Логические элементы- Шифраторы и Дешифраторы
Чуть ранее, в статье Логические числа, представление логических чисел был разговор о том что в цифровой технике все числа представляются в виде кодов. В двоичном, например, коде проще производить вычисления, двоично-десятичный и семисегментный нужны для отображения индикаторами. Так что есть необходимость преобразовывать все эти и другие виды кодов друг в друга.
Шифратор (кодер) — это устройство, представляющее собой преобразователь позиционного кода в двоичный. В позиционном коде число определяется позицией единиц в серии нулей, или позицией нуля в серии единиц. Например, если в серии десять нулей, имеется вот такой код 0001000000, то это эквивалентно числу 7 (счет ведется справа налево от нуля). Такой код служит для включения объектов или передачи данных на них. Для преобразования позиционного кода в двоичный составим небольшую табличку:
| Позиционный код | Двоичный код | |||||||||
| 8 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 22 | 21 | 2 |
| 1 | ||||||||||
| 1 | 1 | |||||||||
| 1 | 1 | |||||||||
| 1 | 1 | 1 | ||||||||
| 1 | 1 | |||||||||
| 1 | 1 | 1 | ||||||||
| 1 | 1 | 1 | ||||||||
| 1 | 1 | 1 | 1 |
Для наглядности, единицы, как видно, располагаются по диагонали. Если приглядимся к младшему разряду (2), то видно, что единице соответствуют единицы в позиционном коде, соответствующие числам 2, 4, 6, 8 (разрядам). Следовательно, эти разряды объединяются через схему ИЛИ. Аналогичные операции проходят над старшими разрядами. В результате получим вот такую схемку:
Разряд 1 висит в воздухе, как на схеме. Согласно таблице, ей соответствует код 000.
Объяснять эту схему, пожалуй, не нужно. Все понятно.
Дешифратор (декодер) — устройство, преобразующее двоичный код в позиционный (или иной). Другими словами, дешифратор осуществляет обратный перевод двоичных чисел. Опять посмотрим на первую табличку. Единице в каком-либо разряде позиционного кода соответствует комбинация нулей и единиц в двоичном коде, а отсюда следует, что для преобразования необходимо иметь не только прямые значения переменных, но еще и инверсии. Посмотрим на схемку:
На схеме показаны всего четыре логических элемента И, хотя их должно быть восемь. Три инвертора создают инверсии переменных. Палки, спускающиеся в никуда на самом деле подводят сигналы прямого и инверсного кода к остальным четырем элементам И. Понятное дело, что нефиг их все рисовать. Если разрядов будет четыре, то элементы будут четырехвходовыми, понадобится четыре инвертора и 16 элементов И.
Основные разновидности дешифратора
Существует несколько разновидностей дешифраторов:
— прямоугольные;
— матричные;
— пирамидальные.
Матричные являются типовыми, наиболее простыми разновидностями дешифраторов, на их основе строятся различные более сложные схемы. В прямоугольных реализуется ступенчатая дешифрация. Входной сигнал условно разбивается на группы, каждая из которых обрабатывается отдельными матричными дешифраторами. На последующих ступенях дешифрации (второй, третьей и т.п.) формируется произведение полученных сигналов. Главным преимуществом пирамидальных дешифраторов считается простота наращивания числа входов, а недостатком – аппаратная неизбыточность.
Пирамидальные дешифраторы
Пирамидальные дешифраторы позволяют реализовать схему на базе только двухвходовых элементов логического умножения (конъюнкции). Принцип построения этих дешифраторов состоит в том, что сначала строят линейный дешифратор для двухразрядного числа X1, X2, для чего необходимы 22=4 двухвходовые схемы И. Далее, каждая полученная конъюнкция логически умножается на входную переменную X3 в прямой и инверсной форме. Полученная конъюнкция снова умножается на входную переменную X4 в прямой и инверсной форме и т.д. Наращивая таким образом структуру, можно построить пирамидальный дешифратор на произвольное число входов.
