Комбинационные преобразователи кодов.

Комбинационные преобразователи кодов.

Регистры.

Операционный элемент, состоящий из триггеров и созданный для приема и хранения чисел в двоичном коде, именуется регистром.

При помощи неких видов регистров можно делать следую­щие простые операции: установку, сдвиг, преобразование.

Основными типами регистров являются:

1) параллельные;

2) поочередные (сдвигающие).

1. Параллельный регистр.

В параллельном регистре на тактируемых D-триггерах код запоминаемого числа Комбинационные преобразователи кодов. подается на информационные входы всех триггеров и записывается в ре­гистр с приходом тактового им­пульса. Выходная информация из­меняется с подачей нового слова и приходом последующего импульса записи. Такие регистры употребляют в ОЗУ. Число триггеров в их равно наибольшей разрядности хранимых слов.

ИМС К155ТМ7 (в теме Комбинационные преобразователи кодов. D-триггеры) К561ТМЗ можно использовать в качестве параллельных четырехразрядных регистров. Методом обычного объединения входов с не­скольких микросхем можно получить парал­лельный регистр на 8 и поболее разрядов.


2. Поочередный регистр на D-триггерах.


Разглядим работу реверсивного сдвигающего регистра. Такие ре­гистры могут быть построены на D, RS и JK - триггерах, при Комбинационные преобразователи кодов. этом один триггер служит для хранения 1-го разряда числа. Не считая хранения в таком регистре может быть осуществлен сдвиг хранимого числа как на право, так и на лево по цепочке триггеров, В данном случае регистр называ­ется реверсивным. Сдвиг инфы нужен при преобразовании по­следовательного кода чисел в параллельный Комбинационные преобразователи кодов., т.е. при записи в регистр многоразрядного числа, которое поразрядно вводится на 1-ый триггер регистра. Сдвиг инфы в регистре нужен таксисе для нормализации


Перед записью числа регистр устанавливается в «0» (Q0=Q1=Q2=0) подачей «0» на шину уст. «0», которая соединена с инверсными устано­вочными входами триггеров D3, D6, D9. При записи числа Комбинационные преобразователи кодов. в регистр в параллельном коде информация сразу подается на входы а, b, c частей D2, D5, D8. По единичному сигналу на шине «Разрешение за­писи» элементы И-НЕ пропускают информацию на триггеры. В зависи­мости от инфы на входах а, b, с на выходах Q2, Ql Комбинационные преобразователи кодов., Q0 устанав­ливаются «0» либо «1». Выходные сигналы триггеров будут сохраняться до того времени, пока опять не будет подан сигнал уст. «0». Записанный в регистре код можно двинуть на право на один разряд, если подать управляющий сигнал на шину «Сдвиг вправо», а на шину, связанную с син­хронизирующими входами триггеров подать тактирующий (синхро) им Комбинационные преобразователи кодов.­пульс.

Если до подачи импульса, к примеру, в регистре был код Q2=1, Ql=0, Q0=0, то после подачи импульса в регистре появляется код Q2=0, Q1=1, Q0=0. При сдвиге кода на право, в каждый триггер запишется информация от левого триггера. При подаче управляющего сигнала на шину «Сдвиг влево» в каждый Комбинационные преобразователи кодов. триггер через элемент И-ИЛИ-НЕ запишется инфор­мация из правого триггера.

Сдвиг инфы позволяет записать многоразрядное число, методом последовательной подачи каждого разряда начиная с младшего, на шину «Вход» элемент с D1. Под действием 3-х тактирующих импульсов код младшего разряда пройдет поочередно от триггера D3 к триггеру D9. Запи­санное Комбинационные преобразователи кодов. в регистре число можно считать на прямом выходе триггера D9, на­чиная с младшего разряда, если подать управляющий сигнал на шину «Сдвиг вправо» и подать серию тактирующих импульсов.

