Практическое занятие №4. Тема: Логические элементы шифраторы и дешифраторы.
Цели занятия: обобщение, систематизация, углубление, закрепление полученных знаний по теме Логические элементы шифраторы и дешифраторы.
Основные умения и навыки, которыми должны овладеть студенты в процессе изучения этой темы:
уметь производить компоновку дешифраторов и шифраторов
Вопросы для актуализации опорных знаний:
Что называется шифратором?
Какое устройство называется дешифратором?
Что такое позиционный код?
Что такое двоичный код?
Зачем в дешифраторе используются инверторы?
Задания для практического занятия и инструктаж по их выполнению
Разобрать материал электронного учебника по данной теме
Записать теоретические сведения в тетрадь.
Разобрать примеры.
Выполнить практические задания по данной теме на компьютере.
Теоретические сведения
Дешифратор - это комбинационное устройство, предназначенное для преобразования параллельного двоичного кода в унитарный, т.е. позиционный код. Дешифратор работает таким образом, что при подаче на вход устройства параллельного двоичного кода на выходе дешифратора появится сигнал на том выходе, номер которого соответствует десятичному эквиваленту двоичного кода. Например, на вход подано двоичное число 011 (четыре). Это значит, что на четвертом выходе дешифратора должен появится сигнал (рис. 1.)
Рис. 1. Дешифратор.
В зависимости от типа дешифратора, этот сигнал может иметь как уровень логической единицы (при этом на всех остальных выходах уровень логического 0), так и уровень логического 0 (при этом на всех остальных выходах уровень логической 1). В дешифраторах каждой выходной функции соответствует только один минтерм, а количество функций определяется количеством разрядов двоичного числа. Если дешифратор реализует все минтермы входных переменных, то он называется полным дешифратором.
Рассмотрим пример синтеза полного дешифратора преобразующего трехбитный двоичный код в позиционный на восемь выходов. Таблица состояний дешифратора будет следующей:
X3 |
X2 |
X1 |
|
Z0 |
Z1 |
Z2 |
Z3 |
Z4 |
Z5 |
Z6 |
Z7 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
Как следует из таблицы состояния, каждой функции соответствует только один минтерм, следовательно, не требуется минимизировать эти функции. Схема реализации шифратора на логических элементах И и инверторах приведена на следующем рисунке.
В данном случае пришлось использовать инверторы, так как функции выходных сигналов дешифратора (Z0 … Z7) определяются не только входными сигналами, но и их инверсиями.
Дешифраторы широко применяют в устройствах цифровой техники. Чаще всего они используются для формирования управляющих сигналов по определенному коду, в результате чего организуется доступ к другим элементам цифровых устройств. Так, например, дешифраторы используются в качестве устройств формирования управляющих сигналов, для замыкания ключей, имеющих разные адреса, и передачи через них различной информации или, например, для организации адресного доступа к запоминающим ячейкам памяти вычислительных устройств.
Шифратор – это логическое устройство, выполняющее преобразование позиционного кода в n разрядный двоичный код. Таким образом, шифратор – это комбинационное устройство, реализующее обратную дешифратору функцию (рис. 3).
Рис. 3. Шифратор
Рассмотрим пример реализации шифратора для трехбитного двоичного кода. Таблица состояний дешифратора будет следующей:
X0 |
X1 |
X2 |
X3 |
X4 |
X5 |
X6 |
X7 |
|
Z2 |
Z1 |
Z0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
1 |
1 |
1 |
Z0 = X1 + X3 + X5 + X7
Z1 = X2 + X3 + X6 + X7
Z2 = X4 + X5 + X6 + X7
Схема реализации шифратора на логических элементах ИЛИ преобразующего восьмизначный позиционный код в трехбитный двоичной приведена на следующем рисунке:
Из рисунка видно, что линия X0 вообще не используется, так как для получения на выходе двоичного кода, входящий сигнал на этой линии вообще не требуется.
Задание 1. Выполните конспект теоретического материала, изучаемого на данном занятии.
Задание 2. Самостоятельно разработайте схему дешифратора, преобразующего четырехбитный двоичный код в позиционный на 10 линий.
Задание 3. Самостоятельно разработайте схему шифратора, преобразующего девятизначный позиционный код в двоичной.