2014-02-24
789
Преобразователи кодов
Демультиплексоры
Демультиплексор — это логическое устройство, предназначенное для переключения сигнала с одного информационного входа на один из информационных выходов. Таким образом, демультиплексор в функциональном отношении противоположен мультиплексору. На схемах демультиплексоры обозначают через DMX или DMS.
Рисунок 61 - Условное графическое изображение демультиплексора «1 в 4»
Суть и схема реализации
В случае ТТЛ логики для коммутации каналов применяются логические элементы "И". В КМОП микросхемах широко применяются ключи на полевых транзисторах. Поэтому в них отсутствует понятие демультиплексора. Информационные входы и выход можно поменять местами, в результате чего мультиплексор может служить в качестве демультиплексора.
Если между числом выходов и числом адресных входов действует соотношение n=2m для двоичных демультиплексоров или n=3m для троичных демультиплексоров, то такой демультиплексор называют полным. Если n<2m для двоичныхдемультиплексоров или n<3m для троичных демультиплексоров, то демультиплексор называют неполным. Функции демультиплексоров сходны с функциями дешифраторов. Дешифратор можно рассматривать как демультиплексор, у которого информационный вход поддерживает напряжение выходов в активном состоянии, а адресные входы выполняют роль входов дешифратора. Поэтому в обозначении как дешифраторов, так и демультиплексоров в отечественных микросхемах используются одинаковые буквы - ИД.
|
|
|
Демультиплексоры выполняют унарные (одновходовые, однооперандные) логические функции с n-арным выходом.
Рисунок 62 - Схема демультиплексора «2 на 4»
3.Вопросы:
1. Определение мультиплексора. Аналоговые и цифровые мультиплексоры.
2. Определение демультиплексора.
Тема 11:
"Преобразователи кодов"
Содержание:
1. Преобразователи кодов
1.1 Шифратор
1.2 Дешифратор
2. Вопросы
Преобразователи кодов служат для перевода одной формы числа в другую. Их входные и выходные переменные однозначно связаны между собой. Эту связь можно задать таблицами переключений или логическими функциями.
Шифратор преобразует одиночный сигнал в n-разрядный двоичный код. Наибольшее применение он находит в устройствах ввода информации (пультах управления) для преобразования десятичных чисел в двоичную систему счисления. Предположим, на пульте десять клавишей с гравировкой от 0 до 9. При нажатии любой из них на вход шифратора подаётся единичный сигнал (ХО-Х9). На выходе шифратора должен появиться двоичный код (Y1, Y2,...) этого десятичного числа. Как видно из таблиц переключений, в этом случае нужен преобразователь с десятью входами и четырьмя выходами.
|
|
|
| Двоичное число | Y8 | Y4 | Y2 | Y1 |
Таблица 12 - Таблица переключений
На выходе Y1 единица появляется при нажатии любой нечетной клавиши X1, ХЗ, Х5. Х7. Х9, т. е. Y1=Х1\/ХЗ\/Х5\/Х7\/Х9. Для остальных выходов логические выражения имеют вид: Y2=Х2\/ХЗ\/Х6\/Х7; Y4==Х4\/Х5\/Х6\/Х7; Y8=Х8\/Х9. Следовательно, для шифратора понадобятся четыре элемента ИЛИ: пятивходовый, два четырехвходовых и двухвходовый рисунок 63.
Рисунок 63 - Пятивходовый, два четырехвходовых и двухвходовый шифратор
1.2 Дешифратор
Дешифратор преобразует код, поступающий на его входы, в сигнал только на одном из его выходов. Дешифраторы широко применяются в устройствах управления, в системах цифровой индикации, для построения распределителей импульсов по различным цепям и т. д. Условное обозначение дешифратора на микросхеме К155ИД1 с десятью выходами для дешифрования одного разряда двоично-десятичного кода 8421 и часть его принципиальной схемы приведены на рисунке 2. Любому входному двоичному коду соответствует низкий уровень только на одном выходе, а на всех остальных сохраняется высокий уровень. Дешифраторы входят во все серии микросхем ТТЛ и КМДП. Например, дешифратор К155ИД4 (два дешифратора в корпусе) преобразует двоичный код в код «1 из 4», К155ИД1 и К176ИД1 в код «1 из 10», К155ИДЗ—В код «1 из 16». Цоколёвка этих микросхем приведена на рисунке 33 и 34.
Рисунок 64 - Дешифратор
Дешифратор на микросхеме К155ИД1 предназначен для работы с декадными газоразрядными индикаторами. Его выходы подключают непосредственно к катодам (имеющим форму десятичных цифр) газоразрядного индикатора анод которого через резистор подключен к источнику питания напряжением 200—250 В. Выходные сигналы этой микросхемы отличаются от ТТЛ уровней и поэтому для подключения к ней других микросхем приходится применять дополнительные устройства согласования.
Рисунок 65 - Дешифратор на микросхеме К155ИД1
Микросхема К155ИД4 состоит из двух дешифраторов на 4 с объединенными адресными входами (выводы 3 и 13) и раздельными входами стробирования. Стробированием называется выделение сигнала в определенный момент времени. В данном случае - это появление выходного сигнала в момент, когда на входах стробирования есть разрешающие уровни. Если на обоих входах А1 и А2 будут низкие уровни, то на выходе верхнего по схеме дешифратора, номер которого соответствует эквиваленту входного кода, будет низкий уровень. Для нижнего (по схеме) дешифратора необходимо необходимо условий: А3==1 и А4==0. На рисунке 3,б показано, как эту микросхему можно использовать в качестве дешифратора на восемь выходов со входом стробирования.