Если при считывании числа из регистра нужно сохранять его (число) в нем, то нужно инверсный выход триггера D9 соединить Комбинационные преобразователи кодов. с шиной «Вход» элемента D1. Тогда при каждом тактирующем импульсе код каждого разряда будет поступать не только лишь на выход регистра, да и на вход старшего разряда для перезаписи. В итоге получится кольцевой регистр, в каком информация будет передвигаться по кольцу из триггеров.

Из-за огромного числа простых операций, которые могут делать Комбинационные преобразователи кодов. регистры, они стали одними из более всераспространенных операционных частей, к примеру, и в ТТЛ(К155), и в КМДП(К561) сериях цифровых микросхем имеется более 10 регистров с разными многофункциональными способностями.

Работу регистра на универсальных JК-триггерах разглядеть без помощи других стр. 199-200 «Основы промышленной электроники» под ред. Герасимова В. Г. за Комбинационные преобразователи кодов. 1986 г.

Комбинационные преобразователи кодов.

Комбинационные преобразователи кодов созданы для преобра­зования m-элементного параллельного кода на входе в n-элементный па­раллельный код на выходе.

Связь меж входными и выходными сигналами можно задать таб­лицами истинности либо логическими функциями.

Шифратор.

(Кодер) – служит для преобразования единичного сигнала на одном из Комбинационные преобразователи кодов. входов в n-разрядный двоичный код. Наибольшее применение он нахо­дит в устройствах ввода инфы (пультах управления) для преобра­зования десятичных чисел в двоичную систему счисления.

Представим, на пульте управления 10 кнопок с гравировкой от 0 до 9. При нажатии хоть какой из их на вход шифратора подается «1» (Х0, ..., Х9). На Комбинационные преобразователи кодов. выходе шифратора должен показаться двоичный код (Y0, ..., Y3) этого десятичного числа. Запишем таблицу истинности. В данном случае нужен преобразователь с 10 входами и 4-мя выходами.

ШИФРАТОР
Десятичное число Двоичный код
Y3 Y2 Y1 Y0
Y Х3 Х2 X1 Х0
ДЕШИФРАТОР

На выходе Y0 единица должна появить­ся при нажатии Комбинационные преобразователи кодов. хоть какой нечетной клави­ши X1, ХЗ, Х5, Х7, Х9, т.е. Y0 =Х1 V X3 V Х5 V X7 V X9.

Состояние других выходов определяется логическими функциями Y1= X2 V X3V X6 V X7; Y2 = Х4 V X5 V X6 V X7; Y3 = Х8 V X9.

Как Комбинационные преобразователи кодов. следует, для реализации шифра­тора пригодится четыре элемента Либо

1 - пятивходовой

2 - четырехвходовых

1 – двухвходовой


В серии К155 есть один шифратор типа К155ИВ1, производящий преоб­разование единичного кода на одном из восьми входов в трехзначный двоич­ный код. Эта микросхема имеет один вход стробирования V. Стробированием именуется выделение сигнала в определенный момент времени. В этом Комбинационные преобразователи кодов. случае это возникновение выходно­го сигнала в моменты, когда на входе стробирования есть разрешающий сигнал (V=0) (CD – coder – шифратор).

Дешифратор (декодер).

Это узел, модифицирующий код, поступающий на его входы, в сигнал лишь на одном из его выходов.

Дешифраторы обширно используются в устройствах управления, в системах цифровой индикации с газоразрядными Комбинационные преобразователи кодов. индикаторами и т.д. (decoder - DC).

Дешифратор двойного n -разрядного кода имеет 2n выходов, т.к. каждому из 2n значений входного сигнала (кода) должен соответство­вать единичный сигнал на одном из выходов дешифратора. В рассмот­ренной ранее таблице истинности считаем двоичный код Х3, ..., Х0 – входным словом, а десятичный Комбинационные преобразователи кодов. – выходным.

Логические функции, описывающие работу такового дешифратора:

(для шестнадцати разряд­ного кода). («1 из 16»).


