Примеры построения комбинационных цифровых устройств

Пример 5.1. Построить коммутатор цифровых сигналов с 256 входных каналов на один выходной.

Решение. Схема коммутатора приведена на рис. 5.26.

Для коммутации 256 информационных сигналов х ₀ – х ₂₅₅ требуется восьмиразрядная шина адреса а ₀ – а ₇. Устройство представляет собой многоканальный мультиплексор. Выходной сигнал Y повторяет информацию того входа х_i, адрес которого подан на входы а ₀ – а ₇.

Максимальное число каналов, коммутируемое одной микросхемой (например, К155КП1 или К555КП1), равно 16. Для построения устройства требуется 17 корпусов таких микросхем. Младший полубайт адреса канала подается на объединенные адресные входы микросхем DD 1 –DD 16. На управляющий вход Еэтих микросхем подан разрешающий уровень логического нуля. Вторую ступень коммутатора образует мультиплексор DD 17, на адресные входы которого подается старший полубайт адреса коммутируемого канала. При Z = 1 все каналы закрыты. При Z = 0, дважды инвертируясь, на выход проходит сигнал того канала, адрес которого зафиксирован на адресных входах а ₀ – а ₇.

Пример 5.2. Спроектировать сигнальное устройство, зажигающее светодиод, если сработали любые 7 из 9 датчиков. При срабатывании датчик формирует на выходе логическую 1, иначе на выходе датчика логический 0.

Решение. Просуммируем число сработавших датчиков с помощью сумматоров (рис. 5.27, подключив датчики 1–9 к их входам с весом 1.

Логический элемент И-НЕ на выходе устройства формирует логический нуль, необходимый для того, чтобы светодиод загорелся, только при суммарном количестве сработавших датчиков, равном семи. В устройстве можно задействовать микросхемы К555ИМ5 (DD 1), К555ИМ2 (DD 2), К555ИМ6 (DD 3), К555ЛА4 (DD 4). Резистор задает рабочий ток светодиода порядка 10 мА.

Пример 5.3. На микросхемах средней степени интеграции создать устройство, обеспечивающее передачу цифровых сообщений от 32 абонентов на передающей стороне такому же числу абонентов на приемной стороне.

Установим на передающей стороне четыре мультиплексора 8 ® 1, выходы которых объединим с помощью четырехвходового мультиплексора (рис. 5.28). Выбор источника информации на восьмивходовых мультиплексорах будем вести с помощью трех младших бит адресов А2-А1-А0. Выбор группы источников (выбор мультиплексора) будем производить с помощью двух старших бит адресов А4, А3, подаваемых на выходной мультиплексор.

Рис. 5.28 – Структурная схема передачи цифровых сообщений

по одной линии связи

На приемной стороне установим четыре восьмивходовых демультиплексора, управляющие входы E которых соединим с передающей стороной. Выбор дешифратора-демультиплексора производим с помощью двух старших бит адресов А4, А3 приемной стороны. Эти адреса подаются на дополнительный дешифратор 2:4, выходные сигналы которого поступают на входы (выбор микросхемы) основных дешифраторов. Выбор источника информации осуществляется младшими битами адресов А2-А1-А0 приемника.