51307

Шифраторы

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Цель работы: изучение принципов построения дешифратора и шифратора путем осуществления следующих действий: составление таблицы истинности работы логического устройства; составление логического выражения в соответствии с составленной таблицей истинности и его минимизация; составление схемы электрической функциональной синтезируемого устройства в соответствии с составленным логическим выражением с помощью эмулятора; проверка работоспособности схемы по таблице истинности с помощью эмулятора; Шифратором называется устройство...

Русский

2014-02-09

82 KB

30 чел.

Санкт-Петербургский Государственный Электротехнический Университет

им. В.И. Ульянова (Ленина)

кафедра САПР

Схемотехника

Лабораторная работа по теме

«Шифраторы»

Выполнил: Лебедь П.В.

                                                                                                                    Факультет: КТИ

Группа: 1361

Преподаватель: Фахми Ш.С.

Санкт-Петербург 2013г.

  1.  Цель работы: изучение принципов построения дешифратора и шифратора путем осуществления следующих действий:

 составление таблицы истинности работы логического устройства;

 составление логического выражения в соответствии с составленной таблицей истинности и его минимизация;

 составление  схемы электрической функциональной синтезируемого устройства в соответствии с составленным логическим выражением с помощью эмулятора;

 проверка работоспособности схемы по таблице истинности с помощью эмулятора;

  1.  Шифратором называется устройство, преобразующее сигнал логической единицы на одном из входов в соответствующую кодовую комбинацию выходных сигналов.

Комбинационные микросхемы выполняют более сложные функции, чем простые логические элементы. Их входы объединены в функциональные группы и не являются полностью взаимозаменяемыми. Например, любые два входа логического элемента И-НЕ совершенно спокойно можно поменять местами, от этого выходной сигнал никак не изменится, а для комбинационных микросхем это невозможно, так как у каждого входа — своя особая функция.

Объединяет комбинационные микросхемы с логическими элементами то, что они не имеют внутренней памяти. То есть уровни их выходных сигналов всегда однозначно определяются текущими уровнями входных сигналов и никак не связаны с предыдущими значениями входных сигналов. Любое изменение входных сигналов обязательно изменяет состояние выходных сигналов. Именно поэтому логические элементы иногда также называют комбинационными микросхемами, в отличие от последовательных (или последовательностных) микросхем, которые имеют внутреннюю память и управляются не уровнями входных сигналов, а их последовательностями.

Строго говоря, все комбинационные микросхемы внутри построены из простейших логических элементов, и эта их внутренняя структура часто приводится в справочниках. Но для разработчика цифровой аппаратуры эта информация обычно лишняя, ему достаточно знать только таблицу истинности, только принцип преобразования входных сигналов в выходные, а также величины задержек между входами и выходами и уровни входных и выходных токов и напряжений. Внутренняя же структура важна для разработчиков микросхем, а также в тех редчайших случаях, когда надо построить новую комбинационную микросхему из микросхем простых логических элементов.

Состав набора комбинационных микросхем, входящих в стандартные серии, был определен исходя из наиболее часто встречающихся задач. Требуемые для этого функции реализованы в комбинационных микросхемах наиболее оптимально, с минимальными задержками и минимальным потреблением мощности. Поэтому пытаться повторить эту уже проделанную однажды работу не стоит. Надо просто уметь грамотно применять то, что имеется.

Шифратор (ШР) решает задачу, обратную схемам ДШ, т. е. по номеру входного сигнала формирует однозначную комбинацию выходных сигналов. Номер входного сигнала определяется присутствием логической единицы на соответствующем входе (только одном).

Шифраторы – устройства, осуществляющие преобразование десятичных чисел в двоичный код. Шифратор содержит mвходов, последовательно пронумерованных десятичными числами (0,1,2, ..., m-1) и n выходов. Подача сигнала на один из входов приводит к появлению на выходах n-разрядного двоичного кода, соответствующего номеру возведенного входа (таблица 3.5). Шифраторы широко используются в разнообразных устройствах ввода информации в цифровые системы.

Двоичные шифраторы преобразуют код «1 из N» в двоичный код, т. е. выполняют микрооперацию, обратную микрооперации дешифраторов. При возбуждении одной из входных цепей шифратора на его выходах формируется слово, отображающее номер возбужденной цепи.

Кодирующие устройства (шифраторы) представляют собой преобразователи, в которых на выходе в цифровой форме представляются воспринимаемые ими перемещения. Угловые перемещения воспринимаются угловым или поворотным, а линейные - линейным кодирующим устройством. Поворотные шифраторы применяются в системах автоматизации как датчики для определения углов, положения, скорости и ускорения.

3.)  Таблица истинности восьмиричного шифратора (кодера)

Входы

Выходы

№ комбинации

1

2

3

4

5

6

7

A2

A1

A0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

0

0

0

0

0

0

0

0

1

2

0

1

0

0

0

0

0

0

1

0

3

0

0

1

0

0

0

0

0

1

1

4

0

0

0

1

0

0

0

1

0

0

5

0

0

0

0

1

0

0

1

0

1

6

0

0

0

0

0

1

0

1

1

0

7

0

0

0

0

0

0

1

1

1

1

На основании таблицы для каждого выхода шифратора можно записать следующие логические выражения:

4) Схема.

5) Синтез схемы

Засада

6) Временная диаграмма

7) Схема подключения и проверка

Одновременное или почти одновременное изменение сигналов на входе шифратора приводит к появлению периодов неопределенности на выходах. Выходной код может на короткое время принимать значение, не соответствующее ни одному из входных сигналов. Поэтому в тех случаях, когда входные сигналы могут приходить одновременно, необходима синхронизация выходного кода, например, с помощью разрешающего сигнала EI, который должен приходить только тогда, когда состояние неопределенности уже закончилось.

