3951
Дослідження комбінаційних схем з багатьма виходами
Лабораторная работа
Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы
Лабораторна робота №14 Тема: дослідження комбінаційних схем з багатьма виходами. Мета: синтезувати комбінаційні схеми з багатьма виходам на прикладі дешифраторі та шифраторів, дослідити роботу цих пристроїв Теоретичні відомості Дешифратор...
Украинкский
2012-11-10
429.72 KB
36 чел.
Лабораторна робота №14
Тема: дослідження комбінаційних схем з багатьма виходами.
Мета: синтезувати комбінаційні схеми з багатьма виходам на прикладі
дешифраторі та шифраторів, дослідити роботу цих пристроїв
Теоретичні відомості
Дешифратор типова комбінаційна схема, призначена для реалізації
конституент одиниці. Дешифратор перетворює комбінацію вхідних змінних в
активний сигнал «лог. 1» або «лог. 0» тільки на одному із виходів. Розрізняють
повні та неповні дешифратори. Повні дешифратори реалізують 2n конституент, де
n число інформаційних входів. Неповні дешифратори реалізують менш ніж 2n
конституент. Якщо вхідні змінні представити як двійкову систему запису чисел,
то логічна одиниця формується на тому виході, номер якого відповідає
десятковому запису числа.
Дешифратори широко використовуються в якості перетворювачів двійкового
коду в десятковий. В ЕОМ за допомогою дешифраторів здійснюється вибірка
необхідних комірок запамятовуючих пристроїв, розшифровка кодів операцій з
видачею відповідних керуючих сигналів. В умовних позначеннях дешифраторів
використовуються букви DC (англ. Decoder).
Приклади умовного графічного позначення трьохвходових дешифраторів
показаний на рисунку 14.1. Сигнали на входах повного дешифратора формуються
відповідно до таблиці істинності 14.1.
Рисунок 14.1 Умовне графічне позначення дешифраторів:
а повного дешифратора; б неповного дешифратора
Повний дешифратор реалізує систему перемикальних функцій,що включає в
себе всі конституенти одиниці для n аргументів
y0 a3 a2 a1 ;
y1 a3 a2 a1 ;
1
…
y7 a3 a2 a1 .
Таблиця 14.1 Таблиця істинності функцій дешифратора
a3 a2 a1 y0 y1 y2 y3 y4 y5 y6 y7
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
Функціональна схема повного дешифратора зображена на рисунку 14.2.
Неповний дешифратор має на два елемента І менше, ніж повний (що реалізують
конституенти одиниці 6 і 7).
Рисунок 14.2 Схема повного дешифратора
Дешифратори часто мають вхід дозволу, або керуючий вхід Е (від англ.
Enable). При Е = 1 дешифратор виконує перетворення, при Е = 0 на всіх виходах
2
встановлюються неактивні рівні незалежно від вхідного коду. Вхід Е часто
виконують інверсним. Дешифратор, що має вхід дозволу, іноді називають
декодер-демультиплексор і на умовному позначенні замість символу DC
використовують символ DX. На рисунку 14.3. показана група з пяти
дешифраторів, сполучених у два каскади.
E a16 a8
a4 a2 a1
1 DC4 0
2
1
2
E
3
E DC0 0
1
.
2
.
4
7
0
.
.
7
E DC1 0
1
.
2
.
4
7
8
.
.
15
E DC2 0
1
.
2
.
4
7
16
.
.
23
E DC3 0
1
.
2
.
4
7
24
.
.
31
Рисунок 14.3 Каскадне зєднання дешифраторів
Вся група працює як один дешифратор 5-32. Два старші розряди адреси а16 і
а8 розшифровуються дешифратором 2-4 DC4, який за входами Е керує чотирма
дешифраторами 3-8 другого каскаду. Молодші розряди адреси а4, а2, а1 надходять
на всі дешифратори другого каскаду, але відкритим за входом Е виявляється лише
один з них. Йому і належатиме єдиний зі всіх 32 збуджений вихід. Так, під час
надходження коду а16а8а4а2а1 = 01111 у DC4 сигнал зявиться на виході 1, і
входом Е буде відкритий DC1. Решта дешифраторів другого каскаду буде
замкнена. Розряди адреси а4а2а1 =111 викличуть появу 1 на виході 7 дешифратора
DC1, тобто на виході 15 всього складеного дешифратора, що відповідає заданій
адресі. Принцип використовується при побудові дешифраторів на багато виходів з
мікросхем дешифраторів з меншим числом виходів.