Четыре входа каждого пятивходового элемента И-НЕ использу­ются для реализации логической функции дешифрирования, а пя­тый вход нужен для стробирования выходных сигналов.

К155ИД10 и К176ИД1 конвертируют двоичный код в код «1 из 10». На 2-ух ИМС К Комбинационные преобразователи кодов.155ИДЗ можно собрать дешифратор на 32 выхода, а на че­тырех на 64 выхода.


Для индикации чисел на табло и пультах управления в десятичном виде употребляют 7 сегментные светодиодные либо жидкокристалли­ческие индикаторы. Подавая управляющее напряжение на отдельные элементы индикатора и вызывая его свечение (светодиодные индикато­ры) либо изменяя его Комбинационные преобразователи кодов. расцветку (жидкокристаллические индикаторы), моле­но получить изображение десятичных цифр 0, 1, ..., 9.

Для удобства перевода двоичной инфы в десятичный вид ис­пользуют двоично-десятичный код 8421, т.е. представляют числа в виде четырехразрядных двоичных чисел.

К примеру: 910 = 1*8+0*4+0*2+1*1=10012;

7510 = 01110101;

910 = 100100010000.

Цифра Двоично-десятичный код Семисегментный код
23=8 22=4 21=2 20=0 a b c d e f g

При поступлении на вход дешифратора Комбинационные преобразователи кодов. соответст­вующего десятичной цифре двоичного кода срабатыва­ет один из транзисторных ключей Т1¸Т7 и загорается светодиод.

На микросхемы серии К514 поступают входные сигна­лы уровней ТТЛ, Сигнал V служит для гашения инди­кации (малый уровень).

К514ИД1 - имеют раздель­ные аноды.

К514ИД2 -раздельные ка Комбинационные преобразователи кодов.­тоды.

ИМС серии К176ИД2 и К176ИДЗ являются преобразователями кода с выходным регистром памяти и созданный для работы с жидкок­ристаллическими и люминесцентными индикаторами, могут работать и со светодиодами.


Мультиплексор.

(multiplex - неоднократный)

Это узел сопоставления, осуществляющий преобразование параллельных цифровых кодов в поочередные. В устройствах автоматики его используют для поочередного либо Комбинационные преобразователи кодов. адресного опроса данного числа источников информационных сигналов и передачи их на один выход.

Схема мультиплексора с 2-мя информа­ционными входами Х0 и X1 и одним управляющим (адресным) входом а.

при а=1 на выход передается X1 и Y=Х1;

при а=0 на выход передается Х0 и Y=Х Комбинационные преобразователи кодов.0.

Схема четырехвходового мультиплексора (Х0¸ХЗ) с 2-мя управ­ляющими (адр.) входа­ми а0, al.

A=ala0

А=0 0(al=0;a0=0).

Двухразрядное число A =al *а0 – адресок входа мультиплексора. Если исключить на выходе логическую схему Либо, то устройство работает как селектор, который обеспечивает пропускание сигнала только по какому-либо одному Комбинационные преобразователи кодов. изолированному каналу связи. Мультип­лексоры и селекторы употребляются для организации обмена логической инфы меж измерительными и вычислительными устройствами.

MX- выпускают в ИМС на 2, 4, 8, 16 входов

Адресок входа А
а1 a0
Х0
Х1
Х2
Х3

(К155КП2 - 4*1); (К155КП7 - 8*1)

(К155КП1 -16*1); (К155КП2 - 8*1)

ala0 ala0 ala0 a0al

00 01 10 11

11X0+01X1+10X2+00X3=X0

01X0+11X Комбинационные преобразователи кодов.1+00X2+10X3=X1

10X0+00X1+11X2+01X3=X2

00X0+10X1+01X2+11X3=X3

СУММАTOP.

