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

39 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

63315. Удаленный интерфейс. Remote Method Invocation 66.5 KB
  Традиционный подход к выполнению на удаленной машине сбивал с толку, а также был утомителен и подвержен ошибкам при реализации. Лучший способ представить эту проблему – это думать, что какой-то объект живет на другой машине, и что вы можете посылать сообщения удаленному объекту и получать результат, будто бы объект живет на вашей машине.
63317. Древняя письменность, знаки-иероглифы 7.68 MB
  В этих рисунках человек эпохи палеолита воплощал весь комплекс своих мыслей они служили ему одновременно и письмом. Эти два понятия рисование и письмо тысячелетиями остаются близки.