5 семестр / МКиМПвСУ / Схемотехника / Лабораторные / схемотехника лаб / Шифратор,дешифратор
.docЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
Тема: исследование шифратора.
Цель: изучить работу шифратора.
Приборы: Источник питания БП-5, шифратор.
Порядок работы:
На шифратор от источника питания БП-5 подать напряжение 5 В, согласно схеме. Подавая на вход шифратора импульсы ( в десятичной системе) на выходе получаем сигнал, закодированный в двоичной системе.
Например: нажав на цифру 4, загорится первый светодиод (слева), а два остальных не горят, что соответствует 4 в десятеричной системе (младший разряд определяет светодиод справа). Таким образом, можно закодировать сигнал от 0 до 7 в десятичной системе.
ДД1 – К 155 НВ 1 « + 5 В» – к 16 выв. ДД1
R1-R3 – 360 Ом «–» – к 8 выв. ДД 1
HL1-HL3 – АЛ 307
Лабораторная работа.
Тема: дешифратор.
Цель: исследование работы дешифратора.
Приборы: модель дешифратора, блок питания на 5В БП-5,
соединительные провода.
Подготовка к работе:
1. Повторить ТБ.
2. Подсоединить провода питания 5В к выходу БП-5 и к входу модели
дешифратора (“+” к “+”, “-” к “-”).
3. Подключить шнур питания БП-5 к сети.
4. Все тумблеры (20, 21 , 22, 23), кроме тумблера “Ответ”, от “себя”.
Тумблер “Ответ” на “себя”.
5. Включить тумблер “Сеть” на БП-5.
Ход работы:
1. На входе дешифратора набираем с помощью тумблеров “20”, ”21”,
“22”, ”23” набираем какое-либо двоичное число ( рычажки нужных
тумблеров на “себя”). Горящий светодиод указывает сигнал “1”.
2. Узнаем десятичное число, соответствующее двоичному числу с
помощью переключения рычажка тумблера “Ответ” от “себя”.
3. Возвращаем все тумблеры в исходное состояние ( п.4 “Подготовки
к работе”).
4. Набираем следующее двоичное число.
Дешифратор, как устройство для вывода информации из ЭВМ.
Дешифратор - это узел, преобразующий код, поступающий на его входы, в сигнал только на одном из его выходов.
В логических системах дешифраторы применяются очень часто. Наиболее характерный пример – это схемы для преобразования двоичной информации в десятичную, что необходимо, например, в электронных часах, или дешифровка информации, содержащейся в программах для ЭВМ. Вычислительное устройство имеет программный регистр, в котором записана информация о задачах, подлежащих решению. Дешифратор, связанный с регистром, выдает на вычислительное устройство машины команду к действию, если записанная двоичным кодом программа указывает, что такая операция должна быть выполнена.
Дешифратор двойного n -разрядного кода имеет 2n выходов, т.к. каждому из 2n значений входного сигнала (кода) должен соответствовать единичный сигнал на одном из выходов дешифратора.
Схема декодирования на элементах ТТЛ и ИС со средней степенью интеграции приведена на рисунке. Это дешифратор 1 из 10 выходами. Чтобы получить 10 различных комбинаций, двоичная последовательность импульсов на входе должна состоять из 4 бит. На рисунке 4 линии входа информации обозначены соответственно A,B,C,D. Управляющие сигналы, необходимые для дешифровки, вырабатываются самой ИС, что позволяет ограничить число выводов двухразрядного корпуса.
Управляющие цепи можно ограничить одним единственным входом, для чего в корпусе с двухразрядными выводами помещают дополнительный инвертор. Схема обращения в ИС вырабатывают сигналы «А» и «не А», «В» и «не В», «С» и «не С», “D” , “не D”. Таким образом, для дешифровки разных комбинаций двоичных посылок можно использовать 4 сигнала, каждый из которых имеет два противоположных уровня. Дешифровка реализуется на элементах И-НЕ с 4 входами. Если на всех 4 входах элемента И-НЕ появляется сигнал уровня Н, то уровень сигнала на выходе будет L. В элементе И-НЕ, обозначенном номером 0, это состояние и в случае, когда низкий уровень будут иметь сигналы А, В, С и D. На входы верхнего элемента И-НЕ, можно подавать сигналы А, В, С и D, что на практике происходит часто. Для элемента И-НЕ, обозначенным номером 1, сигналы должны иметь значения А, не В, не С, не D. Для элемента под номером 2 - ответственно не А, В, не С, не D и тд, как показано в таблице истинности.
|
ШИФРАТОР |
||||
|
Десятичное число |
Двоичный код |
|||
|
Y3 |
Y2 |
Y1 |
Y0 |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
3 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
4 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
5 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
6 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
7 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
8 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
9 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
Y |
ХЗ |
Х2 |
X1 |
Х0 |
|
ДЕШИФРАТОР |
||||
В таблице истинности считаем двоичный Х3, Х2, Х1, Х0 – входным словом, а десятичный – выходным.