На рис. 5 приведена реализация дешифратора 3×8. Схема этого дешифратора состоит только из схем «И». Но на входы этой схемы должен подаваться только двоичный код числа как в прямом, так и в инверсном виде.
Рис. 5 — Схема пирамидального дешифратора 3×8
Для построения такого дешифратора потребуется 12 двухвходовых элементов 2И и три инвертора (на схеме не показаны). Пирамидальные дешифраторы при больших количествах входных переменных позволяют несколько упростить конструкцию устройства, т.е. уменьшить количество интегральных микросхем.
Двухступенчатые дешифраторы на интегральных микросхемах
Пример дешифратора для пятиразрядного двоичного кода. Каждый
дешифратор выполнен с управляющими входами, объединенными
конъюнктивно. При выполнении условия конъюнкции на выходе, номер
которого соответствует десятичному эквиваленту двоичного кода,
появится уровень логического “0”. В противном случае все выходы
находятся в состоянии логической единицы (рис. 10). Как следует из
рис. 6, пятиразрядный дешифратор, имеющий 32 выхода, выполнен на
базе четырех дешифраторов с использованием лишь одного
дополнительного инвертора, что достигнуто благодаря наличию входной
управляющей логики каждой интегральной микросхемы. Нетрудно
заметить, что входная логика дешифраторов КР1533ИД7 позволяет
реализовать функцию дешифратора 2×3 без дополнительных элементов, а
полного дешифратора 2×4 с использованием одного инвертора.
Рис. 10 — Схема полного пятиразрядного дешифратора 32 выхода
Линейный (одноступенчатый) дешифратор
Данный дешифратор используется, если на его вход подаётся двоично-десятичный код только в прямой форме. Схема такого дешифратора состоит из входных элементов “И-НЕ” и выходных схем “И”.
Таблица 1
| Входы | Выходы | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 8 | 4 | 2 | 1 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 1 | ||||||||||||
| 1 | 1 | |||||||||||
| 1 | 1 | |||||||||||
| 1 | 1 | 1 | ||||||||||
| 1 | 1 | |||||||||||
| 1 | 1 | 1 | ||||||||||
| 1 | 1 | 1 | ||||||||||
| 1 | 1 | 1 | 1 | |||||||||
| 1 | 1 | |||||||||||
| 1 | 1 | 1 |
В соответствии с принципами построения произвольной
таблицы истинности по произвольной таблице истинности получим схему
дешифртора, реализующего таблицу истинности, приведённую в таблице 1. Эта схема
приведена на рисунке 2.
Рис. 2 — Принципиальная схема двоично-десятичного дешифратора и
его
условное графическое обозначение
Как видно на этой схеме для реализации каждой строки таблицы истинности
потребовалась схема «4И». Схема «ИЛИ» не потребовалась, так как в таблице
истинности на каждом выходе присутствует только одна единица.
Точно так же можно получить схему для любого другого
дешифратора.
Функциональная схема дешифратора на 16 выходов приведена на рисунке 3.
Для преобразования сигнала
необходимо на входы V1 и V2 микросхемы подать сигналы логических
нулей.
Рис. 3 — Схема и условное графическое обозначение двоично-десятичного дешифратора К155ИД3
Пусть на входе дешифратора присутствует двоичное число 1111. В этом случае на всех пяти входах элемента DD1.15 будут сигналы логических единиц, а на выходе этого элемента будет логический нуль. На выходах всех остальных 15 элементов будут сигналы логических единиц. Если хотя бы на одном из входов V логическая единица, то единицы будут на всех 16 выходах.
На рис. 4 представлен интегральный дешифратор К155ИД3. Входы E0 и E1 являются разрешающими.
При наличии на них напряжения низкого уровня на одном из выходов
дешифратора 0-15 также имеется напряжение низкого уровня, причем номер
этого выхода является эквивалентом двоичного числа, поданного на входы 1,
2, 4, 8. Так, при подаче кодовой комбинации входных сигналов 0110 в
активном состоянии будет выход 6 (вывод 7) При этом на всех остальных выходах будет напряжение высокого
уровня. Если же на входы E0, E1 подать напряжение высокого уровня, то
такое же напряжение будет на всех выходах дешифратора. Поэтому входы E0, E1
называют разрешающими или стробирующими.
