1. Цель работы

1. Исследование работы схем, построенных на комбинационных элементах.

2. Применение мультиплексоров и демультиплексоров для уменьшения количества линий передачи данных.

2. Теоретическая часть

2.1. Дешифраторы

Дешифраторы относятся к комбинационным схемам, которые предназначены для преобразования двоичного или двоично-десятичного кода в позиционный. Общепринятое условное обозначение двоичного дешифратора показано на рисунке 7.1.

Рис. 7.1. Условное обозначение двоичного дешифратора

Данный дешифратор имеет четыре входа и 16 выходов. В зависимости от разрядности дешифрируемого кода и функциональных возможностей интегральных схем (ИС), имеющихся в распоряжении разработчика, дешифратор может быть выполнен на основе одноступенчатой (линейной) или многоступенчатой схем дешифрации.

Линейные дешифраторы выполняются прямой схемной реализацией системой логических выражений вида:

Y0 =X0∗X1∗Х2∗...∗Xm-1,	(1)
Y1 =X0∗X1∗Х2∗...∗Xm-1,	(2)
Y2 =X0∗X1∗Х2∗...∗Xm-1,	(3)
…………………………..,
Yn-1 =X0∗X1∗Х2∗...∗Xm-1,	(n)

,где Y₀, Y₁,…. ,Y_n-1 – выходные логические функции;

X₁, X₂,..., X_m-1; X₁, X₂,..., X_m-1 – входные логические переменные и их отрицания ;

∗ – знак логического умножения;

n=2^m – множество комбинаций входных переменных (число выходов полного дешифратора).

Таким образом, линейный дешифратор представляет собой 2^m независимых по выходам вентилей с m входами каждый. На рисунке 7.2 показана схема четырехразрядного линейного дешифратора.

Рис. 7.2. Функциональная схема линейного четырехразрядного двоичного дешифратора

2.1. Мультиплексоры

Мультиплексоры - это комбинационные устройства, предназначенные для коммутации одного из нескольких источников логических сигналов к одной выходной шине. Обозначение мультиплексора приведено на рисунке 7.3.

Рис. 7.3. Условное обозначение мультиплексора

Мультиплексор имеет n входов кода управления (может также иметь входную логику для выбора кристалла), 2ⁿ входов для данных и один выход.

3.Практическое задание

Разработка схемы электронного устройства с использованием комбинационных схем стандартной логики

Задание 1. Разработать схему охранной сигнализации для контроля состояния открыто/закрыто определенного количества дверей (8 дверей). В двери вмонтированы микропереключатели, имеющие следующие состояния:

ЗАКРЫТО - переключатель замкнут;

ОТКРЫТО – переключатель разомкнут.

В удаленной комнате службы охраны на панели индикации состояние двери определяется состоянием светодиода, соответствующего этой двери Мигание светодиода соответствует состоянию открытия двери.

Для уменьшения количества проводов идущих от дверей до панели индикации использовать из комбинационных схем мультиплексор (в районе дверей) – демультиплексор (в комнате службы охраны).

Задание 2. Одна из дверей особо охраняемая. Доработайте схему, которая позволит службе охраны отдельно следить за дверью 5, используя схему компаратора и отдельный светодиод.

Задание 3. Объясните, почему нельзя в поставленной задаче для уменьшения количества проводов идущих от дверей до панели индикации использовать комбинацию микросхем шифратор-дешифратор, промоделировав их работу.

Этапы:

1. Сформировать уровни логических сигналов, задаваемых микропереключателями.

2. Изучить работу микросхем мультиплексоров, выбрать необходимую для поставленной задачи микросхему (минимальное количество проводников к панели индикации).

3. Изучить принцип управления светодиодами.

4. Изучить микросхемы дешифраторов, рассмотреть принцип работы дешифратора как демультиплексора, выбрать необходимую для поставленной задачи микросхему.

5. Сформировать шину кода управления выбора, опрашиваемого микропереключателя, выбором генератора сигналов Stim4 ;

6. Создать схему электрическую на отечественных микросхемах. Найти их зарубежные аналоги;

7. Промоделировать работу схемы, введя периодический опрос по шине кода управления опрашиваемых микропереключателей. При моделировании использовать режим анимации (модели микропереключателей и светодиодов).

8. Ддя выполнения задания 2 доработать схему, сохранив ее под другим именем. Промоделировать работу схемы.

9. Промоделировать работу схемы, предлагаемую в задании 3, где для уменьшения количества проводов используется комбинация микросхем шифратор-дешифратор,

В отчете должно быть приведено следующее:

- схема электрическая принципиальная разработанного устройства на отечественных элементах;

- схема моделирования в программе MicroCAP;

- временные диаграммы состояния на входах и выходах мультиплексора и демультиплексора при одном или нескольких сработавших микропереключателей (режим анимации должен быть отключен).

-доработанная схема для слежения за дверью 5 с применением компаратора.

-объяснение по использованию в схеме микросхем шифратор-дешифратор