Лекции / Схемотехника ЭВМ. Лекция 11. Шифраторы
.pdf
Таблица 3.4
Таблица истинности для приоритетного шифратора «из 8-ми в 3»
EI |
I7 |
I6 |
I5 |
I4 |
I3 |
I2 |
I1 |
I0 |
EO |
GS |
A2 |
A1 |
A0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
|
|
|
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
|
|
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
|
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Запишем уравнения для выходных сигналов в СКНФ, если в соответствующем столбце нулей меньше, чем единиц (EO, A2, A1 и A0), и в СДНФ, если единиц меньше, чем нулей (GS):
EO=EI + |
|
|
+ |
|
|
+ |
|
|
|
|
+ |
|
|
|
+ |
|
|
+ |
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
I7 |
I6 |
I5 |
I4 |
I3 |
I2 |
I0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
GS =EI +EI I7I6I5I4I3I2I1I0; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A2 =(EI +I7 )(EI +I7 +I6 )× |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
×(EI +I7 +I6 +I5 )(EI +I7 +I6 +I5 +I4 ); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
A1 =(EI +I7 )(EI + |
|
|
|
|
+I6 )(EI + |
|
|
|
+ |
|
|
|
|
+ |
|
|
|
+ |
|
|
|
+I3 )× |
(3.19) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
I7 |
|
I7 |
I6 |
I5 |
I4 |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
×(EI +I7 +I6 +I5 +I4 +I3 +I2 ); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
A |
=(EI +I |
)(EI + |
|
|
|
|
+ |
|
|
|
+I |
)(EI + |
|
|
|
|
+ |
|
|
|
+ |
|
|
|
+ |
|
|
+I |
)× |
||||||||||||||||||||||||||||
I |
7 |
|
I |
6 |
|
I |
7 |
I |
6 |
I |
5 |
I |
4 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
0 |
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|||||||||||||||
×(EI +I7 +I6 +I5 +I4 +I3 +I2 +I1). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Применяя закон двойного отрицания, правило де-Моргана и распределительный закон второго рода, преобразуем и минимизируем выражения (3.19), после чего окончательно получаем
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
EO = EI I7 I6 I5I4 I3I2 I1I0 ; |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
GS = |
|
|
|
|
|
EO; |
|
||||||||||||||||||||||||||
EI |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
A2 = EI (I7 + I6 + I5 + I4 ); |
(3.20) |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
A1 = EI (I7 + I6 + I5I4 I3 + I5I4 I2 ); |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
A0 = EI (I7 + I6 I5 + I6 I4 I3 + I6 I4 I2 I1).
По уравнениям (3.20) выпускаются ИС приоритетного шифратора
«из 8-ми в 3»: SN74LS148, К555ИВ1 и др.
На рис.3.5,а приведена схема приоритетного шифратора «из 16-ти в 4» с активными нулями на входах и выходах, а на рис.3.5,б - с активными нулями на входах и активными единицами на выходах.
I0 |
I0 |
PRCD EO |
|
|
I0 |
I0 |
PRCD EO |
|
|
|
I1 |
GS |
& |
GS |
|
I1 |
GS |
& |
GS |
. |
I2 |
. |
I2 |
||||||
. . |
I3 |
A0 |
|
|
. . |
I3 |
A0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
I4 |
|
A0 |
|
I4 |
|
A0 |
||
|
|
& |
|
|
& |
||||
|
I5 |
A1 |
|
I5 |
A1 |
||||
|
I6 |
|
|
|
I6 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
I7 |
A2 |
& |
A1 |
|
I7 |
A2 |
& |
A1 |
|
EI |
|
EI |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
& |
A2 |
|
|
|
& |
A2 |
|
I0 |
PRCD EO |
|
|
|
I0 |
PRCD EO |
|
|
|
I1 |
GS |
|
A3 |
|
I1 |
GS |
|
A3 |
|
I2 |
|
|
I2 |
|
||||
|
I3 |
A0 |
|
|
|
I3 |
A0 |
|
|
|
I4 |
|
|
|
I4 |
|
|
||
|
I5 |
A1 |
|
|
|
I5 |
A1 |
|
|
|
I6 |
|
|
|
I6 |
|
|
||
I15 |
I7 |
A2 |
|
|
I15 |
I7 |
A2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
EI |
|
а |
|
|
EI |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
|
Рис.3.5. Схема приоритетного шифратора «из 16-ти в 4» с адресом старшего входного направления в обратном коде (а) и в прямом коде (б)
Если на приоритетный шифратор подавать только зависимый одноместный код, т.е. только один активный сигнал, то он будет работать как обычный шифратор. Именно поэтому обычный шифратор реализован только в одной серии (К501), а приоритетный шифратор - во многих сериях.
