Одноступеневий дешифратор на три входи


Дешифратори

Дешифратором називається комбінаційна схема, що призначена для перетворення двійкового коду, який подається на її входи, в управляючий сигнал на одному з виходів. Існує однозначна залежність між значенням вхідного коду і збудженою вихідною шиною де появляється управляючий сигнал.

Якщо на входах дешифратора діє n-розрядний двійковий код то кількість виходів повного дешифратора рівна 2n.

Управляючий сигнал на збудженій шині може бути в виді лог. 0 (низький потенціал), тоді на всіх інших виходах присутній сигнал лог. 1 (високий потенціал). В такому випадку говорять про інверсні виходи дешифратора.

Управляючий сигнал на збудженій шині може бути в виді лог.1 (високий потенціал), тоді на всіх інших виходах присутній сигнал лог. 0 (низький потенціал). В такому випадку говорять про прямі виходи дешифратора.

Дешифратор є комбінаційною схемою, тому він підлягає етапам синтезу.

(виходи прямі)

Таблиця істинності.

Х1 Х2 Х3 У0 У1 У2 У3 У4 У5 У6 У7

Логічні рівняння.


 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.9

 

При подачі будь-якого двійкового коду на входи X1, X2, X3; на входах одного з лог. елементів "І" співпадуть всі 1. Вихід цього елементу і буде збудженою вихідною шиною. Поставивши на виходах інвертори, тобто лог. елементи "І-НЕ", отримаємо дешифратор з інверсними виходами.


Багатоступеневі дешифратори

Такі дешифратори будуються у випадках де є велика кількість вхідних перемінних X, тобто коли на входах діє багаторозрядний двійковий код.

Існують два методи побудови багатоступеневих дешифраторів:

1. Послідовний метод.

2. Пірамідальний метод.

Послідовний метод полягає в під’єднанні до створеного дешифратора наступного двійкового розряду з допомогою логічного елементу "І". Цей метод є простий до виконання, тому не представляє великої цінності.

Пірамідальний метод полягає в розбитті вхідних перемінних на групи, побудови для кожної групи окремих дешифраторів, виходи яких об’єднують між собою лог. елементами "І".

В загальному виді

 

 

 

                   
                 
N M

       
       

 


Наприклад:

 

 

і т.д.


 

Схема такого дешифратора матиме вид:

 

 

Рис.10

 

Дешифратори в мікросхемному виконанні

 

В технічній документації дешифратори позначаються буквами DC (декодер).

Входи дешифратора в УГП позначаються вагами розрядів, а виходи порядковим номерами.

В технічній літературі часто код-кодові перетворювачі (перетворювач двійкового коду в семисегментний код і інші) називають дешифраторами, однак це не вірно.

 

 

Дешифратори в МС виконанні можуть мати прямі або інверсні виходи, а також один або два управляючі входи V. Завдяки управляючим входам дешифратори часто використовуються як мультиплексори.

 

Х1 ÷ Х4 – входи для подачі двійкового коду.

V1, V2 – управляючі входи, що задають режим роботи.

0 ÷ 15 – виходи дешифратора (вихідні шини). Виходи можуть бути прямими або інверсними

 

 

рис.11

Лічильники

 

Лічильником називається вузол МП систем, який призначений для підрахунку кількості імпульсів, що подаються на його вхід.

Особливістю електронних лічильників є їхня велика швидкодія.

Схеми лічильників будують використовуючи тригери, що працюють в лічильному (симетричному) режимі. Лічильники можуть працювати в прямому або зворотному напрямку. Існують також лічильники, які мають можливість працювати в прямому або зворотному напрямку, тобто змінювати напрям підрахунку імпульсів. Такі лічильники називаються реверсивними.

Якщо після подачі лічильного імпульсу в тригерах лічильника встановиться код на 1 більший від попереднього, то такий лічильник працює в прямому напрямку.

Якщо після подачі лічильного імпульсу в тригерах лічильника встановиться код на 1 менший від попереднього, то такий лічильник працює в зворотному напрямку.

Основні характеристики лічильника

1. Швидкодія

2. Ємність

3. Коефіцієнт перерахунку

1. Швидкодія – максимальна частота вхідних імпульсів, при якій лічильник працює справно. В довідковій літературі приводиться частота вхідних імпульсів, при якій продуцент гарантує справну роботу лічильника.

