2.1. Блок преобразования двоичного кода в семисегментный.
Данный блок разрабатывается методом синтеза логических устройств с несколькими выходами, то есть на входе логического устройства есть 4-х значная двоичная комбинация, а на выходе 7-ми значная комбинация (семисегментный код).
Для визуализации чисел требуются индикаторы, отображающие цифры в привычной для человека форме, чаще всего это цифры десятичной и шестнадцатеричной систем счисления.
Простейшим из светодиодных индикаторов, выполняющих функции отображения выше названных чисел и некоторых других символов является семисегментный индикатор. Имеется семь элементов, расположенных так, как показано на рис. 2.1.1.
Рис. 2.1.1.
![]() |
Рис. 2.1.2.
При построении таблицы истинности преобразователя семисегментного кода (табл. 2.1.1) были приняты следующие условия: включенному элементу соответствует сигнал лог.1.
Таблица 2.1.1.Таблица истинности преобразователя семисегментного кода.
Отображаемые цифры и буквы | Входная комбинация (двоичный код) | Выходная комбинация (семисегментный код) | |||||||||
X3 | X2 | X1 | X0 | g | f | e | d | c | b | a | |
0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
2 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
3 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 |
4 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
5 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 |
6 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 |
7 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 |
8 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
9 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 |
A | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 |
B | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 |
C | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
D | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
F | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
G | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
Синтез данного преобразователя производится с помощью минимизации каждой выходной функции в отдельности методом карт Карно.
При минимизации методом карт Карно нужно стремиться, чтобы число областей было минимальным, а каждая область содержала возможно большее число клеток. Т.к. синтезируемое устройство является устройством с несколькими выходами, то для получения минимальной схемы необходимо в картах Карно построить минимальное число областей, обеспечиваемых покрытие клеток, содержащих 1 во всех семи картах.
Для упрощения синтеза и получения минимальной схемы уменьшаем число единиц в картах Карно и, соответственно увеличиваем число «общих» областей. Для этого инвертируем выходные функции в таблице истинности преобразователя семисегментного кода (табл. 2.1.2).
Таблица 2.1.2.
Таблица истинности преобразователя семисегментного кода с инверсными выходами.
Отображаемые цифры и буквы | Входная комбинация (двоичный код) | Выходная комбинация (семисегментный код) | |||||||||
X3 | X2 | X1 | X0 | | | | | | | | |
0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
2 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
3 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
4 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
5 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
6 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
7 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
8 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
9 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
A | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
B | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
C | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
D | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
F | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
G | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 |
Проанализируем работу преобразователя с помощью временных диаграмм, представленных на рис. 2.1.3.
Рис. 2.1.3.
Производим минимизацию каждой выходной функции отдельно методом карт Карно в зависимости от входной комбинации.
Карта Карно для функции :
| |||||
X0
X0 | 0 | 1 | 0 | 1 | X3 X3 X3 |
0 | 0 | 0 | 0 | ||
0 | 0 | 1 | 0 | ||
0 | 0 | 0 | 1 | ||
