Дешифраторы
Для обратного преобразования двоичных чисел в небольшие по значению десятичные числа используются дешифраторы (называемые также декодерами). Входы дешифратора предназначаются для подачи двоичных чисел, выходы последовательно нумеруются десятичными числами. При подаче на входы двоичного числа появляется сигнал на одном определенном выходе, номер которого соответствует входному числу.
Дешифраторы имеют широкое применение. В частности, они используются в устройствах, печатающих на бумаге выводимые из цифрового устройства числа или текст. В таких устройствах двоичное число, поступая на вход дешифратора, вызывает появление сигнала на определенном его выходе. С помощью этого сигнала производится печать символа, соответствующего входному двоичному числу.
На рис. 6,а) приведено символическое изображение дешифратора. Символ DC образован из букв английского слова DECODER. Слева показаны входы, на которых отмечены весовые коэффициенты двоичного кода. Справа - выходы, пронумерованные десятичными числами, соответствующими отдельным комбинациям входного двоичного кода. На каждом выходе образуется уровень логической 1 при строго определенной комбинации входного кода.
Дешифратор может иметь парафазные входы (для подачи наряду с входными переменными их инверсий), как показано на рис. 6,б).
Рис. 6.
Живая (рабочая) микросхема дешифратора представлена на Рис. 7. Её можно найти в пакете Electronics Workbench в базе элементов Digital в разделе Dec/Demux под именем 4028
Рис. 7. Дешифратор "Один из десяти".
Здесь входы обозначены А0, А1, А2, А3; выходы – 00, 01, …, 09; питание микросхемы подается на выводы VSS (земля), VDD (+5 В).
Работа дешифратора на семисегментный индикатор
В лабораторной работе используем дешифратор для управления семисегметным индикатором (рис. 8,а):
Рис. 8.
а, б - семисегментный индикатор, в - схема управления, г - таблица соответствия.
Как видим из рис.8,б), для воспроизведения некоторых цифр используются одни и те же элементы (сегменты), то есть при различных комбинациях кода на входе (A, B, C, D) должен включаться один и тот же сегмент. Так, например, у цифр 0, 2, 6, 8 одним из общих является сегмент е.
Рассмотрим таблицу соответствия (Рис. 8,г), в которой выясним, при каких кодах должны включаться соответствующие сегменты.
Сегмент е (смотрим по вертикали в таблице на рис. 8,г) включается при кодах на входе (выделено в Таблице 2):
Таблица 2.
Десятичное число |
A B C D |
0 |
0 0 0 0 |
2 |
0 0 1 0 |
6 |
0 1 1 0 |
8 |
1 0 0 0 |
Для того, чтобы сегмент е включался только тогда, когда формируются числа "0", "2", "6", "8" и не включался в остальных случаях, необходимо создать функциональное устройство, выполняющее такой алгоритм:
е = A'CD'+B'C'D' .
Схемотехнически это будет выглядеть так (Рис. 9):
Рис. 9. Схема дешифратора для сегмента е.
Аналогично формируются дешифраторы для остальных сегментов. Каждый из дешифраторов имеет по четыре одинаковых входа (A, B, C, D) и один выход, подсоединенный к соответствующему сегменту индикатора. Таким образом, можно представить полный дешифратор (работающий на весь индикатор) в виде схемы:
Рис. 10. Дешифратор для семисегментного индикатора.
Объединив все дешифраторы, работающие на отдельные сегменты, получим блок дешифраторов (Рис. 11,а), выполняющий функцию, показанную на Рис. 8,в:
а) б)
Рис. 11.
Теперь, соединив схемы Рис. 11,а и 11,б, получим преобразователь двоичного кода в изображение десятичного числа (0, 1, 2, 3, ..., 9), соответствующего этому двоичному коду.