11315

Мультиплексоры и преобразователи кодов

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Занятие 2. Мультиплексоры и преобразователи кодов Учебные методические и воспитательные цели: 1. Изучить принципы построения преобразователей кодов мультиплексоров и демультиплексоров 2. Воспитывать стремление овладеть основами синтеза цифровых ...

Русский

2013-04-07

255.5 KB

42 чел.

Занятие 2. Мультиплексоры и преобразователи кодов

Учебные, методические  и воспитательные цели:

1. Изучить принципы построения  преобразователей кодов, мультиплексоров и демультиплексоров

2. Воспитывать   стремление   овладеть   основами   синтеза   цифровых

устройств.

Время: 2 часа.

План лекции

п/п

Учебные  вопросы

Время,

мин.

1.

2.

3.

ВВОДНАЯ ЧАСТЬ

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1. Преобразователи кодов

2. Мультиплексоры и демультиплексоры

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ  ЧАСТЬ

5

80

40

40

5

Материальное обеспечение:

1. Компьютерный комплекс.

2. Демонстрационная программа "Мультиплексоры и демультиплексоры".

Литература:

1. Калабеков Б.А. Цифровые устройства и микропроцессорные   системы. – М.Горячая линия – Телеком, 2000г., с.112-126.


ВВОДНАЯ ЧАСТЬ

В ходе  предыдущей лекции рассматривались  кодирующие и декодирующие устройства. Используя эти  логические элементы, шифраторы и дешифраторы  можно решить широкий круг практических задач по  синтезу  цифровых  устройств.  Возможности разработчика значительно возрастают,  если он будет использовать  преобразователи кодов, мультиплексоры и демультиплексоры.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1. Преобразователи кодов

Преобразователем кодов называют цифровое устройство преобразующее один код в другой. На практике применяется большое количество кодов, каждый из которых обладает  преимуществами перед другими при выполнении определенных операций. В ниже приведенной таблице помещены  изображения  десятичных чисел от 0 до 9 различными кодами.

                                                                                                         Таблица 1


Как видно  из табл. 1 коды 8-4-2-1 и 2-4-2-1 относятся к взвешенным

кодам с указанными в названии весами двоичных разрядов. Код "с избытком 3"  образуется  из кода 8-4-2-1 прибавлением числа 3.  Код Грея относится к циклическим кодам.  В нем кодовые комбинации двух соседних чисел отличаются лишь в одном двоичном разряде.

Пусть, например, необходимо построить преобразователь кода 8-4-2-1 в код Грея. Логику работы такого преобразователя можно представить таблицей 2.

                                                                          Таблица 2

Работу преобразователя можно описать булевыми функциями:

Произведем минимизацию полученных булевых функций, считая факультативными наборы

                              .


                                                      Рис.3

Минимизированые выражения  булевых функций будут

Тогда схема преобразователя будет выглядеть как показано на рис.4.

Таким образом, используя аппарат алгебры Буля можно построить схему любого преобразователя кодов.

              Рис. 4


2. Мультиплексоры и демультиплексоры

Мультиплексором называют коммутатор нескольких входов на один выход, управляемый кодом. Условное обозначение мультиплексора приведено  на рис.5. Данный мультиплексор имеет восемь входов данных х1 - х8, три управляющих входа  V1 V2 V3 и вход разрешения Z. У мультиплексора есть прямой Y1 и инверсный Y2 выходы с третьим состоянием.

    Рис.5                                                                Рис.6

Если на вход Z подать напряжение "1",  выходы отключаются, переходят в третье состояние. Когда на вход Z подано напряжение низкого уровня – "0", то данные на выходах Y1 и Y2.  

Принцип работы такого мультиплексора поясним на упрощенной схеме для четырех входов с одним выходом. Для управления такой схемой потребуется 2 входа. Логику работы такого мультиплексора можно представить таблицей 3.