 

2. Ємність – максимально можливий код, що може бути зафіксований тригерами лічильника.

 

P – основа системи числення

n – кількість розрядів лічильника

Наприклад для розрядного десяткового лічильника

n – кількість десяткових розрядів

Е = 999

для розрядного двійкового лічильника. n – кількість тригерів

 

Е = 15 Е = (1111)2

 

3. Коефіцієнт перерахунку – кількість вхідних імпульсів, при якій лічильник переповнюючись скидається в нульовий стан.

 

 

Коефіцієнт перерахунку вказує на яке число ділиться вхідна частота.

Ємність і коефіцієнт перерахунку залежать від кількості розрядів лічильника.

 

 


 

Двійковий лічильник прямого рахунку

 

Такий лічильник можна будувати використовуючи D або ІК – тригери. Використовуючи наприклад ІК тригери схема лічильника матиме вид :

 

 

рис. 12

 

Подачею короткочасного сигналу лог.1 на вхід "вст. "0" всі тригери скидаються в стан 0 (QТ1 = 0, QТ2 = 0, QТ3 = 0…). При подачі на вхід лічильника першого лічильного імпульсу (його спаду), тригер Т1 встановиться 1 (QТ1 = 1). Тригер Т2 і Т3 залишаться в стані 0 (QТ2 = 0, QТ3 = 0). На прямих виходах тригерів встановиться код 001. Другий лічильний імпульс скине тригер Т1 в 0, а тригер Т2 встановить в 1. Тригер Т3 залишиться в стані 0. На прямих виходах тригерів встановиться код 010. Третій лічильний імпульс встановить код 011. Четвертий імпульс встановить код 100. П’ятий – 101 і т.д.

Таким чином при подачі на вхід лічильника певної кількості лічильних імпульсів на прямих виходах тригерів встановиться двійковий код, значення якого дорівнює кількості поданих імпульсів.

 

Робота такого лічильника відповідає наступній таблиці:

Кільк. лічильних імпульсів QT3 QT2 QT1
 

 

Ємність (Е)

Коефіцієнт перерахунку (К)

 

 


 

Часові діаграми (осцилограми) такого лічильника мають вид:

 

 

Підрахунок імпульсів можна вести починаючи з певного коду, який попередньо необхідно записати на тригери лічильника, використавши для цього S входи тригерів.

 

Двійковий лічильник зворотного рахунку

Для створення схеми такого лічильника необхідно інверсні виходи молодших тригерів з’єднати з лічильними входами старших тригерів.

 

 

 

Подачею короткого сигналу лог.1 на вхід “вст.0”, всі тригери скидаються в стан 0 (QТ1=0, QТ2=0, QТ3=0).

При подачі на вхід лічильника першого лічильного імпульсу (його спаду), тригер Т1 встановиться в 1 (QТ=1). На інверсному виході цього тригера сформується спад (перехід з 1 в 0). Він подіявши на лічильний вхід Т2 встановить його в 1. Таким самим спадом тригер Т3 також встановиться в 1. Таким чином після першого лічильного імпульсу тригери Т1, Т2, і Т3 встановляться в 1. (QT=1, QT=1, QT=1), тобто встановиться код 111. Другий лічильний імпульс скине тригер Т1 в 0. Тригери Т2 і Т3 залишаться в стані 1. На тригерах встановиться код 110. Третій вхідний лічильний імпульс встановить код 101. Четвертий –100 і т. д. При подачі наступного лічильного імпульсу від попереднього коду відніматиметься 1.

 

Кількість лічильних імпульсів QT3 QT2 QT1

 

ємність (Е)

 

 

коефіцієнт перерахунку (К)


Часові діаграми

 

Підрахунок імпульсів можна вести починаючи з певного коду до коду 000. Попередній код записують в тригерах лічильника, користуючись S входами.

Такий підрахунок використовують при програмуванні таймерів МП систем, при заданні певної кількості подій програми і інше.

 


Принцип побудови реверсних лічильників

Такий лічильник можна встановити на роботу в прямому або зворотному напрямку. Для цього необхідно здійснити одночасну комутацію всіх прямих (Q) або інверсних виходів молодших тригерів з лічильними входами старших тригерів.