Сумматор предназначен для арифметического сложения 2-ух чисел. При сложении 2-ух многоразрядных двоичных чисел каждый разряд суммы формируется из разрядов слагаемых и переноса из младшего раз­ряда; не считая того, формируется перенос в старший разряд.

По правилам Комбинационные преобразователи кодов. сложения по модулю два составим таблицу истинности (аб=аb аb. и т.д

Вход Выход
Слагаемое Перенос из младшего разряда Сумма Перенос в старший разряд
Ai Bi Pi Si Pi+1

На основании анализа таблицы запишем логические функции для вы­ходных величин.

S­­­i=

Pi+1=

По этим функциям можно выстроить Комбинационные преобразователи кодов. од­норазрядный сумматор на элементах И иИЛИ.




Для сложения 2-ух (А, В) либо более многоразрядных чисел использу­ют многоразрядные сумматоры. Соединяя одноразрядные меж собой, получают требуемую разрядность сумматора.

Компаратор.

Цифровой компаратор (узел сопоставления) предназначен для сопоставления 2-ух многоразрядных двоичных чисел А и В. Такая задачка нередко возника Комбинационные преобразователи кодов.­ет в автоматических устройствах. К примеру, требуется установить, когда переменная величина А, увеличивающаяся (либо уменьшающаяся) на I в каждом такте, станет равна наперед данному числу В.

Одноразрядный компаратор может быть выполнен по схеме:


1) a=l;b=0 (а>b), →a>b

2) а=0; b=l (a

3) а=0; b=0 (а=b), , , 0 + 0 = 1

4) a=l Комбинационные преобразователи кодов.; b=l. (a=b), , , 0 + 0 = 1.

Трехразрядный компаратор

Ассоциирует два двоичных числа А и В; А=аЗ а2 al, B=b3 b2 b1.

Компаратор употребляет три одноразрядных компаратора Д1–ДЗ, которые зависимо от соотношений меж а и b вырабатывают единичный сигнал на одном из 3-х выходов. Компаратор начинает ассоциировать числа со старших разрядов.


1)Если а Комбинационные преобразователи кодов.3>b3, 1 на D6 =>А >В предстоящее сопоставление не делается.

2) Если а3=b3, то с элемента D1 подается 1 на логический элемент D4. Элемент D4 пред­ставляет собой ключ, который пропускает сигнал с элемента D2 на элемент D6.

3) Если а2>b2, то сиг­нал = 1 появится на вы­ходе D Комбинационные преобразователи кодов.6 (А> В).

4) C элемента D2 открывает ключ на элементе D5 и через него может проходить информация от элемента D3.

5) При равенстве чисел на всех 3-х входах элемента D7 а3=bЗ; а2=b2; al=bl, возникает 1, т.е. А=В.

Компараторы могут применяться в узлах сопоставления цифровых регу­ляторов.

К 561 ИП2 – эта Комбинационные преобразователи кодов. микросхема производит сопоставление 2-ух четырехразрядных чисел. Для роста разрядности сравниваемых чисел можно включать две и поболее ИМС, со­единяя выходы АВ микросхемы младших разрядов с надлежащими входами микросхемы старших разрядов.

ЦАП и АЦП.

Большая часть датчиков и исполнительных устройств автоматиче­ских систем работает с аналоговыми сигналами Комбинационные преобразователи кодов.. Для ввода таких сигна­лов в ЭВМ их нужно конвертировать в цифровую форму, т.е. дискретизироватъ по уровню и во времени. Эту задачку решают АЦП. Обрат­ную задачку, т.е. перевоплощение квантованного (цифрового) сигнала в не­прерывный, решают ЦАП.

АЦП и ЦАП являются основными устройствами ввода-вывода ин­формации в цифровых Комбинационные преобразователи кодов. системах, созданных для обработки анало­говой инфы либо управления любым технологическим процес­сом.