По результатам табл.3 можно записать алгебраическое выражение булевой функции, устанавливающее связь между входными и выходными переменными мультиплексора

Cхема, соответствующая данной булевой функции, представлена на рис.6. Анализ работы данной схемы показывает, что каждый набор переменных V1, V2 обеспечивает подключение к выходу Y соответствующего канала Хi. Пусть сигнал 1 поступил на вход Х4 и на оба управляющих входа V1 и V2. Тогда только на входах  последней (четвертой) схемы И присутствуют три 1 и на выходе мультиплексора также будет сигнал 1. Если в следующий момент времени на входе Х4 будет 0, то он поступает на первый вход рассмотренной схемы И, а на выходе мультиплексора появится 0.

Таким образом, на выход мультиплексора в зависимости от управляющих сигналов будет передаваться информация с одного из входов, номер которого соответствует кодовой комбинации на управляющих входах.

На практике часто возникает  потребность  в  выполнении  обратной операции - демультиплексировании сигналов,  когда один вход необходимо последовательно подключать к нескольким выходам.  Пусть  необходимо  с

помощью двух  управляющих входов V1 и V2 обеспечить переключение одного входа Х на четыре выхода Y1 - Y4. Логика работы такого устройства описывается табл. 4:

По результатам табл.4 можно записать алгебраические выражения булевых функций для каждого выхода схемы

Cхема, соответствующая данным булевым функциям, представлена на рис.7. Анализ работы данной схемы показывает, что каждый набор переменных V1, V2 обеспечивает подключение  входа Х к соответствующему выходу Yi. Пусть  на вход Х и на оба управляющих входа поступил сигнал 1. Тогда только на входах  последней (четвертой) схемы И присутствуют три 1 и на выходе Y4 демультиплексора также будет сигнал 1. Если в следующий момент времени на входе Х будет 0, то он поступает на первый вход рассмотренной схемы И, а на выходе демультиплексора появится 0.

Таким образом,  вход демультиплексора в зависимости от управляющих сигналов будет коммутироваться с одним из выходов, номер которого соответствует кодовой комбинации на управляющих входах.

Рассмотренные устройства позволяют реализовать приемные и передающие части систем с временным разделением сигналов.

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ

В ходе лекции рассмотрены принципы построения целой группы комбинационных устройств: преобразователей кодов, мультиплексоров, демультиплексоров. Общим для всех этих устройств является то, что данные устройства содержат только логические элементы, поэтому сигналы на выходах формируются в момент приложения воздействия к входам.

Задание на самостоятельную работу

1. Изучить материал по учебнику [1], стр.112-126.

2. Вычертить схему преобразователя двоично-десятичного  кода  в  код  8-4-2-1.

               Доцент кафедры №9                                   Б.Степанов

                        Рецензент     полковник                              Г.Журбин             

х1

хо

х3

х2

1

m2

m2

B

A

D

&

&

&

&

Y

1

8

6

3

7

5

2

4

8

7

6

5

1

5

1

1

V

2

7

8

X

1

1

X

4

4

X

3

3

X

2

2

1

1

V

1

4

1

Y = X1V1V2 + X1V1V2 + X1V1V2 + X1V1V2.

Таблица 3

X1

X2

X3

X4

V1

V2

Y

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

1

0

1

0

0

0

1

1

0

0

1

0

1

0

1

0

0

0

1

1

1

1

Таблица 4

Х

V1

V2

Y1

Y2

Y3

Y4

0

0

0

0

0

1

0

0

1

0

0

0

1

0

1

0

1

0

0

1

1

0

0

0

1

0

1

1

1

0

0

1

1

Рис. 7

Y4 = XV1V2.

