Лабораторная работа №2 шифраторы и дешифраторы

Для простого объяснения работы пары шифратора и дешифратора приведем такой пример.

Допустим, необходимо установить управление освещением из здания 1 в здании 2. Если в здании 2 нужно включить одну лампочку, достаточно протянуть только один провод управления (кроме "земляного")

1

21

Рис.1.

Для двух лампочек, управляемых независимо друг от друга, протянем уже два провода. Для пяти лампочек – пять проводов и т. д. Нужно отметить, что лампочки включаются не одновременно, а поочередно, то есть горит только одна из всех лампочек.

Включим знание цифровой техники: на передающей стороне (в здании1) установим шифратор – устройство, преобразующее десятичное число в двоичный код (Рис.2,а.), а на приемной стороне – дешифратор (Рис.2,б.) – устройство, преобразующее двоичный код в унитарный код. Унитарным называется двоичный код, содержащий одну и только одну единицу, например 00100000.

а б

Рис. 2.

Для объяснения сущности унитарного кода приведем пример работы клавишного переключателя (Рис. 3). Клавишный переключатель в данном случае работает так, что при утопленной любой одной клавише остальные клавиши выскакивают в верхнее положение. В первом случае (рис.3.а) код, описывающий положение переключателя – 010000, во втором (рис. 3.б) - 000010

а б

Рис.3

Теперь понятно, почему на выходе дешифратора будет включаться только одна лампочка.

В приведенном примере (Рис.2) видно, что с увеличением количества лампочек значительно уменьшается (относительно) количество проводов, связывающих оба здания.

Схема на Рис.2 не является рабочей, а представлена только для объяснения принципа работы рассматриваемых устройств – никакой дешифратор, выполненный на интегральной схеме, не способен включать лампочки (не хватит мощности).

Шифраторы

Шифратор (называемый также кодером) - устройство, осуществляющее преобразование десятичных чисел в двоичную систему счисления. Пусть в шифраторе имеется m входов, последовательно пронумерованных десятичными числами (0, 1, 2, 3, ... ..., m - 1), и n выходов. Подача сигнала на один из входов приводит к появлению на его выходах n-разрядного двоичного числа, соответствующего номеру возбужденного входа.

Очевидно, трудно строить шифраторы с очень большим числом входов m, поэтому они используются для преобразования в двоичную систему счисления относительно небольших десятичных чисел.

Шифраторы широко используются в разнообразных устройствах ввода информации в цифровые системы. Такие устройства могут снабжаться клавиатурой, каждая клавиша которой связана с определенным входом шифратора. При нажатии выбранной клавиши подается сигнал на определенный вход шифратора, и на его выходе возникает двоичное число, соответствующее выгравированному на клавише символу.

Рис. 4.

На рис. 4 приведено символическое изображение шифратора, преобразующего десятичные числа 0, 1, 2, ..., 9 в двоичную форму. Символ CD в обозначении устройства образован из букв, входящих в английское слово CODER. Слева показано 10 входов, обозначенных десятичными цифрами 0, 1, ..., 9. Справа показаны выходы шифратора: цифрами 1, 2, 4, 8 обозначены весовые коэффициенты двоичных разрядов, соответствующих отдельным выходам.

Из приведенной в качестве возможного примера таблицы истинности (табл. 1) следует, что переменная х1 на выходной шине 1 имеет уровень логической единицы, если возбуждается один из нечетных входов. Следовательно:

X1 = y1 + y3 + y5 + y7 + y9.

Аналогично для остальных выходов:

x2 = y2 + y3 + y6 +y7 ,

x4 = y4 + y5 + y6 + y7 ,

x8 = y8 + y9 .

Этой системе логических выражений соответствует схема на рис. 5,а), собранная на элементах ИЛИ. На рис. 5,б) изображена схема шифратора на элементах ИЛИ-НЕ; в этом случае мы получаем инверсные значения выходных сигналов.

При выполнении шифратора на элементах И-НЕ предусмотрена подача на входы инверсных значений, т. е. для получения на выходе двоичного представления некоторой десятичной цифры необходимо на соответствующий вход подать логический 0, а на остальные входы - логическую 1. Схема шифратора, выполненная на элементах И-НЕ, приведена на рис. 5,в).

а) б) в)

Рис.5.

Изложенным способом могут быть построены шифраторы, выполняющие преобразование десятичных чисел в двоичное представление с использованием любого двоичного кода.