Важные свойства АЦП и ЦАП:

1) Вид аналоговой величины, являющейся входной для АЦП и выходной для ЦАП (напряжение, ток, временной интервал, фаза, частота, угловое и линейное перемещение, освещенность, давление, темпе­ратура и т.п.). Наибольшее распространение получили Комбинационные преобразователи кодов. преобразо­ватели, в каких входной (выходной) аналоговой величиной явля­ется напряжение, т.к. большая часть аналоговых величин сравни­тельно просто преобразуются в напряжение.

2) Разрешающая способность и точность преобразования (разре­шающая способность определяется количеством двоичных разрядов кода либо вероятным количеством уровней аналогового сигна­ла, точность определяется большим значением отличия аналогового Комбинационные преобразователи кодов. сигнала от цифрового и напротив).

3) Быстродействие, определяемое интервалом времени от момента подачи сигнала опроса (пуска) до момента заслуги выход­ным сигналом установившегося значения (ед. микросекунд, десят­ки наносекунд)

В любом преобразователе выделяют цифровую и аналоговую части. В цифровой выполняются кодирование и декодирование цифровых сигна­лов, их запоминание, счет Комбинационные преобразователи кодов., цифровое компарирование (сопоставление), выра­ботка логических сигналов управления. Для этого употребляют: дешифра­торы, мультиплексоры, регистры, счетчики, цифровые компараторы, логические элементы.

В аналоговой части преобразователя выполняются операции: усиле­ния, сопоставления, коммутации, сложения и вычитания аналоговых сигна­лов. Для этого употребляются аналоговые элементы: ОУ, аналоговые ком­параторы, ключи и коммутаторы, резистивные матрицы и Комбинационные преобразователи кодов. т.д.

Преобразователи производятся в виде цифровых и аналоговых ИМС либо БИС.

ЦАП

Строятся на базе, представления хоть какого двоичного числа X в виде суммы степеней числа два.


Схема преобразования четырехраз­рядного двоичного числа

Х=Х3*23+Х2*22+X1*21+Х0 *20

В пропорциональное ему напряжение.

Xi=0 либо 1. Для ОУ

К= –Uвых/Uоп Комбинационные преобразователи кодов.=Roc/R

R – общее сопротивление параллельно включенных веток, в каких были замкнуты ключи X.

Uоп=Uc – опорное напряжение, подаваемое на вход ОУ через R.

Roc – сопротивление ОС.

Х=8Х3+4Х2+2Х1+1Х0, Uвых=Uоп*Roc/Ro(8X3+4X2+2X1+lX0)

Uвых=(–Uоп*Roc/Ro)*Х; –Uoп*Roc/R0 =K – коэффициент пропорцио Комбинационные преобразователи кодов.­нальности, для каждой схемы величина неизменная.

- для нашей схемы.

Для роста числа разрядов нужно наращивать число рези­сторов (Rо/16; Ro/32 и т.д.), при отличии резисторов в 1000 раз точ­ность понижается.

Для устранения этого недочета в многоразрядных ЦАП весовые коэффициенты каждой ступени задают поочередным делением опорного напряжения Комбинационные преобразователи кодов. при помощи резистивной матрицы. (R-2R)


По такому принципу построена схема 10-разрядного интегрального ЦАП типа К572ПА1 выполненного по КМОП технологии.

Плюсы: малая потребляемая мощность, высочайшее быстродей­ствие менее 5мкс., не плохая точность.

на каждый резистор 2R 2 МДП транзистора, подключаемые 1 и 0 (через инвертор). Четные (вх=1) соед. с вых. 1

Нечетные (вх=0) соед Комбинационные преобразователи кодов., с вых. 2

АЦП.

По методу преобразования делятся на поочередные, параллельные и последовательно-параллельные.

В поочередных АЦП преобразование аналоговой величины в цифро­вой код идет ступенями (шагами), поочередно приближаясь к измеряемому напряжению.

Достоинство: простота; недочет: низкое быстродействие.