У розглянутому прикладі 5-розрядна адреса була розбита на дві групи в 2 і 3
розряди, і це визначило структуру всієї схеми. У загальному випадку
багаторозрядну адресу можна розбити на групи різними способами, і кожному
способу відповідатиме свій варіант схеми багатокаскадного (не обов'язково
двохкаскадного) дешифратора. Варіанти відрізнятимуться затримкою і
3
апаратурними витратами, тому можна ставити завдання вибору оптимальної в
заданій серії елементів структури.
Дешифратори, що випускаються у вигляді окремих вітчизняних мікросхем,
мають буквене позначення ІД. У серіях ТТЛ, в яких елементи І-НЕ найбільш
технологічні, дешифратори зазвичай мають інверсні виходи, тобто активний
низький рівень вихідного сигналу. Часові характеристики мікросхем
дешифраторів визначаються затримками, які наводяться у довідниках. Затримка
по тракту дозволу майже завжди менше затримки по тракту адреси.
Існують спеціалізовані дешифратори, призначені для застосування у
пристроях індикації. Наприклад, мікросхема К564ИД5 складний дешифратор,
що забезпечує економічну роботу рідкокристалічного семисегментного
індикатора (рисунок 14.4).
16
Uи.п.с.
15
f
14
g
13
e
12
d
11
c
10
b
9
К564ИД5
1
2
3
4
5
E
C
B
D
A
F
6
7
-Uи.п.э. 8
a
Рисунок 14.4 Семисегментний дешифратор К564ИД5
Вихідні підсилювачі дешифратора дозволяють видавати на індикатор змінну
напругу з амплітудою, яка в 2 рази перевищує напругу живлення. Підвищена
напруга необхідна для великих за розміром індикаторів.
На рисунку 14.5 показано підключення до дешифратора К564ИД5
семисегментного індикатора.
Uи.п.с.
16
1
B=2
2
C=2
3
D=2
7
8
5
9
К564ИД5
A=2
0
-Uи.п.э.
3
2
10
11
12
13
15
4
a
b
c
d
e
f
g
a
f
g
e
14
6
b
c
d
1
F
E
Рисунок 14.5 Схема індикації на базі дешифратора К564ИД5
4
Амплітуда змінної напруги на сегменті відповідатиме сумі Uи.п.с.+Uи.п.э..
Вихідні сигнали A-D можуть мати ТТЛ-рівні. Частота змінного сигналу F
вибирається нижче верхньої межі частоти індикатора (наприклад, 30...200 Гц).
Шифратори призначені для перетворення чисел поданих у одиничній
позиційній системі числення у двійкове число. В одиничній позиційній системі
числення натуральне число N зображується одиницею у N-му розряді, в той час як
у решті розрядів стоять нулі. Наприклад, число 4 зображується 000001000, число
9 100000000.
В умовних позначеннях дешифраторів використовуються букви CD (англ.
Coder). Приклад графічного позначення шифратора на 8 входів та 3 виходи
показаний на рисунку 14.6. Сигнали на виходах шифратора формуються
відповідно до таблиці істинності 14.2.
Рисунок 14.6 Умовне графічне позначення шифратора
Таблиця 14.2 Таблиця істинності функцій шифратора
x0 x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 a3 a2 a1
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
У таблиці істинності наведена відповідність між вхідним одиничним
позиційним кодом і двійковим кодом перших десяти чисел. Кожен розряд
вихідного двійкового коду залежить від усіх розрядів вхідного коду і тому є
логічною функцією змінних х0, х1, х2,…, x9, тобто ai = f(х0, х1, х2,…, x9).
Виразимо розряди вихідного коду через розряди вхідного коду відповідно
до таблиці істинності за допомогою операцій дизюнкції.
5
a3 x4 x5 x6 x7 ;
a 2 x 2 x3 x 6 x 7 ;
a1 x1 x3 x5 x7 .
Відповідно до наведених логічних виразів на рисунку 14.7 реалізована
схема шифратора.
Рисунок 14.7 Схема шифратора
Відсутність сигналів на входах х0, х1, х2, …, x9 трактується схемою як
присутність на виході нульового сигналу.