Рис. 4 — Условное графическое обозначение дешифратора К155ИД3
К преимуществу линейных дешифраторов можно отнести простоту схемы и высокое быстродействие, поскольку входные переменные одновременно поступают на все элементы И. Одновременно, без дополнительных задержек, формируется и результат на выходах этих элементов.
К недостаткам следует отнести:
- число используемых логических элементов с увеличением разрядности кода возрастает;
- одновременно с этим увеличивается и число входов логических элементов;
- наличие в схеме разнотипных логических элементов, что экономически не выгодно.
Микросхемы дешифраторы
Функция микросхем дешифраторов, как понятно из названия, состоит в том, чтобы преобразовывать входной двоичный код в номер выходного сигнала, количество которых соответствует количеству состояний двоичного кода, то есть 2N, где N – количество разрядов двоичного кода (количество информационных входов дешифратора). Для обозначения микросхем дешифраторов введён специальный суффикс ИД, например, К555ИД7, а на обозначениях микросхем на принципиальных схемах ставят буквы DC.
В стандартных сериях микросхем существуют дешифраторы на 4, 8 или 16 выходов, соответственно они имеют 2, 3 или 4 входа. Ещё различия между микросхемами включают в себя входы управления и типы выходов микросхем (обычный 2С выход или выход с общим коллектором ОК). Входы дешифраторов обычно обозначают цифрами, которым соответствует вес разряда двоичного числа (1, 2, 4 или 8), а выходы также обозначают цифрами (1, 2, 3 и т.д.). Для примера рассмотрим несколько микросхем дешифраторов: К555ИД14, К555ИД7, К555ИД3.
Микросхемы дешифраторы: слева направо К555ИД14, К555ИД7, К555ИД3.
Данные микросхемы являются стандартными дешифраторами, которые имеют информационные входы 1, 2, 4, 8, входы разрешения С1, С2, С3, объединённые по функции И, а также выходы от 0 до 15. Различие между данными микросхемами состоит в количестве входов и выходов.
Микросхема К555ИД14 представляет собой сдвоенный двоичный дешифратор, каждая половина имеет два информационных входа 1, 2, вход разрешения С и четыре выходных вывода, имеет второе название дешифратор 2 – 4. Микросхема К555ИД7 имеет соответственно три информационных входа, три входа разрешения объединенных по И и восемь выходов, второе название дешифратор 3 – 8. К555ИД3 имеет второе название дешифратор 4 – 16 и имеет четыре информационных входа, два входа разрешения и шестнадцать выходов. Работу данных микросхем можно описать таблицей истинности.
| Входы | Выходы | |||||
| С | 2 | 1 | 1 | 2 | 3 | |
| 1 | Х | Х | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | ||||
| 1 | 1 | 1 | 1 | |||
| 1 | 1 | 1 | 1 | |||
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Таблица истинности дешифратора 2 – 4 (К555ИД14).
Микросхемы дешифраторы имеют несколько типичных сфер применения. Во первых это непосредственное дешифрирование входных кодов, при этом входы С используются как стробирующие. В таком случае номер активного выхода показывает, какой код поступил на входы. Второй сферой применения является селекция кодов. В этом случае сигнал на следующий каскад цифрового устройства поступает только с одного из выходов дешифратора и когда на входные выводы поступает нужный нам код, об этом свидетельствует появление низкого логического уровня на соответствующем выходе. Ещё одним из применений дешифратора является мультиплексирование линий когда поступающий код на входе определяет номер линии на выходе.
Цифровой индикатор на К176ИЕ4
Приведенная ниже схема счетчика, представляет собой простейший пример применения микросхем К176ИЕ4, являющихся десятичными счётчиками с дешифратором.
На микросхеме создан генератор импульсов для переключения счётчиков. Резистором R1 и конденсатором C1 (главным образом резистором) устанавливается частота импульсов. При таких элементах, как на схеме, частота получалась 1,2 с.
