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

47831. Биохимия, её задачи. Структурная организация белков 7.54 MB
  Структурная организация белков. Структурная организация белков. Изучение строения и обмена белков. Характерные признаки белков отличающие их от других соединений...
47832. Психология деятельности 176.5 KB
  Психология деятельности Понятие о деятельности Потребности мотивы цели. Структура деятельности. Процессы деятельности. Основные виды деятельности игра учение труд.
47833. Проблемы экономики недвижимости 993 KB
  Роль и место недвижимости в экономической деятельности Понятие недвижимости ее виды. Классификация объектов недвижимости. Рынок недвижимости
47834. Ионнообменная очистка 408.5 KB
  Применяется при извлечении из сточных вод металлов цинка меди хрома свинца ртути кадмия а тагже соединений мышьяка фтора цианистых соединений и радиоактивных веществ. Метод позволяет рекуперировать ценные вещества при высокой степени очистки воды. Ионный обмен распространен при обменивании в процессе водоподготовки. Они не растворимы в воде.
47835. Информатика. Автоматизированные системы управления 2.41 MB
  Она опирается на математическую логику и включает такие разделы как теория алгоритмов и автоматов теория информации и теория кодирования теория формальных языков и грамматик исследование операций и другие. Этот раздел информатики использует математические методы для общего изучения процессов обработки информации. Примеры принципиальных ставших классическими решений в этой области неймановская архитектура компьютеров первых поколений шинная архитектура ЭВМ старших поколений архитектура параллельной многопроцессорной обработки...
47836. Правосознание и основные правовые категории 109.5 KB
  Властные отношения связанны с: Навязыванием воли властвующего субъекта подчинённому подданному; Jus право Nomos закон Автономия воли делать должным для себя Право возможность требовать должного отдавая каждому своё не чиня и не терпя вреда Должное это возложенное на себя обязанность как проявляется автономия воли. можно дать следующую характеристику РФ: РФ является демократическим федеративным социальным правовым государством с республиканской формой правления. РФ её цель служить человеку поскольку человек является...
47837. ФИНАНСОВО-ХОЗЯЙСТВЕННАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ПРЕДПРИЯТИЯ 1.01 MB
  Анализ как практика вид управленческой деятельности предшествующий принятию управленческих решений. С помощью анализа проводится обоснование управленческих решений на базе имеющейся информации. Анализ имеет свой предмет объекты и методы исследования экономические показатели и взаимосвязи между ними.
47838. АНАТОМИЯ, ФИЗИОЛОГИЯ, ПАТОЛОГИЯ ДЕТЕЙ С ОСНОВАМИ ГЕНЕТИКИ 857 KB
  Рост - это увеличение размеров развивающегося организма. В понятие онтогенез включают все стадии развития организма от момента оплодотворения яйцеклетки до смерти человека. отрезки времени онтогенеза каждый из которых характеризуется своими специфическими особенностями организма функциональными биохимическими морфологическими и психологическими.
47839. Система бухгалтерского учета 101 KB
  В соответствии с Федеральным законом О бухгалтерском учете N 129ФЗ от 21 ноября 1996 года бухгалтерский учет представляет собой упорядоченную систему сбора регистрации и обобщения информации в денежном выражении об имуществе обязательствах организации и их движении путем сплошного непрерывного и документального учета всех хозяйственных операций. В соответствии с действующим Законом О бухгалтерском учете бухгалтерский учет ведут все организации находящиеся на территории РФ а также филиалы и представительства иностранных организаций....