Пристрої комбінаційної схемотехніки (Використання базових логічних елементів. Мультиплексори. Арифметичні пристрої. Схеми контролю), страница 5

                                                                            Табл. 3.4

N	х0	х1	х2	х3	х4	х5	х6	х7	х8	х9	у3	у2	у1	у0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9	0 1 1 1 1 1 1 1 1 1	1 0 1 1 1 1 1 1 1 1	1 1 0 1 1 1 1 1 1 1	1 1 1 0 1 1 1 1 1 1	1 1 1 1 0 1 1 1 1 1	1 1 1 1 1 0 1 1 1 1	1 1 1 1 1 1 0 1 1 1	1 1 1 1 1 1 1 0 1 1	1 1 1 1 1 1 1 1 0 1	1 1 1 1 1 1 1 1 1 0	0 0 0 0 0 0 0 0 1 1	0 0 0 0 1 1 1 1 0 0	0 0 1 1 0 0 1 1 0 0	0 1 0 1 0 1 0 1 0 1

З Табл. 3.4 витікає, що для кожної клавіші вхідного коду характерною є лише одна з можливих комбінацій 1 та 0. До решти комбінацій проектований кодер повинен бути байдужим.

Аналогічно, в вихідних комбінаціях значень у₃ у₂ у₁ у₀ не використовуються набори від 1010 до 1111. Реалізація такого перетворювача може бути виконана з використанням формул:

Табл. 3.4 близька до таблиці станів шифратора К555ИВ3 з тою лише різницею, що виходи останньої у₀ – у₃ – інвертовані.

До складу кодуючих пристроїв часто входить схема для виділення старшої одиниці. Робота схеми полягає в тому, що одиниця на виході і-го розряду при наявності одиниці на його вході можлива лише тоді, коли на входах всіх старших розрядів мають місце нулі. Тобто для 4-х розрядного перетворювача слова х₃ х₂ х₁ х₀ в у₃ у₂ у₁ у₀ повинні бути справедливими співвідношення:

Для організації такого перетворювача як модуля з можливістю нарощування розрядності його доповнюють вхідним дозволяючим сигналом e і вихідним дозволяючим сигналом q. Технічна реалізація модуля на базі ТТЛ елементів І-НІ приведена на рис. 3.18. Логіка роботи схеми описується формулами:

Якщо використовуються слова, розрядність яких перевищує розрядність модуля, то вони розбиваються на групи, які поєднуються завдяки виходу q старшої групи і входу е молодшої. Підключення до виходу приведеної схеми шифратора, що відповідає, наприклад, Табл. 3.4, дає можливість створити схему, яка перетворює біт старшої одиниці в відповідний двійковий код. Іншими словами, така схема буде в двійковому коді визначати номер біту найстаршої одиниці. В мікросхемах ТТЛ подібним пріоритетним шифратором є мікросхема К1533ІВ1 (її зарубіжні аналоги – 74148PC, SN74148N).

Прикладом використання мікросхеми є схема, приведена на рис. 3.19, яка  кодує значення десяткової клавіатури. Значення  підключаються до виходів клавіатури, а на виходах q₀ ... q₃ в двійковому коді одержується код натиснутої клавіші. Пропонуємо самостійно розглянути роботу пристрою, схему якого зображено на рис. 3.19.

Пріоритетні шифратори знаходять використання для визначення номеру пристрою, що подає сигнал запиту на обслуговування в мікропроцесорних системах, визначення станів та номерів вимикачів в схемах автоматики та інше.

Дешифратор «з 4 в 10» також описується таблицею, аналогічною Табл. 3.4. Наприклад, мікросхема К561ІД1 (зарубіжні функціональні аналоги – 4028BDC, 4028BDM, 4028BFC, 4028BFM, 4028BPC, 4028DIE1, BU4028B, CD4028AD, CD4028ADF3, CD4028AE, CD4028AF, CD4028AH, CD4028AK, CD4028AKF3, CD4028BCJ, CD4028BCM, CD4028BCN) є перетворювачем прямого чотирирозрядного двійково-десяткового коду в прямий десятковий, який часто називають унітарним кодом, оскільки сигнал логічної “1” (“0”) може бути лише на одному з виходів (рис. 3.21).

Дешифратори широко використовуються для організації звернення до тих чи інших пристроїв – наприклад, до конкретних пристроїв пам’яті.

Демультиплексори. Демультиплексори – це цифрові комбінаційні пристрої, функціональне призначення яких протилежне функціональному призначенню мультиплексорів. В них сигнали з одного інформаційного входу х розподіляються на 2^m виходи y_m, які комутуються m адресними входами (рис. 3.20), тобто фактично вони є генераторами мінтермів. Завдяки цій властивості легко створювати канонічні суми, тобто реалізовувати за допомогою логічних операцій АБО логічні функції вхідних змінних.

Роботу пристрою описують наступні булеві рівняння (m = 2):

(3.11)

Прикладом табличної форми запису роботи демультиплексора, згідно з рівняннями (3.14), є Табл. 3.5.

                                                                               Табл. 3.5

У відповідності до схеми рис. 3.20, активними станами виходів у₀ – у₃  є логічні «1». В мікросхемах ТТЛ виходи часто мають інверсні значення, і активні стани характеризуються низьким рівнем сигналу.

Особливість більшості серійних мікросхем – це їх багатофункціональність. Приведена на рис. 3.21 мікросхема  DD1 дешифратора при а₃ = 0 буде виконувати функцію перетворювача двійкового трьохрозрядного коду в вісімковий. Значення а₃ = 1 при цьому буде заборонено. Якщо на вхід а₃ подавати послідовний двійковий код, а входи а₀, а₁, а₂ використовувати як адресні, то одержимо демультиплексор «з 1 на 8».

Приклад 12. Розробити перетворювач двійкового чотирьохрозрядного коду в код 2 з 5 та коду 2 з 5 в двійковий код.

Розв’язання. Код “2 з 5” використовується для безпомилкової передачі цифрової інформації. В цьому п’ятирозрядному коді кожна допустима комбінація містить дві одиниці та три нулі і, оскільки таких комбінацій десять, то кожна з них відповідає одній десятковій цифрі  (Табл. 3.6). Мінімізуючи функції а₀…а₄, отри­маємо вирази для вихідних сигналів: