Классификация. Преимущества и недостатки

СРЕДНЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по МДК 01.01 Технология сборки и монтажа ЭПУ

 

        Тема: Комбинационные логические устройства (дешифратор).

 

 

Студент Новиков Д.О.

Группа ЭПУ– 371Д

 

Специальность Электронные приборы и устройства

 

Дата выполнения _____________________________________________

 

Оценка _____________

 

 

Руководитель _______________ _

Осетрова Е.В.

 

 

Содержание:

      Введение

ГЛАВА 1:

1. Общие теоритические сведения о КЛУ (Комбинационных логических устройствах).

1.1 Понятия шифратор и дешифратор.

1.2 УГО (Условное графическое обозначение).

1.3 Классификация. Преимущества и недостатки.

1.4 Применение.

1.5 Особенности.

2. Исследование принципа работы (на основе семисегментного расшифровщика).

3. Разработка схемы дешифратора.

ГЛАВА 2:

4. Разработка и реализация часов на газоразрядных индикаторах с использованием микросхемы-дешифратора К155ИД1.

4.1 Общее описание принципа работы.

4.2 Параметры дешифратора К155ИД1.

4.3Список используемых компонентов.

4.4 Создание печатной платы, написание прошивки.

4.5 Итог.

5. Охрана труда.

6. Заключение.

7. Список используемой литературы.

 

 

Введение.

Объект исследования – логическое комбинационное устройство – дешифратор.

Цель работы – характеристика понятия «дешифратор» и изучения его строения, принципа работы, применения, УГО, а также рассмотрение классификации.

Задачи исследования. В данной курсовой работе мы подробно рассмотрим такое комбинационное устройство, как дешифратор. Ознакомимся с его принципом работы, строением. Разработаем свою схему дешифратора.

Практической частью курсовой работы будет являться проектирование с создание часов на газоразрядных индикаторах, основой которых будет являться наше рассматриваемое устройство - дешифратор.

Актуальность исследования. В наше время все современные компьютерные устройства или устройства ввода так или иначе имеют дешифратор в своей системе. Применение их очень обильно - начиная от простой индикации, где дешифратор преобразует информацию для удобного нашего восприятия, заканчивая вычислительными системами. Поэтому на сегодняшний день такие устройства являются одними из «основ» в электронике.

В курсовой работе использовались следующие методы исследования:

· Анализ.

· Синтез.

· Теоретический метод.

· Метод сравнения.

 

ГЛАВА 1:

     1. Общие сведения о КЛУ (Комбинационных логических устройствах).

Комбинационные логические устройства – это устройства, состояние выходов которых в любой момент времени полностью определяется совокупностью логических сигналов, присутствующих на их информационных входах.

К комбинационным устройствам относятся такие устройства, как шифраторы и дешифраторы; мультиплексоры и демультиплексоры; арифметические и арифметико-логические устройства (АЛУ).

В данной курсовой работе мы более подробно рассмотрим, что представляет из себя такое комбинационное устройство, как дешифратор. Ознакомимся с его принципом работы, устройством, применением.

Понятия шифратор и дешифратор.

Шифратор (кодер) – комбинационное логическое устройство, выполняющее логическую функцию (операцию) — преобразование позиционного n-разрядного кода в m-разрядный двоичный, троичный или k-ичный код.

Дешифратор – устройство, обратное шифратору.

Дешифра́тор (декодер) - комбинационное устройство, преобразующее n-разрядный двоичный код в логический сигнал, появляющийся на том выходе, десятичный номер которого соответствует двоичному коду.

Основу структуры простых дешифраторов обычно составляют элементы «И»; выход каждого из них является выходом дешифратора. Если этот выход должен быть возбужден, то на входах элемента «И» должны собираться логические «1». При этом разряды входного кода, в которых присутствуют единицы, должны поступать на входы элемента «И» непосредственно, а нулевые разряды должны инвертироваться.

Более сложные по строению дешифраторы могут включать в себя такие логические элементы как «ИЛИ», «И-НЕ», «ИЛИ-НЕ».

Дешифраторы выпускаются в виде отдельных микросхем или используются в составе более сложных микросхем. В настоящее время десятичные или восьмеричные дешифраторы используются в основном как составная часть других микросхем, таких как мультиплексоры, демультиплексоры, ПЗУ ( Постоя́нное запомина́ющее устро́йство) или ОЗУ ( операти́вное запомина́ющее устро́йство).

Транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ, TTL) — разновидность цифровых логических микросхем, построенных на основе биполярных транзисторов и резисторов.

УГО.

Условно-графическое обозначение микросхемы дешифратора на принципиальных схемах приведено на рисунке 1. На этом рисунке приведено обозначение двоично-десятичного дешифратора, полная внутренняя принципиальная схема которого изображена на рисунке 2.