В параллельных АЦП входное напряжение сразу ассоциируют с Х– опорными напряжениями Комбинационные преобразователи кодов.. При всем этом итог выходит за один шаг, но нужны огромные аппаратурные издержки.

Быстродействие; недочет: сколько опорных напряжений, столько компараторов.

Входное напряжение Состояние компаратора Двойное число
Uc, U 7 6 5 4 3 2 1 2 1 0
Uc<0,5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Uc≤Uc<1,5 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1
1,5≤Uc<2,5 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0
2,5≤Uc<3,5 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1
3,5≤Uc<4,5 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0
4,5≤Uc<5,5 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1
5,5≤Uc<6,5 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0
6,5≤Uc 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1


Процесс преобразования непрерывного сигнала в код состоит из квантования и кодировки.

Квантование – это представление непрерывной величины в виде конечного Комбинационные преобразователи кодов. числа дискретных значений (к примеру, уровней потенциалов), а кодирование – это перевод композиций дискретных значений в двоичные числа для обработки инфы в ЭВМ.

Из входных устройств модифицирующих аналоговые величины в надлежащие коды двоичных чисел композиций, энтузиазм представляют устройства типа напряжение-число.

Разглядим:


bc = t∙tg α =>

Входное напряжение преобразуется в промежную Комбинационные преобразователи кодов. величину «интервал времени», которая в свою очередь преобразуется в цифровой код (временная система кодировки).

Входное напряжение Uвх сравнивается с пилообразным напряжением Uп изменяющимся по линейному закону.

Отрезки b1c1, b2c2, b3c3 представляют собой дискретное значение входного напряжения. Интервал от начала сопоставления до момента равенства напряжений Uвх = Uп является катетом треугольника Комбинационные преобразователи кодов. с углом наклона α. Все три треугольника подобны, как следует, tg α = const. Потому можно сказать, что отрезки bc в каком-то масштабе пропорциональны соответственному интервалу времени t. Как следует измерение дискретных значений напряжений можно поменять измерением пропорциональных отрезков времени, заменяемых двоичным числом.

ГСИ – генератор синхроимпульсов;

И – схема совпадений Комбинационные преобразователи кодов. (логическое умножение);

Сч – счетчик;

Т – триггер;

ДИ – датчик импульсов;

ГПИ – генератор пилообразных импульсов;

= – схема сопоставления либо компаратор;

ГСИ производит серию импульсов определенной частоты, определяющий частоту преобразования, импульсы поступают на вход счетчика через схему И, которой управляет триггер. При нулевом состоянии триггера на выходе схемы И – 0 и на вход Комбинационные преобразователи кодов. счетчика импульсы не поступают. Начало временного интервала сформировывает управляющий импульс УИ, устанавливающий триггер в 1 и определяющий начало отсчета импульсов в счетчике.

Uп
Uвх
ГСИ
Конец временного интервала задается управляющим импульсом УИ2, который устанавливает триггер в 0, и прекращает поступление импульсов с ГСИ в счетчик. Схема сопоставления (аналоговый компаратор) ассоциирует перевоплощенное напряжение Uвх Комбинационные преобразователи кодов. с опорным напряжением Uп, вырабатываемым ГПИ.

В момент совпадения обоих напряжений единица на выходе компаратора производит импульс УИ2, устанавливающий триггер в 0, определяющий конец временного интервала.

Число прошедших на счетчик импульсов – это код, пропорциональный дискретному значению перевоплощенного напряжения.

Точность преобразования определяется точностью сопоставления напряжений и положением управляющего импульса относительно импульсов Комбинационные преобразователи кодов.. ГСИ.


komandi-i-sportsmeni-dopuskayutsya-tolko-posle-odobreniya-predvaritelnoj-zayavki-i-poluchivshie-oficialnie-priglasheniya-ot-orgkomiteta.html
komandi-menyu-testirovaniya-rolika.html
komandi-na-sorevnovaniyah-dolzhni-bit-v-edinoj-sportivnoj-forme.html