Исследование дешифратора, демультиплексора и преобразователя кодов

Ознакомление с принципом работы дешифраторов и демультиплексоров. Формирование навыков синтеза преобразователей кодов.

Дешифратор - это комбинационная схема, имеющая n входов и   выходов. В такой схеме активный уровень сигнала устанавливается только на том выходе номер, которого в двоичном коде выражает комбинация, поданная на входы. Поэтому входы часто называют адресными. Уравнения, описывающие работу дешифратора, имеют вид

,                        (6.1)

где   i - номер выхода

К_i - i-ый минтерм (конъюнкция nпеременных, равная единице только при комбинации входных переменных, выражающих номер i-го выхода в двоичном коде).

Уравнение (6.1) описывает состояние одного выхода, поэтому число уравнений равно числу выходов. Количество выходов может быть меньше . В этом случае дешифратор является неполным. Например, дешифратор 1х2 (произносится 1 в 2) имеет один вход и два выхода. Функции, выражающие работу такого дешифратора, имеют вид

 

;                      .

 

Многие дешифраторы имеют дополнительный вход, который называют разрешающим. При активном уровне сигнала на этом входе дешифратор работает, как обычно. При неактивном уровне сигнала - на всех выходах устанавливается не активный сигнал вне зависимости от сигналов на адресных входах. При этом дешифратор реализует функцию

 

,

 

где Е - сигнал на входе разрешения.

Если вход разрешения считать информационным, то такой дешифратор будет выполнять функцию демультиплексора.

Демультиплексор - это комбинационная схема, имеющая один информационный вход, n адресных входов и  выходов. Демультиплексор выполняет операцию обратную той, которую выполняет мультиплексор, т.е. передает сигнал с входа на тот выход, номер которого в двоичном коде выражает комбинация, поданная на адресные входы. Функция, реализуемая демультиплексором, имеет вид

,

где    DOi - сигнал на i - ом выходе;

DI - сигнал на информационном входе;

Ki(v) - минтерм, определяющий номер выхода, на который передается информация со входа.

Например, демультиплексор  (произносится 1 на 2) имеет один информационный вход, один адресный вход и два выхода. Функции, определяющие его работу, имеют вид

;

DO₁  = DI × X.

Дешифраторы выпускаются в интегральном исполнении. Те, которые имеют вход разрешения, называются дешифраторами -демультиплексорами. Их можно использовать как в том, так и в другом качестве. Обычно у микросхем серии ТТЛ для входа разрешения и выхода уровень активного сигнала - низкий (нулевой).

Рассмотрим двойной дешифратор - демультиплексор 531ИД14, который может работать, как дешифратор 2х4 и, как демультиплексор . Условное графическое изображение одного дешифратора - демультиплексора показано на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1                       Рисунок 6.2                 Рисунок 6.3

 

Для работы в режиме дешифратора на входе Е подается 0. В режиме демультиплексора на вход Е подается информация, а на адресные входы двоичная комбинация определяющая номера выхода, на который необходимо передать информацию.

Дешифраторы и демультиплексоры применяются при построении микропроцессорных и информационно - измерительных систем, для выбора объекта в системах управления, в качестве распределителей информационных сигналов и синхроимпульсов, для демультиплексирования данных и т.д.

Дешифратор является частным случаем комбинационных схем, называемых преобразователями кодов. Преобразователь кодов - это комбинационная схема, имеющая n входов и k выходов, и у которой каждой входной комбинации переменных соответствует определенная выходная комбинация переменных. Соотношение между n и kможет быть любым. Существуют преобразователи кодов двоичного в двоично-десятичный, двоичного в код для управления семисегментным индикатором и др. Дешифратор можно рассматривать, как преобразователь двоичного кода в унитарный. Условное графическое обозначение произвольного преобразователя кодов показано на рисунке 6.2.

При синтезе преобразователя кодов из отдельных ЛЭ функции задаются для каждого выхода таблицей истинности и минимизируются совместно таким образом, чтобы число одинаковых склеек было возможно большим. При этом преобразователь кодов будет реализован с меньшим числом ЛЭ.

Переменные для входа дешифратора и преобразователя кодов брать с выходов счетчика. В качестве инверторов для адресных переменных применить ЛЭ 2И-НЕ с номером 5 и 6.

Для размножения переменных можно использовать входные и выходные гнезда ЛЭ или проводники с ответвлениями. Сигнал, подаваемый на вход разрешения удобно брать с выхода неиспользуемого ЛЭ 2И-НЕ (при этом светодиод показывает его уровень).

При синтезе преобразователя кодов составляется таблица истинности для каждого сегмента (часть таблицы, где задаются комбинации переменных может быть общей). Функция равна 1, если сегмент должен светиться и 0, если не должен светиться. Для отображения четырех символов достаточно двух переменных, т.е. синтезируемый преобразователь должен иметь два входа и семь выходов.

По таблицам истинности заполняется карта Карно для каждого сегмента и функции минимизируют таким образом, чтобы число одинаковых склеек было как можно большим. Затем записывают аналитические выражения функций в базисе И-НЕ и по ним составляют схемы на ЛЭ. Для реализации схемы, которая содержит более двух ЛЭ рациональнее использовать мультиплексор К155КП2, имеющиеся на стенде.

Обозначение сегментов индикатора показано на рисунке 6.3. Выводом сегмента является гнездо, обозначенное той же буквой. Его можно подключать к выходу любого элемента (буфер находится внутри стенда). При необходимости подать на сегмент 1, его вывод можно оставить неподключенным. Для подачи 0 можно использовать гнездо   или выход ЛЭ, где установлен 0.

Для переключения индикатора в режим управления сегментами с гнезда A...G необходимо на разъемах X1установить перемычку между контактами 5 и 6.