X2 X2 X2 |
После выделения областей получим следующую функцию
Карта Карно для функции :
| |||||
X0
X0 | 1 | 1 | 0 | 1 | X3 X3 X3 |
0 | 0 | 1 | 0 | ||
0 | 0 | 0 | 0 | ||
1 | 0 | 0 | 0 | ||
X2 X2 X2 |
После выделения областей получим следующую функцию
Карта Карно для функции :
| |||||
X0
X0 | 1 | 1 | 1 | 1 | X3 X3 X3 |
0 | 0 | 0 | 1 | ||
0 | 0 | 0 | 0 | ||
0 | 0 | 1 | 0 | ||
X2 X2 X2 |
После выделения областей получим следующую функцию
Карта Карно для функции :
| |||||
X0
X0 | 0 | 1 | 0 | 1 | X3 X3 X3 |
0 | 1 | 0 | 0 | ||
1 | 0 | 0 | 0 | ||
0 | 0 | 1 | 0 | ||
X2 X2 X2 |
После выделения областей получим следующую функцию
Карта Карно для функции :
| |||||
X0
X0 | 0 | 0 | 0 | 0 | X3 X3 X3 |
0 | 1 | 0 | 0 | ||
0 | 1 | 1 | 0 | ||
1 | 0 | 0 | 0 | ||
X2 X2 X2 |
После выделения областей получим следующую функцию
Карта Карно для функции :
| |||||
X0
X0 | 0 | 0 | 0 | 0 | X3 X3 X3 |
1 | 1 | 0 | 0 | ||
0 | 1 | 1 | 0 | ||
0 | 1 | 0 | 0 | ||
X2 X2 X2 |
После выделения областей получим следующую функцию
Карта Карно для функции :
| |||||
X0
X0 | 0 | 0 | 0 | 0 | X3 X3 X3 |
1 | 0 | 1 | 0 | ||
0 | 0 | 0 | 0 | ||
0 | 0 | 1 | 0 | ||
X2 X2 X2 |
После выделения областей получим следующую функцию
После реализации всех функций можно проследить какие логические элементы участвуют в реализации блока преобразования двоичного кода в семисегментный. Для преобразования двоичного кода в семисегментный потребуются четыре элемента НЕ, трех и четырех-входовые элементы И, трех-, четырех-, пяти-входовые элементы ИЛИ-НЕ.
Таблицы истинности и условно-графические обозначения этих элементов представлены на рис. 2.1.6, где Xi – входные сигналы, Y – выходной сигнал.
Xi |
|
0 | 1 |
1 |
|
X1 | X2 | X3 | Y |
0 | 0 | 0 | 0 |
0 | 0 | 1 | 0 |
0 | 1 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 | 0 |
1 | 0 | 1 | 0 |
1 | 1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 | 1 |
а)
б)
X1 | X2 | X3 | X4 | Y |
0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
0 | 1 | 1 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 1 | 0 | 0 |
1 | 0 | 1 | 1 | 0 |
1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
1 | 1 | 0 | 1 | 0 |
1 | 1 | 1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
X1 | X2 | X3 | Y |
0 | 0 | 0 | 1 |
0 | 0 | 1 | 0 |
0 | 1 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 | 0 |
1 | 0 | 1 | 0 |
1 | 1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 | 0 |
г)
X1 | X2 | X3 | X4 | X5 | Y |
0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
* | * | * | * | * | 0 |
в)
д)
X1 | X2 | X3 | X4 | Y |
0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
0 | 1 | 1 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 1 | 0 | 0 |
1 | 0 | 1 | 1 | 0 |
1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
1 | 1 | 0 | 1 | 0 |
1 | 1 | 1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
е)
Рис. 2.1.6. – Таблица истинности и УГО элемента: а) НЕ; б) 3И; в) 4И; г) 3ИЛИ-НЕ; д) 5ИЛИ-НЕ; е) 4ИЛИ-НЕ.
... . Они используются довольно редко, так как применение двоично-десятичных кодов ограничено узкой областью, например, они применяются в схемах многоразрядной десятичной индикации. Примером преобразователя двоичного кода от 0 до 255 в двоично-десятичный код может служить микросхема DM74185A производства фирмы Texas Instruments. 3.3 Семисегментный индикатор с дешифратором Для отображения ...
... отношении не являются комбинационными микросхемы К176ИД2, К176ИДЗ и 564ИД5, содержащие регистры хранения информации, но их удобно рассматривать в этом разделе как наиболее близкие к дешифраторам и преобразователям кода. Микросхема 564ИК2 предназначена для управления пятиразрядным полупроводниковым семисегментным индикатором или пятью отдельными индикаторами в динамическом режиме. Она содержит ...
... 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 ...
... показана на рисунке 8.4 Величина резистора R выбирается из условия [12] 240 Ом < R < 1,5 кОм.(8.5) Рисунок 8.4 Период генерируемых импульсов (8.6) 9. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА КОМПЬЮТЕРНОЙ (ЦИФРОВОЙ) ЭЛЕКТРОНИКИ 9.1 Комбинационные цифровые устройства (КЦУ) Логические устройства, выходные сигналы которых однозначно определяются комбинацией входных логических ...
0 комментариев