К176ИЕ4 – счётчик импульсов с выводом состояния счётчика на семисегментный индикатор. Она считает импульсы, поступившие на вход С (4 нога). По спаду этих импульсов происходит переключение счётчика. С вывода «J» (3 нога микросхемы) снимается частота в 4 раза меньшая тактовой, а с выхода «Р» (2 нога микросхемы) частота в 10 раз меньше тактовой на ней происходит спад логической единицы при переходе состояния счётчика из «9» в «0». Она используется для подключения следующего счётчика высшего разряда. Вход R служит для обнуления счётчиков, оно происходит при появление на нём логической единицы. Следует отметить, что если этот вход висит в воздухе, ни к чему не присоединённый, то микросхема чаще всего воспринимает там единицу, и счёт не производит. Во избежание этого необходимо подтягивать его к земле, соединяя с общим минусом через резистор 100 – 300 Ом, или напрямую, если не планируется использовать функцию обнуления. Вход S предназначен для переключения режимов работы микросхемы с разными индикаторами. Если этот вывод соединить с + питания, то микросхема переходит в режим работы с индикатором с общим анодом, если с — питания – то в режим индикатора с общим катодом. Выхода 1, 8 – 13 используются для подсоединения индикатора.
IC1 считает поступившие на её вход 4 импульсы генератора, при переходе её с 9 на 0 на выходе 2 происходит спад логической единицы, и IC2 переключается на 1 значение вверх.
Ключ S1 управляет питанием, S2 обнуляет счётчики (вместо него я использовал геркон и магнит).
Индикатор необходим семисегментный двухразрядный (или два семисегментных индикатора). Если индикатор с общим катодом (минусом), то ножки 6 микросхем К176ИЕ4 следует соединить с землёй, а если с общим анодом (плюсом), то с плюсом источника питания. На схеме начерчено для общего анода.
Привожу также печатную плату. На ней я не чертил сам индикатор, так как цоколёвки у них сильно различаются. Поэтому читателю придётся самому доработать плату под имеющийся у него индикатор
Также обращаю внимание на то, что на плате 6 ноги микросхем соединены с + питания, если же у вас индикатор с общим «минусом», то вам необходимо соединить их с – питания
- микросхема К176ЛЕ5 – 1 штука;
- микросхема К176ИЕ4 – 2 штуки;
- резистор 1 МОм;
- резистор 220 Ом;
- конденсатор 220 нФ.
Вот и всё, схема в принципе не требует настройки.
Дешифраторы и индикаторы
Для удобства использования оператором число, записанное в регистре или счетчике в двоичной системе необходимо перевести в удобную форму записи в виде арабских цифр. Данная операция производится с помощью дешифраторов, которые превращают двоичную запись так, чтобы на каком – либо индикаторе отображалась та или другая цифра. Рассмотрим для начала принцип построения индикаторов.
Рассмотрим на примере жидкокристаллического индикатора, который широко применяется в микрокалькуляторах, электронных часах и прочих устройствах. Схема этого индикатора приведена ниже:
Под действием электрического поля сем элементов, которые создают цифру «8», путем изменения своей прозрачности. Если к примеру, подать напряжение между элементом 0 и тремя соединенными вместе элементами 2,3,5, получим цифру 7, при соединении вместе элементов 3 и 5 получим 1. При различных комбинациях будет получать различные цифры на табло.
В цифровых вольтметрах и прочих лабораторных установках широко применяют газоразрядные индикаторы, показанные ниже:
В стеклянном баллоне содержится цилиндрический металлический анод, внутри которого на двух изолированных стойках набраны электроды с тонкого металлического провода в виде цифр от нуля до девяти (на рисунке выше показаны только четыре первых). Баллон заполняют инертным газом, например неоном. Если приложить между анодом и каким – то из этих электродов напряжение (минус к цифре из провода), то в колбе появится тлеющий разряд, во время которого поверхность катода (то есть цифры) будет ярко гореть. Электроды, на которые напряжение не подано, обычно не светятся, но так как они выполнены из тонкой проволоки они не будут мешать видеть через стекло ту цифру, которая в данный момент светится. Устройство, которое будет подавать логическую единицу на нужный электрод и будет называться дешифратором.