Така комутація виконується логічними елементами 2-2І-АБО.

 

 

Подавши на вхід "прямий рахунок" лог.1, а на вихід "зворотній рахунок" лог.0 здійснимо з’єднання прямого виходу Q з лічильним входом старшого тригера С. Такий лічильник працюватиме в прямому напрямку.

Якщо на вхід “зворотній рахунок” подамо лог.1, а на вихід "прямий рахунок" лог.0, здійснимо з’єднання інверсного виходу з лічильним входом старшого тригера С. Такий лічильник працюватиме в зворотному напрямку.

Десятковий лічильник

 

Такий лічильник працює в десятковій системі числення. Він складається з потрібної кількості одно розрядних десяткових лічильників (декад).

Одно розрядний десятковий лічильник будується використовуючи чотири тригери, що працюють в лічильному режимі. Однак чотири тригери ділять вхідну частоту в 16 раз, а нам потрібне ділення на 10. Це означає, що десятий вхідний імпульс повинен скинути декаду в нульовий стан і подати в старшу декаду сигнал переносу.

Існують декілька способів зміни коефіцієнту перерахунку.


 

Десятковий лічильник (декада) з зворотніми
зв'язками між тригерами

 

В такому лічильнику в процесі підрахунку імпульсів додається певне число без подачі на вхід лічильних імпульсів. Для декади таке число дорівнює 6(0110)2. Використаємо для побудови такої декади D-тригери.

 

 

Рис. 15

До восьмого вхідного імпульсу лічильник працює як двійковий лічильник прямого рахунку. Восьмий вхідний імпульс встановлює Т4 в 1 (Q=1), тобто на прямих виходах (Q) тригерів встановлюється код 1000. На інверсному виході Т4 – спад (перехід з 1 в 0), який подіявши на вхід формувача F викличе на його виході короткочасний сигнал лог. 0. Завдяки зворотньому зв'язку цей сигнал подіє на інверсні S- входи тригерів Т2 і Т 3. Ці тригери встановлюються в положення 1. На тригерах за фіксується код 1110. Дев'ятий вхідний імпульс встановить код 1111. Десятий вхідний сигнал скине всі тригери в 0 (0000). Тригер Т4 на своєму інверсному виході сформує фронт (перехід з 0 до 1), який і є переносом в старшу декаду.

 

Таблиця роботи:

 

Кільк. лічильних імпульсів QT4 QT3 QT2 QT1
      0

 


Десятковий лічильник (декада) з кодовим керуванням

 

В такому лічильнику в процесі підрахунку вхідних імпульсів код (10)10 = (1010)2, що встановлений на тригерах лічильника, дешифрується в управляючий сигнал, який використовується для скидування всіх тригерів в нульовий стан.

 

 

Рис. 16

 

При встановленні тригерів в стан 1010 на всіх входах логічного елемента "І" співпадуть 1. Одиниця з виходу цього елементу подіє на вхід логічного елементу "АБО-НЕ". Нуль на його виході скине всі тригери в 0 і подасть сигнал переносу в старшу декаду.

 


 

Лічильники в мікросхемному виконанні

 

В технічній документації лічильники позначаються буквами СТ. Під буквами записується основа системи числення в якій працює лічильник.

+1 – вхід подачі лічильних імпульсів прямого рахунку.

-1 – вхід подачі лічильних імпульсів зворотнього рахунку

D0-D3 – виходи подачі попереднього коду, з якого починається підрахунок імпульсів.

С – синхровхід (запису початкового коду)

V1 і V2 – управляючі входи задання режиму роботи.

R – вхід скидування лічильника в стан "0".

1, 2, 4, 8 – виходи лічильника

Р+ - вихід сигналу переносу при роботі в прямому напрямку.

Рис. 17
Р- - вихід сигналу від'ємного переносу (позички) при роботі в зворотньому напрямку.

В різних серіях елементів входи +1,-1, С можуть працювати по фронту або по спаду сигналу.

Вхід R може бути прямим або інверсним.

Виходи Р+, Р- можуть бути прямими або інверсними.

 

Однорозрядний десятковий лічильник (декада) позначається – СТ

:10