Лекции / СТКУ_какие_то_лекции

Кроме входов ABCD в ИС имеются входы: контроль свечения – при активизации этого входа даётся разрешение на свечение индикаторов a…g; гашение – для сброса показаний (свечение индикаторов отсутствует) подавления нулей более высоких (старших) разрядов

(рис.16.7):

рис.16.7

Ограничивающие резисторы (150 Ом) ограничивают ток индикатора (светодиода) до уровня 20мА (для предотвращения выхода из строя светодиода).

16.5.2. Мультиплексоры и демультиплексоры

Мультиплексором называют устройство, предназначенное для управляемой передачи данных от нескольких источников информации в один канал.

Типовое применение мультиплексора – передача информации от нескольких разнесённых в пространстве источников информации (датчиков) на вход одного приёмника. Главное условие, чтобы промежуток времени между двумя измерениями (от датчиков) был существенно меньше постоянной времени изменения измеряемого параметра (например, датчики измерения температуры). Мультиплексор имеет один выход и две группы входов: адресные и информационные. Если число адресных входов равно n, то число информационных входов может быть 2n . Например, если число адресных входов равно 2, то таблица истинности работы мультиплексора может быть представлена

(табл.16.6):

таблица 16.6

Здесь учтено, что в мультиплексоре имеется дополнительный вход разрешения работы Е (стробирующий вход). Если Е=1, то выходы мультиплексора не зависят от его входных сигналов.

Булево выражение:

Q D0 A1 A0 E D1 A1A0 E D2 A1 A0 E D3 A1A0 E

Условное графическое изображение мультиплексора ИС серии 555КП7 выглядит (рис.16.8):

рис.16.8

Q - дополнительный инверсный выход. Обычно, число входов (информационных) не превышает 16. Если же необходимо иметь большее число входов, то строят так называемую иерархическую лестницу (мультиплексорное дерево).

Например, из 4-х входовых мультиплексоров можно построить 16 -входовое мультиплексорное дерево: устройство содержит мультиплексоры 1-го и 2-го уровня. Мультиплексоры 1-го уровня управляются младшими разрядами адресного слова; 2-го уровня – старшими разрядами.

Например, задан адрес 0110 (шесть). Для младших разрядов этого адреса (10) срабатывают входы D2 : (см. табл.26.2) к мультиплексорам 1-го рода подключаются сигналы Х2 ,Х6 ,Х10 ,Х14. (рис.16.9):

рис.16.9

Из этих сигналов мультиплексор 2-го уровня в соответствии со старшими разрядами адресного слова 01 выбирает сигнал по входу D1, т.е. на выходе Q появится сигнал X6 ,

что и будет соответствовать заданному адресу (0110 6). При передаче данных помимо мультиплексирования возникает обратная задача: распределить информацию из одного канала по различным (нескольким) приёмникам. Эту задачу решают демультиплексоры.

Демультиплексором называется логическое комбинационное устройство, предназначенное для управляемой переда-

чи данных из одного источника информации в несколько выходных каналов. Согласно определению, демультиплексор имеет один информационный вход, n адресных входов и 2n выходов (рис.16.10).

рис.16.1

Таблица истинности для демультиплексора с двумя адресными входами и входом разрешения работы Е имеет вид

(таблица 16.7):

Булевы выражения для демультиплексора:

Для увеличения числа выходов можно также строить демультиплексорное дерево; его структура зеркально отображает структуру мультиплексорного дерева. При этом демультиплексор 1-го уровня управляется младшими разрядами адресного слова, а 2-го уровня – его старшими разрядами. Обязательно должны быть входы разрешения работы (стробирование).

Например, адрес 0110 6: старшие (01) разряды приводят

(см. табл.16.7) к появлению сигнала Q на выходе старшего уровня, т.е. 1-й, 3-й и 4-й демультиплексоры закрыты; для младших разрядов (10) в демультиплексоре открыт выход Q2 (канал №6).

Выводы по теме

1. Каждой тетраде (четырем цифрам) двоичнодесятичного числа (числа в коде 8421) соответствует разряд десятичного числа. Код 8421 широко применяется в цифровых системах.

2.В коде с избытком 3 к каждой цифре десятичного числа прибавляем 3 и заменяем полученные цифры соответствующими четырёхзначными двоичными числами. Значимость двоичных чисел в разрядах отличается от обычной двоичной системы и от чисел в коде 8421. Код с избытком

3используется во многих цифровых схемах.

3.Важной особенностью кода Грея является то, что при переходе к следующему, ниже расположенному числу достаточно в предыдущем числе изменить только одну цифру. Этот код нельзя использовать в арифметических схемах. Его применяют во входных и выходных устройствах цифровых систем.