Одна из возможных схем дешифратора приведена ниже:
Слева вертикально размещены триггеры двоично – десятичного счетчика. Каждый из триггеров имеет два выхода – прямой и инверсный (
и
в первом,
и
во втором и так далее ). Сверху изображен горизонтальный ряд логических элементов типа «И», которые имеют по четыре входа каждый. Их выходы (X0, Х1 и так далее) соединены с соответствующими электродами газоразрядного индикатора. Схема должна работать таким образом, чтоб при наличии на триггере счетчика конкретного числа логическая единица была только на выходе того элемента, что соединен с соответствующим электродом индикатора, а на входах других элементов (то есть и на других электродах индикатора) должны быть логические нули.
Приведенная выше схема соединения (с учетом пунктирных связей) обеспечивает данные требования. Так, при записи в триггерах цифры 5 (в двоичном коде 0101), на выходе первого разряда будем иметь
, другого разряда
, третьего
, четвертого
Внимательно присмотревшись к схеме соединения увидим, что у всех логических элементов кроме пятого, хоть на одном из четырех входов будет ноль, а поэтому и на их выходах будут нули, и только у пятого элемента на всех четырех входах будут единицы. Можно убедится, что и при других цифрах в счетчике логическая единица будет только на соответствующем электроде индикатора. Стоит учесть, что дешифратор построен для счетчиков с естественным порядком подсчета.
Дешифратор
Дешифратор на 2 входа
Это комбинационные схемы с несколькими входами и выходами, преобразующие код, подаваемый на входы в сигнал на одном из выходов. На выходе дешифратора появляется логическая единица, на остальных — логические нули, когда на входных шинах устанавливается двоичный код определённого числа или символа, то есть дешифратор расшифровывает число в двоичном, троичном или k-ичном коде, представляя его логической единицей на определённом выходе. Число входов дешифратора равно количеству разрядов поступающих двоичных, троичных или k-ичных чисел. Число выходов равно полному количеству различных двоичных, троичных или k-ичных чисел этой разрядности.
Для n-разрядов на входе, на выходе 2n, 3n или kn. Чтобы вычислить, является ли поступившее на вход двоичное, троичное или k-ичное число известным ожидаемым, инвертируются пути в определённых разрядах этого числа. Затем выполняется конъюнкция всех разрядов преобразованного таким образом числа. Если результатом конъюнкции является логическая единица, значит на вход поступило известное ожидаемое число.
Функциональная схема дешифратора на 2 входа
Из логических элементов являющихся дешифраторами можно строить дешифраторы на большое число входов. Каскадное подключение таких схем позволит наращивать число дифференцируемых переменных.
Дешифратор со стробированием
Блокирование (Е=0) выходе на время ПП внутри схемы (выполняет разрешающую функцию для всех выходов).
Демультиплексоры не используются, вместо них используются дешифраторы со стробированием
Программирование одноразрядного семисегментного индикатора
Использование в конструкции одноразрядного индикатора может потребоваться в разных случаях. К примеру, собираем кодовый замок и есть необходимость высвечивать цифру соответствующую нажатой кнопки, или в охранной сигнализации высвечивать номер сработавшего датчика. Так что сфера применения одноразрядных индикаторов приличная.
Организацию вывода цифр на одноразрядный индикатор мы оформим в виде подпрограммы: «Вывод информации на одноразрядный семисегментный светодиодный индикатор», так, чтобы затем эту подпрограмму с минимальными изменениями можно было использовать в любой программе.
