1.2. Синтез комбінаційних схем на комутаторах
В складі різних інтегральних мікросхем, які використовуються в обладнаннях залізничної автоматики, є елементи середньої степені інтеграції – комутатори (мультиплексори). Комутатор являє собою багатовхідний логічний елемент з одним виходом. Входи поділені на інформаційні, управляючі та входи дозволу роботи (стробіруючий). При подачі на стробіруючий вхід сигнал 0 робота комутатора дозволена, а при подачі 1 на цей вхід – робота заблокована. При
подачі
на управляючі входи відповідного сигналу
у вигляді двоїчного коду до виходу
комутатора підключається один із його
інформаційних входів. Існують комутатори,
які виконують вибір одного із 4 (К4-1), 8
(К8-1) або 16(К16-1) інформаційних сигналів.
При реалізації функції на комутаторах необхідно знати такі правила:
Якщо кількість управляючих входів співпадає із кількістю аргументів, то аргументи подаються на управляючі входи з урахуванням розрядності, а на відповідні інформаційні входи подаються значення функції.
Якщо кількість аргументів на 1 більше кількості управляючих входів, то старі (n-1) аргументи подаються на управляючі входи з урахуванням розрядності, а на інформаційні входи подаються значення із набору (XN, XN, 0, 1).
Реалізуємо функцію F36 = X1(X2+X3X4)+ X4X5+X1X2(X3+X1X2X3) на мультиплексорах.
Складаємо таблицю істинності:
Таблиця
1.2-Таблиця істинності
Для реалізації на мультиплексорах функцію п'яти незалежних змінних необхідно: на інверсні стробуючі входи мультиплексорів подати:
На 1-й С0= X1^X2; На 2-й С1= X1^X2
На 3-й С2= X1^X2; На 4-й С3= X1^X2
Роботу черговості комутаторів можна показати таблицею істинності.
Таблиця 1.3-Таблиця істинності для стробуючих входів
|
X1 |
X2 |
C1 |
C2 |
C3 |
C4 |
|
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
на управляючі входи подавати: на вхід 1 – змінну Х4, а на вхід 2 – змінну Х3;
на інформаційні входи подавати сигнали, отримані шляхом зіставлення стовпця значень функції F із стовпцем змінної X5.
Синтезуємо задану функцію мультиплексорах 555КП1:
Рисунок 1.4- Комбінаційна схема
Тепер будемо реалізовувати цю ж функцію за допомогою 5 комутаторів.
Будуючи таку схему, на кожен стробуючий вхід цих мультиплексорів будемо подавати сигнал 1(так як входи прямі) для того, щоб комутатори працювали, на відміну від попередньої схеми, де для дозволу роботи необхідно на стробуючі
входи подавати змінні X1 та X2.
На
управляючі входи будемо подавати змінні
X3
та
X4.
На
інформаційні входи перших 4 комутаторів
будемо подавати значення В відповідно
до таблиці істинності для цієї ж функції.
На інформаційні входи п’ятого комутатора
будемо подавати інверсні вихідні сигнали
перших чотирьох комутаторів. Тому
вихідні сигнали другого та четвертого
комутаторів проінвертуємо на мікросхемі
1533ЛА3. Так як функція повинна бути
реалізована в базисі Шеффера, то вихід
п’ятого комутатора повинен бути
інверсним.
Рисунок 1.5- Комбінаційна схема
Цифро-буквенні повідомлення
Індикація призначена для відображення інформації. В даній курсовій роботі при висновку інформації на семисегментний індикатор застосовуються схеми, в яких використовуються дешифратори, шифратори і логічні елементи.
С
емисегментний
індикаторз
сьома сегментами. При
подачі сигналу високого рівня на один
з сегментів, він спалахує. Це дає
можливість відображати цифри від 0 до
9, а також деякі букви. При подачі певних
сигналів високого рівня, що змінюються
в часі, ніж залежних від певних умов,
можна на одному
індикаторі отримати декілька символів.
Шифратор (кодер) перетворить унарний код в двійковий.
Унарний код - двійковий, багаторозрядний, паралельний код, з сигналом високого рівня тільки в одному розряді.
Паралельний код - подача всіх сигналів відбувається одночасно.
Шифратори класичні і пріоритетні. Класично шифратор має m входів і п виходів, і при подачі сигналу на один з входів (тільки на один) на виході з'являється двійковий код номера збудженого входу Число входів і виходів такого шифратора зв'язано співвідношенням m=2n. Пріоритетним шифратором називається той шифратор у якого при збудженні декількох входів на виході формується сигнал одного з них, наприклад, старшого. Пріоритетний шифратор має також додаткові виходи ЕО - на входах немає жодного сигналу високого рівня і GS - на входах є хоча б один сигнал високого рівня.
Дешифратор (декодер) перетворить двійковий код в унарний. Зі Всіх m виходів дешифратора активний тільки один. Повний дешифратор має п входів і m виходів, які зв'язані співвідношенням m=2n . Ці пристрої використовуються як в позитивній так і в негативній логіці. Позитивна логіка - логіка, в якій сигнал високого рівня одиниця А в негативній логіці - нуль.
При побудові схеми індикації повідомлень використовуватимуться
мікросхеми 1533 ЛА-3, 555 ИВ1 (мікросхема шифратора 8х3 в негативній
логіці)
і 555 ИД41 (дешифратор в негативній логіці).
Мікросхема шифратора 555 ИВ1 окрім
виходів GS і ЕО має
дозволяючий вхід EI. Ця мікросхема
пріоритетна за старшинством. При
складанні схеми потрібно з двох кодерів
8х3
отримати один кодер 16х4. Для цього потрібно вихід бо другого кодера з'єднати з входом EI першого кодера
Демультиплексор є двома з'єднані дешифратора 2x4 з дозволяючими входами С1,С2,Сз,С4. Причому С1С2 - дозволяючи входи першого шифратора, а С3,С4 - дозволяючи входи другого шифратора.
У даному випадку на індикації я буду реалізовувати такі слова і числа:
«СНЕГ» «23459» «БРАНЬ» «ЧУДО»
Складемо таблицю істинності для цих слів:
Таблиця 1.4 Таблиця істинності
|
Адресa. |
Повідомл. |
№ |
a |
b |
c |
d |
e |
f |
g |
|
0011 |
с |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
н |
2 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 | |
|
е |
3 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 | |
|
г |
4 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 | |
|
1011 |
2 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
3 |
2 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 | |
|
4 |
3 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 | |
|
5 |
4 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 | |
|
9 |
5 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 | |
|
0000 |
б |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
р |
2 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 | |
|
а |
3 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 | |
|
н |
4 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 | |
|
ь |
5 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 | |
|
0101 |
ч |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
у |
2 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 | |
|
д |
3 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 | |
|
о |
4 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
Вхідний адрес для цих повідомлень відповідає виходам демультиплексора. У даному випадку я використовую 5 індикаторів. Ця схема буде зображена на додатку 1