11314

Дешифраторы и шифраторы

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Занятие. Шифраторы и дешифраторы Учебные методические и воспитательные цели. Изучить принципы построения кодирующих и декодирующих устройств. Показать приемы активизации аудитории. Воспитывать уважение к цифровым и импульсным устройствам.

Русский

2014-10-04

198.5 KB

75 чел.

Занятие 1. Шифраторы и дешифраторы

Учебные, методические  и воспитательные цели:

1. Изучить принципы построения  кодирующих  и  декодирующих

   устройств.

2.Показать приемы активизации аудитории.

3. Воспитывать уважение к цифровым и импульсным устройствам.

Время: 2 часа.

Плен лекции

п/п

Учебные  вопросы

Время,

мин.

1.

2.

3.

ВВОДНАЯ ЧАСТЬ

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1.Дешифратор.

2.Шифратор.

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ  ЧАСТЬ

5

80

40

40

5

Материальное обеспечение:

1. Компьютерный комплекс.

2. Демонстрационная программа "Шифраторы и дешифраторы".

3. Плакат "Сумматоры, дешифраторы".

Литература:

1. Калабеков Б.А. Цифровые устройства и микропроцессорные   системы. – М.Горячая линия – Телеком, 2000г., с.110-117.

  


ВВОДНАЯ ЧАСТЬ

На данной лекции будут рассмотрены устройства, с помощью которых  осуществляется преобразование кодов,  а также решается целый ряд специфических задач по формированию и распознаванию  кодовых комбинаций. Эти  устройства получили название шифраторы и дешифраторы. Они  относятся к классу комбинационных устройств  и  строятся  на основе логических элементов.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1. Дешифратор

Дешифратором (декодером) называют устройство, преобразующее кодовую комбинацию, поступающую на входы, в сигнал 1 на одном из выходов.

В общем  случае  это устройство с m входами и n выходами,  причем

число выходов n=2m. Как правило, входы обозначаются весами двоичных разрядов, а выходы нумеруются от 0 до n-1.

Для примера на рис.1а показано условное  графическое  обозначение трехрязрядного дешифратора.

х3

х3

х3

F0

F1

F2

F3

F4

F5

F6

F7

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

1

0

1

0

0

0

0

0

0

2

0

1

0

0

0

1

0

0

0

0

0

3

0

1

1

0

0

0

1

0

0

0

0

4

1

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

5

1

0

1

0

0

0

0

0

1

0

0

6

1

1

0

0

0

0

0

0

0

1

0

7

1

1

1

0

0

0

0

0

0

0

1

          а)                                                                        б)

Рис.1

Обычно номер выхода дешифратора,  на котором появляется сигнал 1, равен двоичному числу поданной на входы кодовой комбинации. Логика работы такого дешифратора представлена таблицей на рис.1б.

На основании  таблицы  истинности запишем систему булевых функций для каждого выхода:

                                         ;                ;

                               ;                ;                         (1)

                               ;                ;

                               ;                 ;

Как видно из выражений (1), каждый выход дешифратора определяется набором входных переменных или их отрицаниями.  По полученным  булевым функциям строится  схема  дешифратора,  которая  будет содержать  8 элементов И на три входа каждый. Для получения инвертированных значений  входных переменных на каждый вход необходимо поставить инвертор. Схема дешифратора приведена на рис.2

Такой дешифратор получил название линейный. Он обладает достаточно высоким быстродействием,  но требует элементов И с большим количеством входов.

Линейный дешифратор  может  быть  построен и на элементах ИЛИ-НЕ. Для этого к выражениям булевых функций (1) необходимо применить теорему де Моргана. Тогда они преобразуются к виду: ;   ;

;  ;     (2)

;  ;

                                 ;   ;

Схему данного дешифратора рекомендуется построить  самостоятельно.

На практике часто встречаются стробируемые дешифраторы,  т.е. такие дешифраторы,  у которых распознавание входной кодовой комбинации и появление 1 на выходе происходит только при подаче импульса на  специальный вход. Для этого число входов элементов должно быть увеличено на единицу, а стробирующий импульс должен подаваться на один из входов каждого  элемента.

Рассмотренные дешифраторы находят широкое применение в технике связи и изготовляются в виде типовых микросхем, например, К555ИД3 страбируемый дешифратор 4х16.

2.Шифратор

Шифратором (кодером)  называют  устройство,  сигнал 1 на одном из входов которого преобразуется в двоичную кодовую комбинацию на выходах. Максимальное число входов шифратора m определяется числом разрядов кодовой комбинации n,   m = 2n.  Условное графическое обозначение  трехразрядного шифратора приведено на рис.3а

х0

х1

х2

х3

х4

х5

х6

х7

F3

F2

F1

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

1

2

0

0

1

0

0

0

0

0

0

1

0

3

0

0

0

1

0

0

0

0

0

1

1

4

0

0

0

0

1

0

0

0

1

0

0

5

0

0

0

0

0

1

0

0

1

0

1

6

0

0

0

0

0

0

1

0

1

1

0

7

0

0

0

0

0

0

0

1

1

1

1

          а)                                                                        б)

Рис.3

Обычно входы нумеруются по порядку,  а на выходах обозначаются вес разрядов. Двоичная  кодовая комбинация на выходах соответствует номеру входа, на который подается 1.

