Исследование дешифраторов и шифраторов

Цель работы: Изучить принципы синтеза и работы дешифраторов и шифраторов.

Задание: Произвести синтез схемы дешифратора на основе таблицы истинности. Исследовать полученную схему дешифратора. Исследовать работу микросхемы дешифратора. Собрать и исследовать схему каскадного включения дешифраторов. Собрать схему и исследовать работу шифратора.

Теоретическое введение

Дешифраторы и шифраторы принадлежат к схемам преобразователей кодов. С принятием шифрации связано представление о сжатии данных, с понятием дешифрации – обратное преобразование. В условных обозначениях дешифраторов и шифраторов используются буквы DC и CD (от слов decoder и coder соответственно).

Дешифратор – это устройство, преобразующее цифровой сигнал, заданный кодом в другую, не закодированную форму. Дешифраторы широко используются в качестве преобразователей двоичного кода в десятичный, а также во многих других устройствах.

Дешифратор цифровых сигналов – элемент цифровой техники необходимый для организации работы микропроцессорных устройств.

Классическим дешифраторомназывается комбинационная схема, имеющая n – входов и 2ⁿвыходов, преобразующая поступающий на входы код (адрес выхода) в сигнал только на одном из ее выходов (унитарный код).

Если часть входных наборов не используется, то дешифратор называют неполным и у него количество выходов меньше, чем 2ⁿ. В ЭВМ с помощью дешифраторов осуществляется выборка необходимых ячеек запоминающих устройств, расшифровка кодов операций с выдачей соответствующих управляющих сигналов и т.д.

Функционирование дешифратора описывается системой логических уравнений составленных на основе таблицы истинности. Построим дешифратор на основе таблицы истинности и составленных соответственно логических уравнений для выходных функций.

Наша задача – построить дешифратор на 3 входа. Количество выходов дешифратора N=2³=8.

Обозначим адресные входы дешифратора А0, А1, А2, а выходы дешифратора – Y0, Y1, Y2, Y3, Y4, Y5, Y6, Y7. Составим на основе определения классического дешифратора таблицу истинности

Таблица истинности дешифратора

Таблица 2.11.1.

Адресные входы Выходы дешифратора

A2 A1 A0 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7

Запишем уравнения для функций выходов дешифратора.

Y0 = А2* v A1* v A0*

Y1 = A2* v A1* v A0

Y2 = A2* v A1 v A0*

Y3 = A2* v A1 v A0

Y4 = A2 v A1* v A0*

Y5 = A2 v A1* v A0

Y6 = A2 v A1 v A0*

Y7 = A2 v A1 v A0

Построим схему дешифратора по полученным уравнениям (рис. 2.11.1а).

На рис. 2.11.1б показана схема дешифратора с разрешающим входом Е, на рис. 2.11в – показано обозначение дешифратора на схеме.

Рис. 2.11.1 а,б,в. Схема и микросхема дешифратора

Широкое распространение получил двоично-десятичный дешифратор, имеющий четыре входа и десять выходов (не полный дешифратор). Выходы могут подключаться к разрядам цифрового или знакового индикатора, например, так как это показано на рис.2.11.2.

Рис. 2.11.2. Использование неполного дешифратора для индикации 10-ти состояний

Дешифраторы с десятичными выходами, кроме работы с цифровыми индикаторами, могут быть использованы и для других целей, например, для реализации логических функций. Рассмотрим пример синтеза логических функций для управления семисегментным индикатором.

Семисегментные индикаторы имеют семь стандартно расположенных сегментов и предназначены для отображения цифровой информации (рис. 2.11.3).

Рис. 2.11.3. Схема расположения сегментов в семисегментном индикаторе

Для реализации функций управления семисегментным индикатором составим таблицу истинности (табл. 2.11.2), в которой сопоставим двоичные коды, соответствующие десятичным цифрам, поданным на входы дешифратора, и активизацию сегментов индикатора для отображения соответствующей десятичной цифры. Fn – выход дешифратора. Будем считать, что активизация сегмента соответствует подаче на него уровня логической единицы.

Таблица 2.11.2

Цифра Входы Выходы

F X3 X2 X1 X0 a b c d e f g

По таблице истинности можно записать булевы выражения функций для каждого сегмента семисегментного индикатора:

a = F0 v F2 v F3 v F5 v F6 v F7 v F8 v F9
……………………………………
…………………………………….

g = F2 v F3 v F4 v F5 v F6 v F8 v F9

Схемная реализация дешифратора для управления семисегментным индикатором приведена на рис. 2.11.4.

Рис. 2.11.4. Применение дешифратора для управления семисегментным индикатором

В устройствах цифровой индикации для работы с индикаторами используются специализированные дешифраторы или преобразователи кода.