Лекции / СТКУ_какие_то_лекции

Лекция 16

Тема: коды. Преобразователи кодов. Шифраторы. Мультиплексоры

В цифровой технике применяют много специальных кодов (кроме двоичных, десятичных) для представления чисел и даже букв алфавита.

Для перевода десятичных в двоичные и обратно ранее мы рассмотрели применение шифраторов и дешифраторов (лекция 18). Рассмотрим другие схемы и методы кодирования, шифрования и дешифрования.

16.1. Двоично – десятичный код 8421

Представим десятичное число 926 в двоичной форме. Ранее мы уже рассмотрели этот способ:

Т.о., получили число 11100111102 . Это число в чисто дво-

ичном коде мало о чём говорит. Преобразуем 92610

несколько иначе с использованием двоично – десятичного кода 8421:

В результате получили число 100100100110 в коде 8421: правая группа 0110 соответствует разряду с весом 1 в десятичном числе; средняя группа 0010 даёт значение разряда с весом 10, а левая группа 1001 представляет разряд с весом 100 в десятичном числе Возьмём число 0001 1000 0111 0001 в коде 8421. Определим, что это за число в десятичном коде:

таблица 16.2

Т.е. число 1871. Ограничение: в коде 8421 запрещены ком-

бинации 1010; 1011; 1100; 1101; 1110; 1111.

Код 8421 широко применяется в цифровых системах. Существуют и другие коды, например код 4221; код с избытком 3 и другие.

16.2.Код с избытком 3

Ккаждой цифре десятичного числа прибавляем 3 и заменяем полученные цифры соответствующими четырёхзначными двоичными числами. Например:

Значимость двоичных чисел в разрядах отличается от обычной двоичной системы и от чисел в коде 8421.

таблица16.3

Код с избытком 3 используется во многих цифровых схемах. Однако, наиболее распространён код 8421.

16.3. Код Грея

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. Довольно трудно приводить десятичные числа в код Грея и наоборот. Для этого используются специальные электронные дешифраторы.

16.4. Преобразователи кодов

При передаче информации по линиям связи удобно использовать коды, позволяющие например, уменьшить вероятность появления ошибки, или даже исправлять её в дальнейшем. Примерами таких кодов являются коды, построенные по принципу 2 из 5 (в которых из пяти символов два всегда имеют единичные значения), коды с проверкой чётности или нечётности, коды Хемминга и др.

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

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.

Эта таблица должна давать однозначное соответствие входным и выходным кодам. Эта таблица является основанием для синтеза логической структуры конкретного преобразователя кода. Условное графическое изображения преобразователя кодов приведено на рисунке 16.1:

рис.16.1

Преобразование из одного кода в другой занимает важное место в работе с цифровыми устройствами.

Сводная таблица стандартных кодов поможет в выполнении таких преобразований (таблица 16.4).

Частным случаем преобразователей кодов является шифраторы и дешифраторы.

16.5. Шифраторы. Дешифраторы. Мультиплексоры. Демультиплексоры

Шифратором, или кодером называется комбинационное логическое устройство для преобразования чисел из десятичной системы счисления в двоичную. Входам шифратора последовательно присваиваются значения десятичных чисел, поэтому подача активного логического сигнала на один из входов воспринимается шифратором как подача соответствующего десятичного числа. Этот сигнал преобразуется на выходе шифратора в двоичный код.

Согласно сказанному, если шифратор имеет п выходов, число его входов должно быть не более чем 2п. Шифратор, имеющий 2n входов и п выходов, называется полным.

Если число входов шифратора меньше 2n, он называется неполным.

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

При нажатии любой клавиши на соответствующий вход шифратора подается сигнал лог. 1, который и преобразуется на выходе в двоично-десятичный код.

Дешифратором, или декодером называется комбинационное логическое устройство для преобразования чисел из двоичной системы счисления в десятичную.

Согласно определению дешифратор относится к классу преобразователей кодов.

Здесь также понимается, что каждому входному двоичному числу ставится в соответствие сигнал, формируемый на определенном выходе устройства.

Таким образом, дешифратор выполняет операцию, обратную шифратору.

Если число адресных входов дешифратора п связано с числом его выходов т соотношением т = 2п, то дешифратор называют полным. В противном случае, т. е. если m<2n, дешифратор называют неполным.

16.5.1. Шифраторы и дешифраторы

На рисунке 16.2 показана система, в которой используются шифраторы и дешифраторы.

Шифратор в этой системе преобразует десятичные числа в код 8421 (рис. 16.3).

Очень распространённым выходным устройством отображения десятичных чисел является семисегментный индикатор. Семь светящихся сегментов индикатора обозначены буквами от a до g (рис.16.4):

рис.16.2

рис.16.3

рис.16.4

Каждый сегмент светится в зависимости от технологии изготовителя:

-накальные индикаторы;

-газоразрядные трубки;

-флюоресцентные индикаторы;

-на жидких кристаллах;

-арсенид галлия (свето – диодные).

Условная схема работы индикатора приведена на рис.16.5.: Например, если нужно засветить цифру «7», необходимо замкнуть ключи а, в и с. и т.д.

На практике вместо ключей используют интегральную схему – индикаторный формирователь.

Этот формирователь, как правило, помещают в один корпус с дешифратором (говорят о семисегментных дешифраторах – формирователях.

Дешифратор (рис.16.6), подобно шифратору, служит для преобразования кодов – переводит код 8421 в десятичный

(по рис. 16.1).

рис.16.5

рис.16.6

Таблица истинности может быть представлена в следующем виде (табл.16.5):