Цифровая схемотехника

Таблица приведена для индикаторов, у которых сегменты зажигаются, если на них подан сигнал высокого уровня (1). Для индикаторов, управляемых сигналами низкого уровня, необходимо взять инверсные значения функций. 7-сегментный индикатор позволяет отображать не только цифры, но и другие символы.

На входы дешифратора для 7-сегментного индикатора, таблица которого приведена, подается двоично-десятичный код в кодировке 8421. Последние шесть наборов не должны появляться на входах дешифратора, поэтому для упрощения схемы их можно считать запрещенными. Но в реально используемых схемах дешифраторов , например, 555ИД18, и на последних шести наборах высвечиваются символы, отличающиеся от других наборов.

При построении преобразователей кодов важно не путать старшие и младшие разряды. В таблице истинности столбцы старших разрядов размещаются слева.

4.1.3. Упражнения

1.Построить схему преобразования 4-разрядного кода Джонсона в 3-разрядный двоичный код на элементах И-НЕ. Пример кода Джонсона приведен в табл. 4.10.

2.Построить схему преобразователя 6-битного двоичнодесятичного кода в двоичный код на элементах И-НЕ. В двоичнодесятичном коде младшие 4 бита соответствуют младшей десятичной цифре (код может изменяться от 0000 до 1001), а старшие два бита – старшей десятичной цифре (может изменяться от 00 до 11), т.е. этим кодом могут быть закодированы десятичные числа от 0 до 39. Провести совместную минимизацию.

3.Построить схему дешифратора для 7-сегментного индикатора,

отображающего не цифры, а буквы латинского алфавита: A, b, c, d, E, F, H, L, P, U. Провести совместную минимизацию и построить схему на элементах И-НЕ.

4.2. Дешифраторы и шифраторы

4.2.1. Схемотехника построения дешифраторов

Дешифратором называют преобразователь двоичного кода в унитарный код. В схемотехнике используется прямой унитарный код, в котором только один разряд равен 1, а остальные равны 0, или обратный (или инверсный) унитарный код – код, где только один разряд равен 0, а все остальные равны 1. Пример 5-разрядного прямого и обратного унитарных кодов приведен в табл. 4.5.

70

Дешифратор преобразует двоичный k-разрядный код в унитарный n-разрядный, где n = 2k. Т.е. можно построить дешифраторы, имеющие 2 входа и 4 выхода, 3 входа и 8 выходов и т.д. Обозначение дешифраторов приведено на рис. 4.4.

Рис. 4.4

Входы дешифраторов обозначают весом соответствующего двоичного разряда (4, 2, 1) или буквой с индексом, равным степени двойки веса соответствующего разряда (a2, a1, a0). Дешифратор может иметь входы разрешения, которые обозначаются буквами E, V или C. Пример таблицы истинности для дешифратора приведен в таблице 4.6. По таблице можно записать функции выходов, которые представляют собой просто минтермы соответствующих наборов:

Q1ъаый

Q2ъацф

. . . . .

Q7ъкцй

Если есть вход разрешения, то к формулам (4.4) добавится еще аргумент (4.5).

71

Цифровая схемотехника

Q2ъацфC

. . . . .

Q7ъкцйC

Табл. 4.6

Дешифраторы чаще всего имеют инверсные выходы, т.е. формируют обратный унитарный код. Входы разрешения тоже обычно инверсные. На рис. 4.5. приведено обозначение дешифратора 555ИД7. Он имеет три объединенные по И входа разрешения: два инверсных, и один – прямой. Таким образом, работа дешифратора разрешена, когда

V1 = 0, V2 = 0, V3 = 1.

Рис. 4.5

Дешифраторы больших размерностей имеют слишком много входов и выходов, и микросхема с таким дешифратором имела бы большое количество выводов, поэтому их обычно собирают из дешифраторов меньшей размерности. Входы разрешения позволяют легко наращивать структуру дешифраторов. На рисунке 4.6. приведен пример дешифратора, преобразующего 5-разрядный двоичный код в 32разрядный унитарный. Для построения используются четыре дешифратора 3-8 (D2 – D5) и один дешифратор 2-4 (D1). Дешифраторы D2 – D5 работают параллельно, преобразуя младшие разряды входного кода, а схема D1 управляет ими, разрешая работу только одному дешифратору, номер которого подается на D1.

72

Комбинационные схемы

Рис. 4.6

Нумерация выходных сигналов в схеме зависит от того, как поданы входные сигналы. Чтобы убедиться в правильности нумерации, показанной на рис. 4.6, нужно на входы подать отдельные двоичные коды и посмотреть, на каком выходе появится полезный сигнал. Например, если подать код числа 20 (10100 – в двоичной системе), то на входах дешифратора D1 будет код 10, т.е. сигнал 1 появится на выходе номер 2, следовательно, будет разрешена работа схемы D4. На ее входы подается код 100, таким образом на ее выходе номер 4 появится сигнал 1, это и будет выход Q20.

73