Y2 = XV1V2;

Y1 = XV1V2;

Y3 = XV1V2;


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

50069. Свободные (затухающие) колебания в последовательном RLC-контуре 116 KB
  Цель работы: наблюдение затухающих колебаний на экране осциллографа и экспериментальное определение характеристик колебаний и параметров контура. Краткие теоретические сведения: Уравнение свободных колебаний в последовательном RLC контуре рис.1 может быть получено из второго правила Кирхгофа: Uc UR = es где Окончательно уравнение принимает вид 1 где Решением уравнения 1 при малом затухании b2 wо2 является функция описываемая уравнением...
50070. Изучение сложения колебаний 145 KB
  Изучение сложения колебаний Цель: экспериментально исследовать явления происходящие при сложении колебаний. Сложение сонаправленных колебаний Рассмотрим два гармонических колебания совершаемые в одном направлении. Как видно из рисунка амплитуда результирующего колебания может быть легко найдена по теореме косинусов 1 а начальная фаза определяется соотношением 2 Картина колебаний является неизменной если их амплитуда не изменяется со временем. Из 1 видно что это возможно только в случае если частоты складываемых...
50071. Изготовление модели значка выпускника ИИС 78.5 KB
  В дальнейшем раскрывая это окно можно будет контролировать такие свойства создаваемых объектов как абрис заливка и пр. Вызовите свиток Outline Абрис с панели инструментов или через меню View Вид установите в нем толщину линии 0508 мм. Проконтролируйте единицу измерения толщины линии вызвав в свитке Outline Абрис окно Edit Изменить. Примените к малому ромбу абрис Deep Yellow толщиной 0254 мм и заливку цветом Bby blue.
50072. Определение момента инерции махового колеса методом колебаний 163 KB
  Момент инерции тела I относительно некоторой оси является мерой инертности тела при вращении его вокруг этой оси. Для материальной точки момент инерции равен произведению ее массы на квадрат расстояния до оси вращения...
50073. Измерение диэлектрической проницаемости твердых материалов 663 KB
  Цель работы: Определение электрической ёмкости конденсатора. Выявление взаимосвязи электрической постоянной и напряжения электрической постоянной и расстояния между обкладками конденсатора. Основные законы явления и физические величины изучаемые в работе: Уравнение Гаусса условие потенциальности поля электрическая постоянная ёмкость плоского конденсатора реальные заряды нескомпенсированные заряды электрическое смещение диэлектрическая поляризация диэлектрическая проницаемость. Если на обкладки конденсатора подано...
50074. Визначення роботи виходу електронів з металу за допомогою явища термоелектронної емісії 74 KB
  Мета роботи: дослідження явища термоелектронної емісії та визначення роботи виходу електронів з вольфраму. Розвязавши цю систему рівнянь визначимо роботу виходу А = 4. визначити роботу виходу електрона з металу вольфраму.
50075. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ САХАРНОГО РАСТВОРА САХАРИМЕТРОМ 126.5 KB
  К оптически активным веществам относятся некоторые кристаллы и растворы например кварц и раствор сахара в дистиллированной воде. Целью лабораторной работы является определение величины удельного вращения ρ для раствора сахара для чего используется эталонный раствор а также определение концентрации сахара в некотором исследуемом растворе. Описание установки Концентрация раствора сахара определяется прибором который называется сахариметром. Его основными частями являются поляризатор и анализатор между которыми помещается трубка с...
50076. ИЗУЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА И РАСЧЕТ ПЕРВИЧНЫХ СРЕДСТВ ПОЖАРОТУШЕНИЯ 376 KB
  В качестве первичных средств пожаротушения применяют воду песок асбестовое или войлочное полотно огнетушители. Огнетушители надежное средство при тушении загораний до прибытия пожарных подразделений. Воздушно-пенные огнетушители В качестве веществ для получения воздушно-механической пены широко используют различные пенообразователи поверхностно-активные вещества и смачиватели.
50077. ДИСПЕРСИЯ ПРИЗМЫ 304 KB
  Дисперсией света называются явления обусловленные зависимостью показателя преломления от частоты или длины волны излучения: 1 Один из важнейших выводов электромагнитной теории света Максвелла состоит в том что показатель преломления электромагнитных волн равен в системе СГСэ: 2 Здесь ε и μ диэлектрическая и магнитная проницаемости среды постоянные которые в первоначальной теории полагались не зависящими от частоты падающего света. Для того чтобы получить соотношение связывающее показатель преломления с длиной волны необходимо...