3.2. Шифраторы

Шифратором называют кодовый преобразователь, который имеет n входов и k выходов, и при подаче сигнала на один из входов (обязательно только на один) на выходах появляется двоичный код возбужденного входа. Очевидно, что число выходов и входов в полном шифраторе связано соотношением

(3.1)

Рассмотрим принцип построения шифратора на примере преобразования 8-разрядного единичного кода в двоичный код. Схема такого шифратора приве­дена на рис. 3.3 а, а его условное схематичное обозначение — на рис. 3.3 б. Если все входные сигналы имеют нулевое значение, то на выходе шифратора будем иметь нулевой код Y0=Y1 = Y2=0.

Младший выход, т. е. выход с весовым коэффициентом, равным 1, должен возбуждаться при входном сигнале на любом из нечетных входов, так как все нечетные номера в двоичном представлении содержат единицу в младшем разря­де. Следовательно, младший выход — это выход схемы ИЛИ, к входам которой подключены все входы с нечетными номерами.

АЛС340А

+5B

+5B

ij

К155ИД9

0 1 2 3 4

i/j

X/Y

00

Y_ij

0

1

2

3

4

5

6

X_k

01

03

10

1

13

30

2

i,j

31

4

33

40

8

43

60

61

63

а) б)

Рис.3.2. Устройство матричного индикатора формата 75 (а) и включение микросхемы К155ИД4 неполного дешифратора матричного индикатора (б)

Следующий выход имеет вес два. Он должен возбуждаться при подаче сигна­лов на входы с номерами 2, 3, 6, 7, т. е. с номерами, имеющими в двоичном представлении единицу во втором разряде. Таким образом, входы элемента ИЛИ должны быть подключены к входным сигналам, имеющим указанные номера.

X₀ X₁ X₂ X₃ X₄ X₅ X₆ X₇

1

Y₀

CD

1

2

3

4

X₁

1

2

3

4

5

6

7

1

2

4

X₂

X₃

X₄

X₅

X₆

X₇

Y₀

Y₁

Y₂

1

1

Y₁

Y₂

а) б)

Рис.3.3. Схема шифратора восьмиразрядного единичного кода (а) и его условное схематическое обозначение (б)

Старший разряд двоичного кода формируется из входных сигналов с номера­ми 4, 5, 6 и 7, т. е. из четырех старших разрядов единичного кода. Все рассмотрен­ные состояния Шифратора можно увидеть в таблице, приведенной на рис. 3.1 б.

Как следует из выполненного построения, при помощи шифратора можно сократить (сжать) информацию для передачи ее по меньшему числу линий связи, так как k<n. Обратное преобразование, т. е. восстановление информации в перво­начальном виде можно выполнить с помощью дешифратора. Очевидно, что максимальное Число входов шифратора не может превышать количество возмож­ных комбинаций выходных сигналов, т. е. необходимо выполнение условия n 2k (см. уравнение (3.1) для полного шифратора).

В цифровых системах с помощью шифраторов обеспечивается связь между различными устройствами посредством ограниченного числа линий связи. Так, например, в кнопочных пультах управления ввод числовых данных обычно вы­полняется в унитарном коде посредством нажатия одной из десяти кнопок, а ввод данных в микропроцессор выполняется в двоичном коде. Для преобразования кода кнопочного пульта в код микропроцессора также используется шифратор «из 10 в 4». Однако, поскольку четырехразрядный двоичный код имеет не 10, а 16 возможных комбинаций, такой шифратор будет неполным.

Состояние выходов шифратора, изображенного на рис. 3.3 а, приведено в табл. 15.1. Из этой таблицы следует, что для шифраторов должно выполняться условие x_i*x_j=0 при i j.