Алгоритм подпрограммы:
1. Инициализация индикатора (подпрограмма)
— настройка порта, к которому подключен индикатор на вывод информации
— запись кодов семисегментного индикатора, соответствующих десятичным цифрам в определенные ячейки памятиДанная подпрограмма должна вызываться отдельно из основной программы2. Вход в основную подпрограмму3. Основная часть
— считываем текущую цифру
— определяем какой код семисегментного индикатора соответствует текущей десятичной цифре
— записываем определенный код индикатора в порт микроконтроллера4. Выход из подпрограммы
Для оформления программы в виде подпрограммы нам необходимо проделать ряд действий:1. Присваиваем имя подпрограмме инициализации индикатора — Ini_Indiкator_1 (к примеру)2. Присваиваем имя основной подпрограмме — Indicator_13. Присваиваем имена переменным SRAM в которых будут храниться коды семисегментного индикатора, к примеру:
— D0 (для цифры 0, и так далее), D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7, D8, D9
— присваиваем имя переменной в которой будет хранится адрес ячейки памяти (D0) с кодом первой цифры (0) — D0_94. Присваиваем имя переменной, в которой будет хранится текущая цифра, которую необходимо вывести на индикатор. В эту переменную основная программа будет записывать вычисленные данные (цифры), которые мы выводим на индикатор — Data (к примеру).
Вот как, к примеру, в Algorithm Builder (остальные примеры тоже для этой программы), объявляются имена переменных в памяти программ (ОЗУ, SRAM):
В графе «Name» перечислены все имена переменных. В графе «Adress» запись «@D0_9» означает, что в переменной D0_9 хранится адрес первой переменной (D0)
Подпрограмма инициализации индикатора (подпрограмма вызывается из основной программы до обращения к подпрограмме вывода информации на индикатор):
А теперь давайте посмотрим основную часть программы и расшифруем ее:
Основная программа записала в назначенную нами переменную Data текущую цифру (для примера — цифра 6) и для вывода ее на индикатор вызвала подпрограмму Indikator_1.
Работа подпрограммы:
— Содержимое переменной Data записывается в рабочий регистр R20, теперь в регистре число 6 (рабочий регистр может быть любой)
— Допустим, первая переменная с кодом цифры у нас находится в ячейки памяти по адресу 100. На самом деле мы не знаем адреса ячеек памяти где хранятся значения D0…D9, но они точно следуют друг за другом. Поэтому была назначена переменная D0_9, в которой, как мы назначили, хранится адрес ячейки памяти D0 (в данный момент адрес =100).- Следующей командой:@D0_9 —> Y мы загружаем в двойной регистр Y адрес переменной D0 и получаем, что в регистре Y записалось число — 100.- Следующей командой:Y + R20 мы складываем число 100 с числом 6, результат = 106 при этом сохраняется в двойном регистре Y.- Следующей командой: —> R20 мы записываем содержимое ячейки памяти, расположенной по адресу, который записан в двойном регистре Y (106), а по этому адресу у нас расположена ячейка памяти переменной D6. Теперь в рабочем регистре R20 записано число 7Dh — код семисегментного индикатора для вывода цифры 6.- Следующей командой:R20 —> PortB мы выводим содержимое R20 в порт PB — высвечиваем цифру 6- Возвращаемся из подпрограммы
Надеюсь, что материал изложен доступно, если что-то не понятно, спрашивайте.
Часть 1: Семисегментный светодиодный индикатор: описание, подключение к микроконтроллеруЧасть 3: Многоразрядный семисегментный индикатор: организация динамической индикации, алгоритм работы, программа индикации
Семисегментный индикатор: программированиеСемисегментный индикатор: подключение, программирование, перевод двоичного кода числа в код семисегментного индикатора
Published by: Мир микроконтроллеров
Date Published: 10/02/2015
3 Задание к работе
3.1 Исследовать принцип работы дешифратора 2 x 4
Сконфигурировать ПЛИС в соответствии с рисунком 3.1. Подключить к входам X0 и X1 переключатели S7 и S8, а к выходам Y0, Y1, Y2, Y3 светодиодные индикаторы LED5, LED6, LED7, LED8. Для этого подключить входы и выходы дешифратора к соответствующим ножкам ПЛИС.
