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

71 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

40485. Мифологическая школа в русской фольклористике 21 KB
  В XIX веке существовали две теории что такое миф: солярная – мифы – обожествление небесных светил метеорологическая – мифы – обожествление природных явлений Недостатки Фольклор только память о мифе – это преувеличенная точка зрения.
40486. Народная несказочная проза 22.5 KB
  Также бывают историкопатриотические легенды. Классификация легенд: легенды о сотворении мира о происхождении солнца месяца звезд земли и неба; легенды о животных; легенды о Боге Христе святых; легенды о наказании злых и прощении грешников; социальноутопические легенды; семейные легенды; легенды с сатирическими мотивами.
40487. Натурфилософия русской волшебной сказки 20 KB
  1 Борьба добра и зла где: добро – бескорыстие благородство качества Ивана Дурака; жизнь зло – отсутствие этих качеств старшие братья; смерть. 2 Жизнь порождает новую жизнь.
40488. Образ Бабы Яги 21.5 KB
  Баба Яга живет в избушке находящейся на границе двух миров в тёмном лесу. Баба Яга безусловно злой персонаж но делает добрые дела. Костяная нога лежит на печи: нос в потолок врос а пятки в дверь упираются атрибуты смерти – Баба Яга живет в гробу С одной стороны Баба Яга окружена атрибутами смерти а с другой – атрибуты кухни. В XVIII веке в Европе – добрая волшебница и злая колдунья; в России – одна Баба Яга.
40489. Образ врагов в былинах 20 KB
  Образ врагов в былинах. Эволюция образа: Змей Горыныч – самый древний зооморфный СоловейРазбойник – промежуточный образ терратоморфный Тугарин – человек но остается змеиное – крылья от Горыныча антропоморфный король литовский Калин – антропоморфные сам богатырь если отпадет от земли русской – Дунай.
40490. Образ Ивана Дурака 24 KB
  Образ Ивана Дурака. Иван Дурак открывает ряд литературных персонажей который заканчивается Христом. В волшебной сказке Иван – дурак в архетипичном смысле слова. Иван Дурак – высокий дурак ср.
40491. Образ Ильи Муромца в былине Илья и Святогор 20.5 KB
  Образ Ильи Муромца в былине 'Илья и Святогор'. Инвариант: Святогор и велик и высок его земля не держит и он ездит по горам всё что находится в горизонтальной плоскости – хорошо всё что в вертикальной – плохо. Святогор и Русь – несовместимые понятия. Святогор – символ природы гора камень.
40492. Образ Князя Владимира в былинах 21 KB
  Образ Князя Владимира в былинах. Основную часть русских былин прежде всего киевского цикла ученые связывают с Киевской Русью и правлением князя Владимира. Время князя Владимира – время больших событий. Былинный образ Владимира прошел сложную историю.
40493. Образ Кощея 22 KB
  А рабство – социальная смерть = Кощей – полная смерть и физическая и социальная. он сама смерть т. смерть бессмертна. Как же можно победить смерть Смерть Кощея спрятана на конце иголки – символ.