Условно-графическое изображения дешифратора для преобразования «1 из 10» выглядит след. образом:
|
1
2
4
8 |
DC |
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
Логические функции,
описывающие работу такого дешифратора:
(для шестнадцати разрядного кода).
(«1 из 16»).
Четыре входа каждого пятивходового элемента И-НЕ используется для реализации логической функции дешифрирования, а пятый вход нужен для стробирования выходных сигналов ( вход V ) – это выделение сигнала в определенный момент времени.
Дешифратор 74LS42N выполнен в корпусе с 16 двухрядно расположенными выводами.
К155ИД10 и К176ИД1 преобразует двоичный код в код «1 из 10». На двух ИМС К155ИД3 можно собрать дешифратор на 32 выхода, а на четырех – на 64 выхода.
Использование шифратора для ввода информации в ЭВМ
Схема кодирования на логических элементах ИЛИ.
Сигнал поступает на вход шифратора с клавиатуры. Шифратор преобразует сигнал в двоичный код и через устройство ввода вывода поступает в регистр. В регистре число хранится до тех пор, пока его не запросит одно из устройств. Теперь рассмотрим подробнее работу шифратора.
Как уже известно ЭВМ работает в двоичном коде. Для того, чтобы преобразовать обычное десятичное число в двоичный код этого числа, применяют шифратор. Этот шифратор можно создать на логических элементах ИЛИ-НЕ. Эта схема показана на рисунке.
Замкнув контакты одного из выключателей S0-S9, мы можем одну из вертикальных линий подключить к цепи логического нуля. Таким образом, входы элементов ИЛИ-НЕ, соединенные с данной вертикальной линией, получают сигналы высокого уровня Н. Посмотрим теперь, что произойдет, если замкнуть, например, пятый выключатель. Вертикальная линия к пятому выключателю соединится с шиной заземления. Это означает, что логические элементы ИЛИ-НЕ, обозначенные буквами А и С, получают на входы сигнал высокого уровня Н, потому что их входы через резисторы ( 1 кОм) подключены к линиям высокого уровня, что в свою очередь вследствие инвертирования приведет к возникновению на их выходах сигнала низкого уровня L. Входы элементов В и D остаются под низким уровнем. Остальные выключатели пока не трогаем. Далее сигнал с элементов ИЛИ-НЕ пойдет на элементы НЕ, произойдет инверсия и двоичная посылка на выходе получит вид 0101 – так в двоичном исчислении выражается число 5. Теперь замкнем выключатель 9. Под высоким уровнем окажутся входы логических элементов А и D. Сигналы на входах элементов В и С сохраняют низкий уровень. Далее сигнал пойдет на элементы НЕ и на выходе схемы кодирования получаем двоичное выражение числа 9, которое имеет вид 1001. Таким образом, используя элементы ИЛИ-НЕ и НЕ, мы закодировали цифру, получив ее в виде посылки двоичных сигналов. Схема выдает импульс, которое через устройство ввода вывода вводится в четырехбитный регистр для хранения.
Таблица истинности :
|
ШИФРАТОР |
||||
|
Десятичное число |
Двоичный код |
|||
|
Y3 |
Y2 |
Y1 |
Y0 |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
3 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
4 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
5 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
6 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
7 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
8 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
9 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
Y |
ХЗ |
Х2 |
X1 |
Х0 |
|
ДЕШИФРАТОР |
||||
В таблице истинности считаем двоичный код У4,У3,У2,У1 – выходным словом, а десятичный – входным. Логические функции, описывающие работу такого шифратора:
Y1 =Х1 V X3 V Х5 V X7 V X9.
Y2= X2 V X3V X6 V X7;
Y3 = Х4 V X5 V X6 V X7;
Y4 = Х8 V X9.
Условно-графическое изображение выглядит следующим образом:
Этот пример
показывает, как из базовых логических
элементов НЕ и ИЛИ-НЕ можно получить
более сложную логическую схему. В нашем
случае это была схема кодирования
десятичной цифры в посылку двоичного
числа.
Импортные схемы выполнены на стандартных элементах ИЛИ-НЕ, что приводит к добавлению дополнительных элементов НЕ. Отечественные схемы упрощены тем, что вместо элементов ИЛИ-НЕ используют элемент ИЛИ и в результате элементы НЕ не требуются.
Наибольшее применение шифраторы находят в устройствах ввода информации, а именно в пультах управления для преобразования десятичных чисел в двоичную систему счисления.
В некоторых шифраторах используется вход V – это вход стробирования – это выделение сигнала в определенный момент времени. Например, в микросхеме К155ИВ1 производится преобразования единичного кода на одном из 8 входов в трехзначный двоичный код.
В данном случае это появление выходного сигнала в моменты, когда на входе стробирования есть разрешающий сигнал.