4.При передаче информации по линиям связи удобно использовать коды, позволяющие например, уменьшить вероятность появления ошибки, или даже исправлять её в дальнейшем.

В связи с этим всегда стоит задача преобразования информации из одного кода в другой. Эти задачи решают комбинационные устройства – преобразователи кодов.

5.Преобразователем кода называется комбинационное устройство, предназначенное для изменения вида кодирования информации. Как и всякое комбинационное устройство преобразователь кодов характеризуется таблицей истинности, ставящей в соответствие кодам, подаваемым на вход, коды, снимаемые с выхода устройства.

6.Шифратором, или кодером называется комбинационное логическое устройство для преобразования чисел из десятичной системы счисления в двоичную.

7.Шифратор, имеющий 2n входов и п выходов, называется полным. Если число входов шифратора меньше 2n, он называется неполным.

8.Основное применение шифратора в цифровых системах — это введение первичной информации с клавиатуры.

9.Дешифратором, или декодером называется комбинационное логическое устройство для преобразования чисел из двоичной системы счисления в десятичную. Согласно определению дешифратор относится к классу преобразователей кодов.

10.Если число адресных входов дешифратора п связано с числом его выходов т соотношением т = 2п, то дешифра-

тор называют полным. В противном случае, т. е. если m<2n, дешифратор называют неполным.

11.Очень распространённым выходным устройством отображения десятичных чисел является семисегментный индикатор.

12.Дешифратор, подобно шифратору, служит для преобразования кодов – переводит код 8421 в десятичный.

13.Мультиплексором называют устройство, предназначенное для управляемой передачи данных от нескольких источников информации в один канал. Типовое применение мультиплексора – передача информации от нескольких разнесённых в пространстве источников информации (датчиков) на вход одного приёмника.

14.Демультиплексором называется логическое комбинационное устройство, предназначенное для управляемой передачи данных из одного источника информации в несколько выходных каналов.

Задания и вопросы для самоконтроля по теме

1.Приведите пример преобразования десятичного числа в число в коде 8421.

2.Приведите пример преобразования числа в коде 8421 в десятичное число.

3.Приведите пример преобразования десятичного числа в число в коде с избытком 3.

4.Какие задачи решают комбинационные устройства – преобразователи кодов?

5.Чем характеризуется комбинационное устройство как преобразователь кодов?

6.Приведите примеры устройств - преобразователей кодов.

7.Дайте определение, основное назначение и поясните принцип работы шифратора.

8.Что такое «полный» и «неполный» шифратор?

9.Приведите объяснение работы семисегментного индикатора как выходного устройства отображения десятичных чисел.

10.Дайте определение, основное назначение и поясните принцип работы дешифратора.

11.Что такое «полный» и «неполный» дешифратор?

12.Приведите объяснение работы дешифратора при использовании семисегментного индикатора как выходного устройства отображения десятичных чисел.

13.Дайте определение, основное назначение и поясните принцип работы мультиплексора.

14.Что такое «мультиплексорное дерево»?

15.Дайте определение, основное назначение и поясните принцип работы демультиплексора.

16.Что такое «демультиплексорное дерево»?

Лекция 17

Тема: триггеры. Схемы фиксаторов. Запуск триггеров

Все логические схемы разделяют на два класса: -комбинационные логические схемы, в которых ис-

пользуются логические элементы «И», «ИЛИ», «НЕ» и др. -последовательностные схемы, к которым относятся времязадающие и запоминающие устройства. В последовательностных схемах состояние на выходе зависит от со-

стояния входов в предыдущие моменты времени. Исходной ячейкой в комбинационных схемах являются логические элементы. Для последовательностных схем роль структурной ячейки играет триггер. Соединение триггеров позволяет получать счетчики, регистры, запоминающие устройства.

Триггером называется устройство, способное формировать два устойчивых значения выходного сигнала и скачкообразно изменять эти значения под действием внешнего управляющего сигнала. Именно способность формировать на выходе два устойчивых значения сигнала, которые могут поддерживаться без изменения сколь угодно долго, и позволяет применять триггер в качестве элемента памяти. В качестве триггера, как правило, используется операционный усилитель с цепью положительной обратной связи. Входы триггера разделяют на информационные и управляющие (вспомогательные). Это разделение в значительной степени условно. Информационные входы используются для управления состояниемтриггера.Управляющиевходыобычноиспользуются для предварительной установки триггера в некоторое состояние идлясинхронизации.

Триггерымогутиметь2выхода:прямойQ иинверсный Q. Триггеры классифицируют по различным признакам, поэтому существует достаточно большое число классификаций. К сожа-