Подавая все возможные комбинации логических уровней на входы X0, X1 с помощью ключей S7, S8 и наблюдая за состояниями светодиодных индикаторов LED5, LED6, LED7, LED8, заполните таблицу истинности дешифратора.
Таблица 3.1 – Таблица дешифратора
| x1 | x2 | y0 | y1 | y2 | y3 |
| 1 | |||||
| 1 | |||||
| 1 | 1 |
3.2 Исследовать принцип работы шифратора 4×2
Сконфигурировать ПЛИС в соответствии с рисунком 3.2.
Подключить к входам X1, X2, X3, X4 переключатели S8, S7, S6, S5, а к выходам Y0, Y1 светодиодные индикаторы LED8, LED7. Для этого подключить входы и выходы дешифратора к соответствующим ножкам ПЛИС. Подавая все возможные комбинации логических уровней на входы X1, X2, X3, X4 с помощью ключей S8, S7, S6, S5 и наблюдая за состояниями светодиодных индикаторов LED7, LED8, заполните таблицу истинности шифратора.
Таблица 3.2 – Таблица истинности шифратора
| x1 | x2 | x3 | x4 | y1 | y0 |
| 1 | |||||
| 1 | |||||
| 1 | |||||
| 1 |
3.3 Исследовать работу преобразователя кода для семисегментного индикатора.
Составить таблицу истинности преобразователя кода (таблица. 3.3).
Собрать схему, изображенную на рисунке 3.3.
Таблица 3.3 – Таблица истинности преобразователя
| x3 | x2 | x1 | x0 | A | B | C | D | E | F | G |
| 1 | ||||||||||
| 1 | ||||||||||
| 1 | 1 | |||||||||
| 1 | ||||||||||
| 1 | 1 | |||||||||
| 1 | 1 | |||||||||
| 1 | 1 | 1 | ||||||||
| 1 | ||||||||||
| 1 | 1 |
Подавая с помощью ключей S8, S7, S6, S5 различные кодовые комбинации на входы X0, X1, X2, X3 определить цифры, высвечиваемые на индикаторе. По результатам эксперимента заполнить таблицу 3.4.
Таблица 3.4 – Таблица, описывающая работу преобразователя кода для семисегментного индикатора
| x3 | x2 | x1 | x0 | Показание индикатора |
| 1 | ||||
| 1 | ||||
| 1 | 1 | |||
| 1 | ||||
| 1 | 1 | |||
| 1 | 1 | |||
| 1 | 1 | 1 | ||
| 1 | ||||
| 1 | 1 |
3.4 Исследовать работу мультиплексора 4×1
Сконфигурировать ПЛИС в соответствии с рисунком 3.4.
Поочередно устанавливая все возможные кодовые комбинации на адресных входах A и B, определите номера коммутируемых каналов. Номер коммутируемого канала определяется путем поочерёдного подключения к входам X0, X2, X3, X4 уровня логической единицы и наблюдения за выходом Y. Заполните таблицу 3.5.
Таблица 3.5 – Таблица, описывающая работу мультиплексора
| B | A | Номер коммутируемого канала |
| 1 | ||
| 1 | ||
| 1 | 1 |
3.5 Исследовать схему сумматора
Сконфигурировать ПЛИС в соответствии с рисунком 3.5. Здесь Pin, Pout соответственно вход и выход единицы переноса, A и B – слагаемые, S – сумма.
Заполнить таблицу истинности сумматора (таблица 3.6).
Таблица 2.7 – Таблица истинности полного сумматора
| Pin | B | A | Pout |
| 1 | |||
| 1 | |||
| 1 | 1 | ||
| 1 | |||
| 1 | 1 | ||
| 1 | 1 | ||
| 1 | 1 | 1 |
Семисегментный дешифратор
Семисегментный код необходим для отображения на цифровых индикаторах значений цифр от 0 до 9. Семисегментный, потому что цифры отображаются так называемыми сегментами, которых семь штук. Ниже приведена табличка соответствия между двоичным и семисегментным кодами.
| Цифра | Двоичный код | Семисегментный код | ||||||||
| 8 | 4 | 2 | 1 | a | b | c | d | e | f | g |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |||||
| 1 | 1 | 1 | 1 | |||||||
| 2 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||||
| 3 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |||
| 4 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |||||
| 5 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |||
| 6 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||
| 7 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||||
| 8 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||
| 9 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Ну в общем как видно из таблички: каждой цифре двоичного кода соответствует определенное значение семисегментного кода.