Задержка шифратора от входа до выхода кода примерно в полтора раза превышает задержку логического элемента, а задержка до выхода GS — примерно в два раза больше. Точные величины задержек микросхем надо смотреть в справочниках

8) Итак, в данной лабораторной работе  рассмотрены основы программирования на VHDL и получена работоспособная, синтезируемая модель приоритетного  8-разрядного шифратора/дешифратора . Эту модель можно совершенствовать, изменять число и функциональность портов ввода-вывода и т.п.

Были получены навыки разработки на языке VHDL.

ДЕШИФРАТОР
Дешифраторы. Это комбинационные схемы с несколькими входами и выходами, преобразующие код, подаваемый на входы в сигнал на одном из выходов. На выходе дешифратора появляется логическая единица, на остальных — логические нули, когда на входных шинах устанавливается двоичный код определённого числа или символа, то есть дешифратор расшифровывает число в двоичном, троичном или k-ичном коде, представляя его логической единицей на определённом выходе. Число входов дешифратора равно количеству разрядов поступающих двоичных, троичных или k-ичных чисел. Число выходов равно полному количеству различных двоичных, троичных или k-ичных чисел этой разрядности.

Для n-разрядов на входе, на выходе 2n, 3n или kn. Чтобы вычислить, является ли поступившее на вход двоичное, троичное или k-ичное число известным ожидаемым, инвертируются пути в определённых разрядах этого числа. Затем выполняется конъюнкция всех разрядов преобразованного таким образом числа. Если результатом конъюнкции является логическая единица, значит на вход поступило известное ожидаемое число.

Из логических элементов являющихся дешифраторами можно строить дешифраторы на большое число входов. Каскадное подключение таких схем позволит наращивать число дифференцируемых переменных.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

70351. МАТРИЦА КОНСТРУИРОВАНИЯ УЧЕБНОГО ДИАЛОГА: ЕДИНСТВО ПРОЦЕССА И РЕЗУЛЬТАТА 79.5 KB
  В статье рассматривается вопрос конструирования учебного диалога с позиций матричного анализа. Данные параметры закладываются в матрицу конструирования учебного диалога как основные факторы по горизонтали и вертикали.
70352. ТВОРЧЕСКОЕ РАЗВИТИЕ СТУДЕНТА В КОНТЕКСТЕ СОВРЕМЕННЫХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ 82.5 KB
  В статье с позиций философского психологического педагогического знания проанализирована сущность творчества; обоснована новизна социальная ценность и оригинальность продукта творчества; структура творческой личности рассмотрена как совокупность творческой направленности творческих...
70353. ОРГАНИЗАЦИЯ СОЗДАНИЯ КРЕАТИВНЫХ ПРОДУКТОВ В ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРАКТИКЕ СТАРШЕКЛАССНИКОВ 64.5 KB
  В статье представлен экспериментально подтвержденный опыт подготовки старшеклассников к созданию креативных продуктов посредством взаимосвязи соответствующих ситуаций и педагогических технологий. Предлагаемый опыт педагогического руководства созданием...
70354. ЦЕННОСТНЫЙ КОМПОНЕНТ УЧЕБНОГО ИСТОРИЧЕСКОГО ЗНАНИЯ 92 KB
  В статье рассматривается проблема содержания образования определяется сущность ценностного компонента содержания исторического образования в школе и предлагаются пути его реализации в практике обучения учащихся на уроках истории. Изменения происходящие в обществе определяют...
70355. МОДЕЛЬ ЭСТЕТИЧЕСКОГО ВОСПИТАНИЯ СТУДЕНТОВ ПЕДАГОГИЧЕСКИХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ СРЕДСТВАМИ ИСКУССТВА НА ОСНОВЕ ГЕРМЕНЕВТИЧЕСКОГО ПОДХОДА 64 KB
  В статье рассматривается проблема эстетического воспитания будущих специалистов в области мировой и отечественной культуры средствами искусства на основе герменевтического подхода. Модель эстетического воспитания студентов педагогических специальностей средствами искусства на основе...
70356. КОНСТРУИРОВАНИЕ И ИЗУЧЕНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА В СОДЕРЖАТЕЛЬНОЙ ЛИНИИ «ИСТОРИЯ И ПАМЯТЬ» 65.5 KB
  Автором рассматриваются дидактические возможности формирования исторической памяти у учащихся через конструирование и изучение содержания учебно-исторического материала. Значение исторической памяти как феномена который способствует формированию национальной и гражданской идентичности общеизвестно.
70357. ГУМАНИТАРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ В ИНФОРМАЦИОННОМ ОБЩЕСТВЕ 66 KB
  В статье рассматривается вопрос гуманитаризации образования и ее связи с развитием научно-технического прогресса. О гуманитаризации как об одной из основных тенденций современного образования на территории постсоветского пространства заговорили еще в начале 1990-х годов.
70358. ФОРМИРОВАНИЕ И РАЗВИТИЕ ИНФОРМАЦИОННОЙ КОМПЕТЕНТНОСТИ КАК БАЗОВОГО КОМПОНЕНТА ИНФОРМАЦИОННОЙ КУЛЬТУРЫ СТУДЕНТА ВУЗА 60.5 KB
  Статья посвящена вопросам формирования и развития у студентов высшей профессиональной школы информационной компетентности определяемой в качестве базового компонента информационной культуры личности. В данной взаимосвязи представляется педагогически целесообразным научное обоснование...