На рис.3.6 приведена схема шифратора десятичной клавиатуры, реализованная на одном приоритетном шифраторе «из 8-ми в 3», вырабатывающая прямой код одной нажатой клавиши и осведомительный сигнал с активной единицей. Нажатая клавиша выдает сигнал логического нуля. На рисунке приведена схема выдачи сигнала с одной клавиши (цифра 0).
|
UИП |
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
0 |
I0 |
PRCD |
EO |
z |
|
1 |
|
|
|
|
|
I1 |
|
|
|
|
«0» |
2 |
|
|
|
|
I2 |
|
GS |
|
||
|
3 |
I3 |
|
& |
|
|
4 |
|
|
|
|
|
I4 |
|
A0 |
|
|
|
5 |
|
|
||
|
I5 |
|
|
|
|
|
6 |
|
1 |
A1 |
|
|
I6 |
|
|||
|
7 |
|
A1 |
|
|
|
I7 |
|
1 |
A2 |
|
|
|
|
|||
8 |
& |
|
|
A2 |
|
EI |
|
|
|
||
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A3 |
|
|
|
|
|
|
Рис.3.6. Шифратор цифр десятичной клавиатуры на базе приоритетного шифратора «из 8-ми в 3»
3.3.1. Приоритетный шифратор как многофункциональный элемент
Кроме использования по прямому назначению и в качестве обычного шифратора приоритетный шифратор можно применять для реализации:
• произвольного преобразователя n-разрядного кода в n-разрядный код по структуре дешифратор - шифратор. На рис.3.7 представлена схема преобразователя трёхразрядного двоичного кода в трёхразрядный код Грея (табл.3.5).
|
DC |
y |
I0 |
PRCD EO |
|
x2 |
0 |
|
|||
4 |
1 |
I1 |
|
|
|
|
|
|
|||
x1 |
|
2 |
I3 |
GS |
|
2 |
3 |
I2 |
1 |
|
|
|
y0 |
||||
|
|
4 |
I6 |
||
x0 |
|
A0 |
|
||
1 |
5 |
I7 |
|
|
|
|
1 |
y1 |
|||
|
|
6 |
I5 |
||
|
|
A1 |
|
||
|
V |
7 |
I4 |
1 |
y2 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
A2 |
|
|
|
|
EI |
|
|
Рис. 3.7. Универсальный преобразователь двоичных кодов по структуре DC - PRCD
Такая структура используется, например, при криптографической защите информации (метод подстановки). Число различных вариантов
кодирования в данном случае составляет K = 2n! (знак факториала). (При n = 3 K = 40320; при n = 6 K ≈ 1,27.1089);
•цифрочастотного умножителя;
•цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) с использованием ШИМ-модуляции [6];
•параллельного сверхбыстродействующего ЦАП [7].
Таблица 3.5
Таблица истинности для преобразователя двоичного кода в код Грея
|
Двоичный код |
|
|
Код |
|
||
|
x2 |
4 - 2 - 1 |
|
y2 |
Грея |
|
|
Номер |
|
x1 |
x0 |
y1 |
y0 |
||
набора |
0 |
|
|
|
0 |
|
|
0 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
||
1 |
0 |
|
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
2 |
0 |
|
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
3 |
0 |
|
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
4 |
1 |
|
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
5 |
1 |
|
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
6 |
1 |
|
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
7 |
1 |
|
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
В заключение отметим, что код нажатой клавиши на клавиатуре с большим числом кнопок реализуется, как правило, специализированным контроллером или программным сканированием столбцов и строк с одновременным устранением дребезга контактов.