Основне використання шифратора в цифрових схемах введення первинної
інформації з клавіатури. При натисканні будь-якої клавіші на відповідний вхід
шифратора подається сигнал логічної одиниці, який передвоюється на виході у
двійково-десятковий код. Шифратори, які при одночасному натисненні декількох
клавіш видають код тільки старшої цифри, називаються пріоритетними.
6
Завдання до лабораторної роботи
1. Використовуючи у будь-яких сполученнях елементи 2І-НІ, 3І-НІ, 4І-НІ,
2АБО-НІ, 3АБО-НІ, 4АБО-НІ, побудувати найбільш простий дешифратор на
4 входи, де забороненими є набори, зазначені у таблиці згідно з варіантом.
Визначити складність отриманої схеми.
№
варіанту
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Заборонені
набори
1, 5, 12
2, 8, 9
0, 3, 7
4, 14, 15
6, 9, 11
0, 7, 12
11, 13, 15
0, 5, 7
7, 8, 11
3, 7, 9
№
варіанту
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Заборонені
набори
0, 2, 6
0, 9, 12
2, 3, 4
2, 5, 9
3, 8, 11
13, 14, 15
1, 4, 9
5, 7, 13
0, 7, 9
2, 3, 6
№
варіанту
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Заборонені
набори
6, 9, 10
0, 10, 15
0, 4, 8
6, 7, 12
3, 13, 15
0, 3, 7
6, 8, 9
5, 6, 10
9, 11, 13
0, 5, 9
2. На елементах булевого базису побудувати найбільш простий шифратор
на 16 входів, де забороненими є набори, зазначені у таблиці згідно з варіантом.
Визначити складність отриманої схеми.
№
варіанту
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Заборонені
набори
6, 9, 10
0, 10, 15
0, 4, 8
6, 7, 12
3, 13, 15
0, 3, 7
6, 8, 9
5, 6, 10
9, 11, 13
0, 5, 9
№
варіанту
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Заборонені
набори
1, 5, 12
2, 8, 9
0, 3, 7
4, 14, 15
6, 9, 11
0, 7, 12
11, 13, 15
0, 5, 7
7, 8, 11
3, 7, 9
№
варіанту
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Заборонені
набори
0, 2, 6
0, 9, 12
2, 3, 4
2, 5, 9
3, 8, 11
13, 14, 15
1, 4, 9
5, 7, 13
0, 7, 9
2, 3, 6
3. Розробіть і зберіть за допомогою Electronics Workbench схему
дешифратора 4×16 на основі двох дешифраторів 3×8 з використанням мікросхем з
бібліотеки компонентів. Переконайтеся в правильності функціонування
дешифратора.
7
Завдання для самостійної роботи
З використанням довідників зробити огляд мікросхем вітчизняного та
зарубіжного виробництва відповідно до варіанту: навести таблицю істинності,
схему розміщення виводів мікросхеми, призначення всіх виводів та короткий
опис роботи мікросхеми.
№ варіанту
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Мікросхеми
№ варіанту
КР1533ИД3 74LS154N
16
КР531ИД7
DM54148J
17
КМ555ИД18 CDB448E
18
КМ555ИВ1
DM74141J
19
К555ИД6
ECG74155
20
К555ИД3
FLJ155
21
К555ИД10
HD74141
22
К155ИД7
DM74145J
23
К155ИД6
HD74LS145P
24
К155ИД3
M533145
25
К155ИД10
M74LS145
26
К155ИД1
DM74148J
27
КР1554ИД14 MB74LS148
28
К564ИД7
MC54155W
29
К155ИД3
MC54F148D
30
Мікросхеми
К155ИД1
MC74145L
КР1554ИД14 MC74155N
К564ИД7
MC74F148D
К155ИД7
MH7442
К155ИД6
MIC54155J
К155ИД3
N74141F
К555ИД6
N74155B
К555ИД3
S54141F
К555ИД10
S54155F
КР1533ИД3 SN54145J
КР531ИД7
SN54148J
КМ555ИД18 DM54148J
К155ИД3
CDB448E
К555ИД6
DM74141J
К155ИД1
ECG74155
Контрольні питання.
Який пристрій називається дешифратором?
Що таке шифратор?
Скільки входів має дешифратор, у якого 10 виходів?
