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

44737. Роль мультимедиа в повышении эффективности процесса обучения экономике 136.5 KB
  Практические аспекты использования мультимедиа в процессе обучения экономике. Особенности проведения медиа-урока: доходы и расходы семьи. Сравнительный анализ традиционного и нетрадиционного (с использованием мультимедиа) урока...
44738. РАЗВИТИЕ БАНКОВСКИХ ПРОДУКТОВ И УСЛУГ 459 KB
  Изучить основные направления в части оценки состояния номенклатуры и ассортимента продуктов и услуг российских банков, предоставляемых клиентам. Оценить эффективность приоритетов развития и перспектив внедрения новых продуктов и услуг, путей и способов реализации. Разработать рекомендации по внедрению новых продуктов и услуг в банковской среде, предоставляемых клиентам.
44739. Основы психологии и педагогики 615 KB
  Основной целью изучения учебной дисциплины «Основы психологии и педагогики» является формирование у будущих специалистов универсальных психолого-педагогических компетенций, обеспечивающих эффективное решение широкого круга социально-личностных и профессиональных задач в сфере любой профессии.
44740. Горная выработка. Проведение горных выработок 446.5 KB
  Горнодобывающая промышленность является одной из отраслей экономики России, на основе которой развиваются металлургия, химическая промышленность, машиностроение, электродобывающая и другие отрасли.
44741. Минимизация и факторизация булевой функции 896.5 KB
  При переходе от кубической записи булевой функции к функциональной схеме переменные одного куба объединяются знаком конъюнкции, т.е. являются входами одной схемы И, все кубы объединяются друг с другом знаком дизъюнкции
44742. Экранирование магнитного поля 119 KB
  Конструкторно-технологические мероприятия по локализации возможности образования условий возникновения каналов утечки информации за счет побочных электромагнитных излучений и наводок в технических средствах обработки и передачи информации сводятся к рациональным конструкторно-технологическим решениям
44743. Cинус, косинус и тангенс острого угла прямоугольного треугольника 1.24 MB
  Цели урока: Образовательные: Проверить знания умения и навыки учащихся по темам Применение теории подобия треугольников при решении задач и Соотношение между сторонами и углами прямоугольного треугольника.
44744. Cинус, косинус и тангенс острого угла прямоугольного треугольника 10.57 MB
  Тип урока: подготовка к контрольной работе. Вид урока: традиционный Цели урока: Образовательные: Совершенствование навыков решения задач на применение теории подобия треугольников и соотношений между сторонами и углами прямоугольного треугольника; подготовить учащихся к контрольной работе.
44745. Значение синуса, косинуса и тангенса для углов 30, 45 и 60 градусов 3.18 MB
  Тип урока: комбинированный изучение нового материала закрепление изученного Вид урока: традиционный Цели урока: Образовательные: Научить учащихся вычислять значения синуса косинуса и тангенса углов 300 450 и 600; формировать навыки решения прямоугольных треугольников используя синус косинус и тангенс острого угла. Оборудование урока: доска с меловыми записями рабочие тетради учебник Геометрия 79 кл.