Если сигналы, поступающие на вход шифратора, являются независимыми, что бывает, например, при нажатии одновременно нескольких кнопок на кнопоч­ном пульте управления, то условие x_i*x_j=0 не выполняется. В этой случае каждому входу х, шифратора назначают свой приоритет. Обычно считают, что чем выше номер входа, тем выше его приоритет. В этом случае шифратор должен выдавать на выходе двоичный код числа i, если х_i= 1, а на все входы x_j имеющие больший приоритет, поданы нули. Такие шифраторы называются приоритетными, напри­мер, если на входе шифратора установлен код ОО11, то на выходе будет код 01.

В качестве примера рассмотрим функционирование приоритетного шифрато­ра К555ИВ1. Функционирование этого шифратора описывается табл. 3.2.

Условное схематическое изображение шифратора К555ИВ1 приведено на рис.3.4 a. Назначение сигналов на входе шифратора: Е — сигнал включения шифратора (0 — выключен, 1 — включен). Сигналы на выходе: G — сигнал, свидетельствующий о наличии хотя бы одного возбужденного входа х_i, при вклю­ченном состоянии шифратора (G=1 при х_i= 1, хотя бы для одного i при Е=1); ЕО— сигнал разрешения, свидетельствующий об отсутствии возбужденных вхо­дов x_i при включенном состоянии шифратора (ЕО=1 при Е=1 и х_i=0 для всех i). Таким образом, трехразрядный двоичный код можно считывать с выхода шифра­тора только при условии, что G=1. Выходной сигнал ЕО можно использовать при каскадном включении шифраторов. Схема расширенного шифратора на ИМС К555ИВ1 форматом 16x4 приведена на рис.3.4б.

Таблица 3.1
Состояния выходов шифратора 8х3
X7	X6	X5	X4	X3	X2	X1	X0	Y2	Y1	Y0
0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0
0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	1
0	0	0	0	0	1	0	0	0	1	0
0	0	0	0	1	0	0	0	0	1	1
0	0	0	1	0	0	0	0	1	0	0
0	0	1	0	0	0	0	0	1	0	1
0	1	0	0	0	0	0	0	1	1	0
1	0	0	0	0	0	0	0	1	1	1

Таблица 3.2
Состояния выходов шифратора 8х3
E	X7	X6	X5	X4	X3	X2	X1	X0	Y2	Y1	Y0	G	EO
0	x	x	x	x	x	x	x	x	0	0	0	0	0
1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1
1	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	1	0
1	0	0	0	0	0	0	1	x	0	0	1	1	0
1	0	0	0	0	0	1	x	x	0	1	0	1	0
1	0	0	0	0	1	x	x	x	0	1	1	1	0
1	0	0	0	1	x	x	x	x	1	0	0	1	0
1	0	0	1	x	x	x	x	x	1	0	1	1	0
1	0	1	x	x	x	x	x	x	1	1	0	1	0
1	1	x	x	x	x	x	x	x	1	1	1	1	0
Примечание: х=0 или 1.

В этой схеме наивысший при­оритет имеет вход X15. Первый шифратор (верхний по схеме) включается только в том случае, если не возбужден ни один вход второго (нижнего) шифратора. Сигнал G=1, если возбужден хотя бы один вход X₀...X₁₅.

Аналогично функционирует приоритетный шифратор К555ИВ2, отличитель­ной особенностью которого является наличие выходов с тремя состояниями, что облегчает каскадирование шифраторов.

1

0

0

1

2

Y₀

X₀

&

CD

0

7

E

0

X₀

Y₀

2

3

Y₁

Y₂

1

2

X₇

4

&

G

E₀

5

6

G

G

Y₁

7

E₀

E₀

X₇

E

E

Y₂

&

X₈

&

CD

0

7

E

0

1

G

2

G

X₁₅

E₀

Y₃

Рис.3.4. Условное схематичное изображение шифраторов К155ИВ1 (а) и расширенный шифратор форматом 164 (б)

Другой приоритетный шифратор К555ИВЗ имеет формат 104 и функционирует аналогично предыдущему.