Як дешифратори і шифратори позначаються на схемах?
Які теореми булевої алгебри використовуються при реалізації логічних
функцій у базисі І-НІ, АБО-НІ?
У яких випадках корисно використовувати дешифратори для реалізації
булевих функцій?
Пояснити принцип роботи семисегментного дешифратора.
Що таке пріоритетний шифратор?
В яких пристроях використовуються двійково-десяткові дешифратори?
8
А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать | |||
25640. | Костные ткани | 38 KB | |
В костной ткани обнаружено более 30 микроэлементов медь стронций цинк барий магний и др. Органическое вещество матрикс костной ткани представлено белками коллагенового типа и липидами. Морфофункциональные свойства костной ткани меняются в зависимости от возраста мышечной деятельности условий питания а также под влиянием деятельности желез внутренней секреции иннервации и др. | |||
25641. | Костный мозг | 45.5 KB | |
В данный период костный мозг накапливает стволовые клетки а клетки стромы с остеогенными потенциями создают микросреду необходимую для дифференцировки стволовых кроветворных клеток. У зародыша 36 нед развития в костном мозге диафиза трубчатых костей обнаруживаются жировые клетки. Он содержит стволовые кроветворные клетки СКК и диффероны гемопоэтических клеток эритроидного гранулоцитарного и мегакариоцитарного ряда а также предшественники В и Тлимфоцитов. | |||
25642. | Гистологическое строение трубчатой кости как органа | 36 KB | |
Компактное вещество образующее диафиз кости состоит из костных пластинок толщина которых колеблется от 4 до 1215мкм. Наружные общие генеральные пластинки не образуют полных колец вокруг диафиза кости перекрываются на поверхности следующими слоями пластинок. Внутренние общие пластинки хорошо развиты только там где компактное вещество кости непосредственно граничит с костномозговой полостью. | |||
25643. | МЫШЕЧНЫЕ ТКАНИ | 27 KB | |
В соответствии с морфофункциональным принципом в зависимости от структуры органелл сокращения мышечные ткани подразделяют на две подгруппы. 1 подгруппа поперечнополосатые исчерченные мышечные ткани. Исчерченные мышечные ткани сокращаются быстрее чем гладкие. | |||
25644. | Надпочечники | 49.5 KB | |
В корковом веществе надпочечников образуется комплекс стероидных гормонов которые регулируют обмен углеводов состав ионов во внутренней среде организма и половые функции глюкокортикоиды минералокортикоиды половые гормоны. Ацидофильные клетки становятся зачатком первичной фетальной коры будущих надпочечников. На 10й неделе внутриутробного периода первичная кора окружается снаружи мелкими базофильными клетками происходящими тоже из целомического эпителия которые дают начало дефинитивной коре надпочечников. Мозговая часть... | |||
25645. | Нейроглия | 33.5 KB | |
Клетки глии ЦНС делятся на макроглию глиоциты и микроглию. Эти клетки цилиндрической формы. Базальная поверхность большинства эпендимоцитов ровная но некоторые клетки имеют длинный отросток идущий глубоко в нервную ткань и почти лишены ресничек. | |||
25646. | Нейрон. НЕРВНАЯ ТКАНЬ | 43 KB | |
Нервные клетки нейроны нейроциты основные структурные компоненты нервной ткани выполняющие специфическую функцию. Нейроны. Нейроны нейроциты специализированные клетки нервной системы ответственные за рецепцию обработку процессинг стимулов проведение импульса и влияние на другие нейроны мышечные или секреторные клетки. Нейроны выделяют нейромедиаторы и другие вещества передающие информацию. | |||
25647. | Нервные волокна | 32.5 KB | |
По строению оболочек различают миелиновые и безмиелиновые нервные волокна. Безмиелиновые нервные волокна находятся преимущественно в составе вегетативной нервной системы. В нервных волокнах внутренних органов как правило в таком тяже имеется не один а несколько 1020 осевых цилиндров принадлежащих различным нейронам. | |||
25648. | Нервные окончания | 45 KB | |
Нервномышечное окончание состоит из концевого ветвления осевого цилиндра нервного волокна и специализированного участка мышечного волокна. Их базальная мембрана продолжается в базальную мембрану мышечного волокна. Соединительнотканные элементы при этом переходят в наружный слой оболочки мышечного волокна. | |||