Логика работы трехразрядного шифратора представлена в виде таблицы на рис.3б.  В таблице приведены не все наборы входных  переменных, т.к. шифратор по определению требует 1 только на одном входе.  Булевы функции для каждого выхода шифратора запишем исходя из

очевидных  логических связей между входами и выходами. Выходная переменная F3 должна быть равна 1,  когда или х4 = 1,  или х5 = 1, или х6 = 1, или х7 = 1. Таким образом

                                ;

                                ;                                               (3)

                                ;

Можно показать, что если бы составить таблицу истинности шифратора

со всеми возможными наборами входных переменных, записать по ней булевы функции для выходов F1,  F2,  F3, провести их минимизацию с учетом факультативных условий, то можно получить те же выражения (3).

Схема шифратора, построенная по булевым функциям (3) приведена на

рис.4.

Схема состоит из трех  четырех входовых элементов ИЛИ. Применив к выражениям (3) теорему де Моргана, можно привести их к виду:

             ;

   ;                          (4)

             ;

В соответствии  с  преобразованными  булевыми функциями (4) схема шифратора будет построена на элементах И-НЕ с инверсией  всех  входных переменных.

На практике применяются более сложные шифраторы -  приоритетные. Особенность такого шифратора состоит в том,  что если сигнал 1 подается одновременно на несколько входов,  то на выходах  формируется кодовая комбинация,  равная номеру старшего входа,  получившего 1. Это достигается введением в схему дополнительной логики.  Именно таким является шифратор К555ИВ1.


ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Таким образом, в ходе данной лекции рассмотрены принципы построения кодирующих и декодирующих комбинационных устройств, которые широко используются в технике связи и вычислительной технике.  Для более глубокого усвоения материала рекомендуется вычертить схемы дешифратора на элементах ИЛИ-НЕ и шифратора на элементах И-НЕ.

Задание на самостоятельную работу

1. Изучить материал по учебнику [1] стр. 110-117 и дополнить конспект лекции.

2. Построить схему трехразрядного шифратора на элементах И-НЕ.

Доцент кафедры №9                             Б.Степанов

Рецензент     полковник                    Г.Журбин

Рис. 2

EMBED Visio.Drawing.4  

Рис. 4


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

57896. Дійсні числа та дії над ними 239 KB
  Мета: освітня: розширити уявлення учнів про число числові множини; закріпити поняття натуральних цілих раціональних та ірраціональних чисел. Ввести поняття дійсного числа розкрити обєктивну необхідність вивчення дійсних чисел.
57897. Додавання натуральних чисел 1.78 MB
  Мета навчальна: удосконалення вміння виконувати додавання натуральних чисел, формувати вміння застосовувати переставну та сполучну властивості додавання, розв’язувати задачі на додавання натуральних чисел.
57898. Геометричні перетворення: паралельне перенесення, осьова симетрія, центральна симетрія 984.5 KB
  Навчити учнів виконувати перетворення фігур на площині застосовувати властивості геометричних перетворень до розвязування задач. Перетворення допомагають художникам правильно будувати композиції картин а хімікам досліджувати структуру кристалів.
57899. РОЗВ’ЯЗУВАННЯ РАЦІОНАЛЬНИХ РІВНЯНЬ 170 KB
  Мета: вдосконалити знання і вміння учнів розвязувати раціональні рівняння; розвивати різні види мислення самостійність творчість екологічну культуру; виховувати активність увагу наполегливість винахідливість; прищеплювати любов до рідного краю.
57900. Решение систем уравнений второй степени 185.5 KB
  Задание: При каких значениях параметра а система уравнений имеет три решения Решение: парабола y= x2 будет иметь с окружностью x2 y2 = 4 три общие точки только в случае а = 2. Теоретический опрос по вопросам: Что называется системой...
57901. Систематизація та узагальнення знань, вмінь і навичок 183.5 KB
  Мета уроку: навчальна складова: систематизувати та узагальнити знання учнів з вивченого навчального матеріалу вміння та навички учнів застосовувати вивчене до розвязування задач передбачених програмою...
57902. ПЛОЩІ + ІСТОРІЯ + ДИЗАЙН = КРАСА 312.5 KB
  Сьогодні на уроці ми познайомимося з професіями паркетник та дизайнер інтерєру Паркетник-фахівець з укладання паркету в приміщеннях. План уроку Знайомство з історичними фактами: а історія паркету; б історія візерунків Росія...
57903. Тригонометричні функції будь-якого кута 878 KB
  Повторити властивості тригонометричних функцій закріпити навички співвідносити градусну та радіанну міру кута та знаходити значення тригонометричних функцій будьякого кута при обчислюванні значень виразів що містять тригонометричні функції з урахуванням їх властивостей.
57904. Функції. Узагальнення і систематизація вивченого матеріалу 539 KB
  Мета: узагальнити і систематизувати знання учнів з теми Квадратична функція; закріпити вміння і навички учнів використовувати набуті під час вивчення теми знання для розвязування вправ і задач розвивати увагу учнів логічне мислення творчу активність...