Мета роботи. Ознайомитися з принципами побудови і функційонування дешифраторів та

Ознайомитися з принципами побудови і функційонування дешифраторів та демультиплексорів. Дослідити роботу дешифраратора в інтегральному виконанні.

19.2. Теоретичні відомості

Дешифраторами (декодерами) називають пристрої, призначені для розпізнавання кодових комбінацій вхідних сигналів (дискретних cлів). У найпростішому випадку дешифратор має n входів і 2ⁿ виходів, а кожній кодовій комбінації вхідних сигналів відповідає сигнал високого рівня на одному з виходів. Існують дешифратори, в яких кожному дискретному слову на вході відповідає певне слово на його виході. Такі дешифратори перетворюють вхідний код х у вихідний код у.

Дуже близькими за функціональними властивостями до дешифраторів є демультиплексори. Вони призначені для розподілу логічних сигналів з одного інформаційного входу на декілька виходів у відповідності з кодовою комбінацією сигналів на адресних входах.

Рис.19.1. Схема а) і умовне позначення б) дешифратора-

демультиплексора 1:2.

Дешифратори і демультиплексори знаходять різноманітне застосування в обчислювальній техніці, засобах автоматичного керування і телемеханіки. Зокрема, дешифратори служать для розпізнавання кодів команд і адресів комірок пам'яті в комп'ютерах, а за допомогою демультиплексорів перетворюють послідовний код у паралельний та розподіляють інформацію на різні вузли пристроїв. В системах телекерування вони дешифрують команди, які забезпечують селективне керування виконавчими пристроями.

Схеми дешифраторів і демультиплексорів реалізують на основі діодних матриць або будують на основі логічних елементів. Дешифратори з кількох ліній на одну та демультиплексори з однієї лінії на декілька мають однакові схеми і відрізняються лише способом ввімкнення.

Принципи побудови дешифраторів-демультиплексорів на основі логічних елементів видно зі схеми рис.19.1.

Якщо на лінії V підтримувати незмінним високий рівень напруги (V=1), то схема працює як дешифратор 1:2. У такому разі вхід D є інформаційним і, в залежності від рівня сигналу на цьому вході, сигнал "логічної одиниці" буде на виході Y1 або Y2 дешифратора. Справді, при D=0 на обох входах елемента D2 діє сигнал "1". Отже, і на виході D2 також встановлюється високий рівень, тобто Y1=1. Очевидно, що при D=1 в схемі, приведеній на рис.19.1,а буде реалізовано Y2=1.

Схема, приведена рис.19.1, працює як демультиплексор 1:2, якщо використовувати вхід V як інформаційний, а вхід D як адресний. Тоді рівень сигналу на адресному вході D визначає номер виходу, на якому формуються сигнали, що повторюють (у двійковій формі) інформацію на вході V. Коли D=0, нижній елемент І закритий і на його виході Y2=0. При цьому верхній елемент "I" є, активним. Отже, Y1=0 при V=0 і Y1=1 при V=1. Якщо D=1, активним стає елемент D3. Тоді інформація з входу V проходить на вихід Y2. Отже, функції демультиплексора є оберненими до функцій мультиплексора.

Дешифратори-демультиплексори з більшим числом виходів працюють за таким же принципом, але мають більш складну будову. У вигляді окремих функціональних пристроїв вони входять до складу мікросхем багатьох серій і розрізняються за призначенням, числом входів і виходів, активним рівнем сигналів, споживаною потужністю і швидкодією.

На рис.19.2,а і б приведені позначення ТТЛ мікросхем загального призначення К155ИД3 і К155ИД4, які в залежності від способу ввімкнення можуть працювати як дешифратори або як демультиплексори.

Мікросхема К155ИД3 являє собою дешифратор 4:1 або демультиплексор 1:16. Для роботи у режимі дешифратора дозволяючі входи V0 i V1 з'єднують з загальним провідником (створюють рівні "0"). При цьому на п'ятнадцяти виходах дешифратора встановлюється рівень "логічної одиниці" і тільки на одному з виходів рівень "логічного нуля". Номер виходу, на котрому появляється "0", відповідає у двійковій формі числу, код якого поступає на адресні входи D0…D4. При вхідному коді 0000 сигнал "0" діє на виході з позначенням 0 (на всіх інших виходах - "1"); код 0001 переміщує "0" на вихід з номером 1 і так далі. Кодовій комбінації 1111 відповідає рівень "0" на виході номер 15.

Робота мікросхеми К155ИД3 в режимі демультиплекесора відрізняється тим, що, крім адресних сигналів, на один з дозволяючих входів V0 чи V1 подають інформаційні сигнали, які повторюються на одному з виходів.

а) б)

Рис.19.2. Дешифратори-демультиплексори К155ИД3 а) і К155ИД4 б).

Мікросхема К155ИД4 складається з двох секцій. Кожна із секцій має по одному інформаційному входу D і Е, по одному дозволяючому входу V1 i V2 та по чотири виходи D0…D3 і Е0…Е3. Обі секції керуються спільними адресними входами А і В. В залежності від схеми включення мікросхема може працювати в таких режимах: два дешифратори з 2 ліній на 4; два демультиплексори з 1 лінії на 4; демультиплексор з 1 лінії на 8; дешифратор з 3 ліній на 8. Робота окремих секцій дешифратора пояснення не потребує. Для роботи в режимі деширатора 3:8, крім входів А і В, використовуються входи D і Е, котрі з'єднують паралельно, і вони служать третім адресним входом. На входах V1 i V2 при цьому підтримують низький потенціал. Число виводів дешифратора рівне восьми (від D0 до E3).

Серед дешифраторів, які перетворюють один код в інший, розглянемо функціональні властивості мікросхеми КР514ИД2 (рис.19.3, а), призначеної для роботи з семисегментним світлодіодним індикатором. Кожен сегмент такого індикатора є окремим світлодіодом. Аноди світлодіодів з'єднані між собою і знаходяться під додатним потенціалом джерела живлення. Катоди діодів між собою відокремлені і виведені назовні. Щоб засвітити певний сегмент індикатора, на його катоді необхідно підтримувати низький рівень напруги ("0"). Для керування індикатором його виводи з'єднують з відповідними виходами дешифратора.

Двійковий код десяткової цифри, яку необхідно висвітити індикатором, поступає на входи 1…8 дешифратора. Сформований на виході дешифратора семисегментний доповнюючий код цієї цифри поступає на катоди світлодіодів відповідних сегментів індикатора і визиває їх свічення. Так, при двійковому коді 0000 буде світитися цифра 0. Для цього повинні світитися всі сегменти індикатора окрім сегмента G (рис.19.3, б). Отже, у цьому випадку, на всіх виходах дешифратора, крім виходу G, повинні бути сформовані низькі рівні сигналів.

Порядок функційонування дешифратора при всіх можливих кодових комбінаціях вхідних сигналів видно з таблиці станів (табл.19.1).

а) б)

Рис.19.3.Дешифратор КР514ИД2 а) і позначення сегментів

семисегментного індикатора б).

Таблиця 19.1.

Цифра

Двійковий код

Семисегментний код

A

B

C

D

E

F

G

Дешифратор КР514ИД2 має також керуючий вхід S. За допомогою цього входу можна гасити свічення індикатора. Індикатор висвічує інформацію при високому рівні сигналу S=1, а при низькому - свічення індикатора припиняється.

Дата добавления: 2015-07-26