Дешифратор на микросхеме К155ИДЗ имеет четыре входа для приема чисел в коде 8421 и 16 выходов. Два входа стробирования (для передачи сигнала на А1 и А2 необходимо подать низкие уровни) позволяют объединить микросхемы для получения дешифраторов на 32 выхода рисунок 4, 64 выхода (потребуется четыре микросхемы) и т. д.
Рисунок 66 - Преобразователь двоично-десятичного кода в код семисегментного индикатора. Числа на табло и пультах индицируются, как правило, в десятичном коде. Для этого можно использовать дешифратор на микросхеме К155ИД1 совместно с газоразрядным индикатором, Однако применение таких индикаторов в радиолюбительской практике нежелательно из-за сравнительно высокого напряжения источника питания (200 В). Сейчас широкое распространение получили так называемые семи сегментные светодиодные и жидкокристаллические индикаторы, которые работают при тех же напряжениях, что и микросхемы. В них индикация осуществляется семью элементами, как показано на рисунке 5. Подавая управляющее напряжение на отдельные элементы индикатора и вызывая его свечение (светодиодные индикаторы) или изменяя его окраску (жидкокристаллические индикаторы), можно получить изображение десятичных цифр 0, 1,..., 9. О конкретных типах семисегментных индикаторов я расскажу дальше. Преобразование двоично-десятичного кода в код семисегментногоиндиктора показано в таблице. Цоколёвка некоторых микросхем – преобразователей кода 8421 в семисегментный показана на рисунке 67.
|
|
|
Рисунок 67 – Преобразователь кода 8421 в семисегментный
На микросхемы серии К514 поступают входные сигналы уровней ТТЛ. Сигнал Г служит для гашения индикации напряжением низкого уровня. При нормальной работе уровень сигнала Г=1. Дешифратор на микросхеме К514 работает со светодиодными индикаторами, имеющими раздельные аноды, на К514ИД2 - с раздельными катодами. Дешифратор К514ИД2, подключают к индикаторам через токоограничительные резисторы (200-500 Ом) в первый имеет такие резисторы в своем корпусе.
| Цифра | a | b | c | d | e | f | g | ||||
Таблица 13 – Таблица истинности
Микросхемы К176ИД2 и К176ИДЗ являются преобразователями кода с выходным регистром памяти. Запись информации в память происходит по фронту тактового сигнала, подаваемого на вход S (при этом сигнал на входе К=0). Если К=1, дешифратор блокируется. Выходной код этих дешифраторов прямой при М=0 и обратный при М=1. Дешифраторы предназначен для работы с жидкокристаллическими и люминесцентными индикаторами. Они могут работать и со светодиодными индикаторами при напряжении источника питания 9 – 12V с пониженной яркостью свечения (из-за ограничения тока до 2-3 мА).
|
|
|
Мультиплексор узел, осуществляющий параллельных цифровых кодов в последовательные. Его применяют для последовательного опроса заданного числа информационных сигналов и передачи их на один выход.
Рисунок 68 - Мультиплексор узел, осуществляющий параллельных цифровых кодов в последовательные
Условное обозначение мультиплексора с четырьмя информационными входами и его принципиальная схема показана на рисунке 6. На выход Q такого устройства передаётся логический уровень того информационного входа Di, номер которого i d двоичном коде задан на адресных входах A1 A2. Из принципиальной схемы следует что:
Q=D0(-A1)(-A2)\/D1A1(-A2)\/D2(-A1)A2\/D3A1A2.
Число информационных входов может быть увеличено, но при этом увеличится и разрядность адреса.
2.Вопросы:
1. Что преобразует шифратор?
2. Что преобразует дешифратор?
Тема 12:
"Процессоры ЭВМ"
Содержание:
1. Введение
2. История развития процессоров с 1971г.
3. Микропроцессор
3.1 Общая структура микропроцессора
3.2 Характеристики микропроцессора
3.3 Сопроцессоры
3.4 Наиболее важные параметры микропроцессоров
3.5 Команды микропроцессора
3.6 Основной алгоритм работы процессора
4. БИС микропроцессоров
5. Направления в производстве микропроцессоров
5.1 Микропроцессоры с архитектурой RISC
5.2 Микропроцессоры с архитектурой CISC
6. Обзор некоторых 16- и 32 разрядных микропроцессоров
6.1 Процессоры фирмы Intel
6.1.1 Первые процессоры фирмы Intel
6.1.2 Процессор 80286
6.1.3 Процессор 80386
6.1.4 Процессор 80486
6.1.5 Обзор последующих процессоров фирмы Intel
6.2 Процессоры фирмы AMD
7. Устройство управления микропроцессором
8. Устройство управления микропроцессором
9. Вопросы
- Введение
За время существования электронная промышленность пережила немало потрясений и революций. Коренной перелом - создание электронных микросхем на кремниевых кристаллах, которые заменили транзисторы и которые назвали интегральными схемами. Со времени своего появления интегральные схемы делились на: малые, средние, большие и ультра большие (МИС, СИС, БИС и УБИС соответственно). Все больше и больше транзисторов удавалось поместить на всё меньших и меньших по размерам кристаллах. Следовательно, ультра большая интегральная схема оказывалась не такой уж большой по размеру и огромной по своим возможностям. Поэтому процессоры созданы именно на основе УБИС. Развитие микропроцессоров в электронной индустрии проходило настолько быстрыми темпами, что каждая модель микропроцессора становилась маломощной с момента появления новой модели, а ещё через 2-3 года считалась устаревшей и снималась с производства.