Рисунок 1. Условно-графическое обозначение двоично-десятичного дешифратора

Рисунок 2. Принципиальная схема двоично-десятичного дешифратора

 

Обратимся для примера к конкретному дешифратору К555ИД6 серии К555 (Рисунок 3).

               Рисунок 3.
К555ИД6 имеет 4 прямых входа, обозначенных через А₁, …, А₈.     Аббревиатура A обозначает «адрес». Указанные входы называют адресными. Цифры определяют значения активного уровня (единицы) в соответствующем разряде двоичного числа. Дешифратор имеет 10 инверсных выходов Y₀, …, Y₉. Цифры определяют десятичное число, соответствующее заданному двоичному числу на входах. Очевидно, что этот дешифратор неполный.

 

 

Классификация. Преимущества и недостатки.

По реализации дешифраторы делятся на полные и неполные.

Число входов и выходов в так называемом полном дешифраторе связано соотношением m= 2ⁿ, где n- число входов, а m— число выходов. Если в работе дешифратора используется неполное число выходов, то такой дешифратор называетсянеполным. Так, например, дешифратор, имеющий 4 входа и 16 выходов, будет полным, а если бы выходов было только 10, то он являлся бы неполным.

По способам построения дешифраторы принято подразделять на линейные, прямоугольные и пирамидальные.

Рисунок 4 – Линейный дешифратор на два входа.

Линейные дешифраторы представляют собой совокупность схем И, формирующих управляющий сигнал только на одном из выходов, в то время как на остальных выходах сигнал отсутствует (рисунок 4). Они являются типовыми, наиболее простыми разновидностями дешифраторов, на их основе строятся различные более сложные схемы.

Линейные дешифраторы обладают рядом достоинств: простота схемы и высокое быстродействие.

Рисунок 5 - Прямоугольный дешифратор.

В прямоугольных дешифраторах n его входов разбиваются на две группы по n/2 переменных в каждой группе при четном n, при нечетном n группы должны содержать по (n+1)/2 и (n-1)/2 переменных (рисунок 5). Для каждой из двух групп строится линейный дешифратор. Эти дешифраторы составляют первую ступень дешифрации. Затем по матричной схеме с помощью элементов И на два входа каждая выходная шина одного дешифратора объединяется с каждой выходной шиной другого и таким образом получается вторая ступень дешифрации.

Для прямоугольного дешифратора фактором, ограничивающим число разрядов дешифрируемого слова, чаще всего является нагрузочная способность элементов входного регистра или элементов первого каскада.

Рисунок 6 - Пирамидальный дешифратор

Пирамидальные дешифраторы на n входов имеют x=n-1 ступеней, причем на каждой ступени используются только двухвходовые схемы И (рисунок 6). Количество элементов И в i-й ступени составляет 2i+1, где i -номер ступени. Общее количество схем И для пирамидального дешифратора определяется по формуле (1):

 Формула (1).

Главным преимуществом пирамидальных дешифраторов считается простота наращивания числа входов, а недостатком – аппаратная неизбыточность и то, что различные входы дешифраторов оказывают неравномерную нагрузку на элементы регистров, а большое число ступеней снижает его быстродействие.

 

Применение

Дешифраторы применяют для расшифровки адресов ячеек запоминающих устройств, высвечивания букв и цифр на мониторах, индикаторах и других устройствах. Чаще всего они являются встроенными в БИС (большая интегральная микросхема), как, например, в полупроводниковых запоминающих устройствах, также они выпускаются и в виде ИС (интегральной микросхемы) среднего уровня интеграции.

Также они широко применяются в системах управления технологическими процессами. Многие исполнительные устройства, такие как электродвигатель, исполнительный механизм на основе электромагнита, могут управляться всего двумя командами: «включить» и «выключить». При этом команде «включить» удобно сопоставить логическую «1», а команде «выключить» — логический «0».

В схемах индикации дешифраторы используются для преобразования рабочего кода счетчика или регистра в код, необходимый для работы индикатора: десятичный, восьмеричный.

Для управление последовательностью работы устройств, элементов, в мультиплексорах (мультиплексоры служат для коммутации любого из нескольких входов схемы с ее выходом).

 

Особенности.

Выпускают дешифраторы по виду интегральных микросхем. К примеру, К500ИД162М – позволяет трансформировать двоичный код в восьмеричный. Другие типы дешифраторов могут преобразовывать двоичное исчисление в десятеричное (К176ИД1 и К155ИД1). Отечественной промышленностью выпускаются дешифраторы со счетчиками, они позволяют управлять семисегментными цифровыми индикаторами. На микросхемах их обычно обозначают буквенным сочетанием ДИ.