Для закрепления всего что тут было сказано предлагаю собрать простую схемку (это уже действительно реально работающая схема которую можно повторить самостоятельно).Выглядит она так: 1. мультивибратор на логическом элементе (если кого интересует ка он работает то вам сюда) генерирует импульсы.2. Счетчик который считает эти самые импульсы и переводит из в двоичный код.3. Дешифратор который преобразует двоичный код в семизначный и выводит уже на всем нам привычный семисегментный индикатор
На элементах DD1.1, DD1.2 (К561ЛА7) собран генератор тактовых импульсов. Резистор R1 и кондер С1 задают частоту следования импульсов.
С выхода генератора импульсы поступают на счетчик, выполненный на DD2. Это реверсивный двоично-десятичный счетчик с предустановкой. Вход ±1 определяет направление счета, вход 2/10 — режим (двоичный или десятичный). Вход V предназначен для разрешения записи в счетчик состояния информационных входов D0 — D3. Конкретно этому счетчику (561ИЕ14, 564ИЕ14) надо подать логическую 1. Резистор R2 и конденсатор C2 образуют дифференцирующую цепь. При включении питания короткий импульс на входе V, формируемый дифференцирующей цепью, разрешает запись в счетчик состояния входов D0 — D3. Поскольку эти выводы соединены с общим проводом, в счетчик записывается 0000, т. е. он обнуляется. Тактовый генератор выдает импульсы, счетчик их считает и с его выходов 1-2-4-8 результат счета поступает на вход дешифратора DD3 (514ИД1). Это как раз и есть дешифратор двоичного кода в семисегментный. С выходов дешифратора сигналы (согласно второй таблице) поступают на входы семисегментного индикатора HL1, который кажет эту инфу, т. е. ряд цифр от 0 до 9. Внутри микрухи DD3 стоит DC. (Это от буржуйского Decoder – по-нашински дешифратор). На выходе переноса p (выв. 7) счетчика DD2 при его переполнении формируется сигнал. Если взять следующие узлы: DD2, DD3, HL1 и влепить их снизу счетчика DD2, аналогично соединить соответствующие входы, кроме С, выход переноса (выв. 7) предыдущего счетчика соединить со входом С следующего, то получим многозначный индикатор.
После отсчета 10 импульсов первым счетчиком, второй переключится на 1. Через следующие 10 импульсов второй счетчик увеличится еще на 1 и так далее. По такому принципу деления частоты работают, например, часы. Единственное, что там коэффициент пересчета другой (не 10, а 6), все-таки в минуте 60 сек. Этот счетчик тоже можно заставить считать до 6. Берем лог. элемент И, его входы соединяем с выходами 2-4 (выв. 11 и 14), а выход подключаем к дифференцирующей цепочке R2C2. Тогда при достижении числа 6 (0110) уровень лог. 1 на выходе элемента И сформирует не без помощи цепи R2C2 импульс, который запишет в счетчик 0000.
Примечание: инфа с сайта naf-st.ru
Рекомендуем:
Как сделать топиарий из ракушек своими руками: мастер-класс
8 кухонных трюков, которые помогут вам готовить быстрее
Нож из выпускного клапана с водостойкой рукоятью
Складной деревянный стул
Крутые рисунки карандашом для срисовки, классные по клеточкам для мальчиков. Фото
Вязание крючком снежинки — описание схем вязания для начинающих, советы, фото примеры
Оригинальная женская шапка узором Коса с тенью
Укладка плитки на электрические теплые полы
Качели-самолет своими руками
Лифт для фрезера (фрезерный стол) своими руками