5.3 та перемикальних функцій

…………………

(5.1)

…………………

(5.2)

…………………

…………………

(5.3)

Де – номери виходів відповідно дешифраторів 3:8 та та синтезованого повного дешифратора 4:16, на яких появляється логічна при подачі на їх входи певної комбінації двійкового коду.

Таблиця 5.3 Таблиця істинності синтезованого повного дешифратора 4:16 на основі дешифратора 3:8

Вхідний двійковий код і відповідаючі йому номери виходів з логічною дешифраторів.		Номери виходів синтезованого дешифратора
0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 2 0 1 1 1 3 1 0 0 1 4 1 0 1 1 5 1 1 0 1 6 1 1 1 1 7	Не працює	0 1 2 3 4 5 6 7
Не працює	0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 2 0 1 1 1 3 1 0 0 1 4 1 0 1 1 5 1 1 0 1 6 1 1 1 1 7	9 10 11 12 13 14 15 16

Варіанти принципових схем синтезованого повного дешифратора 4:16 на основі дешифраторів 3:8 (схема з використанням двокоординатного стробування та двокаскадна схема) приведені на рисунку 5.1 та 5.2.

Рисунок 5.1 Принципова схема синтезованого повного дешифратора 4:16 на основі дешифратора 3:8 з використанням двокоординатного стробування

Рисунок 5.2 Принципова двокаскадна схема синтезованого повного дешифратора 4:16 на основі дешифраторів 3:8

Розглянемо приклад повного дешифратора 4:16, який реалізує систему перемикальних функцій:

(5.4)

Де – елементи вхідного коду, – вихідні сигнали, індекси яких відповідають номерам виходів , – двокоординатний стробуючий вхід.

Синтезований дешифратор повинен мати 4 інформаційні входи і 16 виходів з номерами від 0 до 15.

Система перемикальних функцій записується більш компактно у вигляді таблиці. Так системі рівнянь (5.4) відповідає таблиця 5.1.

В ній –номер виходу, на якому спостерігається логічна при подачі на вхід двійкового коду з елементами .

В залежності від способу ввімкнення мікросхема може бути використана як два дешифратора 2:4 або один дешифратор 3:8. При роботі з нею треба пам’ятати, що стробуючі вхідні сигнали та вихідні є інверсними.

5.4 Порядок виконання робіт циклу

5.4.1 Ознайомитися із описом лабораторної роботи, теоретичними відомостями.

5.4.2 Одержати у викладача технічне завдання, у відповідності із яким скласти таблицю істинності синтезованого дешифратора.

5.4.3 Обгрунтувати та просинтезувати структуру дешифратора.

5.4.4 Використовуючи засоби автоматизованого проектування MAX+II: створити графічний проект, скомпілювати та провести функціональне моделювання дешифратора.

5.5 Контрольні питання

5.5.1 Перетворення, які виконуються дешифраторами.

5.5.2 Число виходів повного дешифратора.

5.5.3 Системи перемикальних функцій, які реалізуються дешифраторами різної розрядності.

5.5.4 Таблиця істинності синтезованих дешифраторів.

5.5.5 Принцип нарощування структури дешифраторів.

Лабораторна робота №6