Краткие теоретические сведения. Цифровые системы работают с информацией в двоичном виде, которая постоянно обрабатывается устройствами

Цифровые системы работают с информацией в двоичном виде, которая постоянно обрабатывается устройствами, которые разделяют на два класса – КЦУ и ПЦУ. К первому классу относятся комбинационные цифровые устройства (КЦУ), выходные сигналы которых определяются только комбинацией входных сигналов, действующих в настоящее время. В составе КЦУ нет элементов памяти. Ко второму классу относятся последовательностные цифровые устройства (ПЦУ), выходные сигналы которых определяются не только комбинацией входных сигналов, действующих в настоящее время, но и состоянием устройства в предыдущий момент времени. В состав этих устройств входят элементы памяти.

Обработка цифровой информации включает в себя такие операции как: кодирование и декодирование; мультиплексирование и демультиплексирование; сравнение; преобразование кода; передачу данных. Все указанные, а также другие операции выполняются с помощью СИС (интегральные схемы средней степени интеграции).

Функциональные цифровые узлы комбинационного типа, переводящие коды (способ систематического представления информации) из одного вида в другой, образуют группу преобразователей кодов, в состав которой входят шифраторы, дешифраторы, преобразователи кода для сегментной индикации.

Шифратор (от англ. coder, encoder – кодирование, сокращенно CD) – это логическая схема, которая осуществляет преобразование десятичных чисел в двоичную систему счисления. Шифратор имеет определенное количество входов, причем в каждый момент времени, только один из них может быть активизирован, в результате чего шифратор формирует выходной код, структура которого зависит от того, какой из входов был возбужден.

Шифратор, имеющий 10 входов (0…9), последовательно пронумерованных десятичными числами и 4 выхода (кода 8421) осуществляет преобразование десятичных чисел в двоичную систему счисления (рисунок 15).

Рисунок 15 – Условное графическое обозначение,

таблица истинности шифратора

В соответствии с таблицей истинности ЛФ для каждого выхода будет иметь следующий вид:

Логическая схема в основном базисе И, ИЛИ, НЕ изображена на рисунке 16. Проверим правильность функционирования логической схемы шифратора, если сигнал активного уровня поступает на вход Y5 (рисунок 16).

Рисунок 16 – Логическая схема шифратора

Дешифратор (от англ. decoder – декодирование, сокращенно DC)– это логическая схема, при подаче определенного кода на входы которой, на выходе возбуждается определенная, соответствующая этому коду выходная шина.

Десятичный дешифратор – предназначен для дешифрации двоично-кодированных десятичных чисел. Двоичный код, присутствующий на входах, преобразуется в единичный сигнал на одном из выходов.

Рисунок 17 – Условное графическое обозначение

В соответствии с таблицей истинности ЛФ для каждого выхода будет иметь следующий вид:

; ;

; ;

; ;

; ;

; .

Построим схему дешифратора в основном базисе «И, ИЛИ, НE».

Логическая схема в основном базисе И, ИЛИ, НЕ изображена на рисунке 17. Проверим правильность функционирования логической схемы дешифратора, если на входы поступает код 0010.

Рисунок 18 – Логическая схема дешифратора

Мультиплексор (от англ. multiplexer – много, сложный, сокращенно MUX) – это управляемый переключатель цифровых сигналов, обеспечивающих передачу одного из многих входных сигналов, чей номер задан двоичным кодом, на единственный выход (рисунок 18). Передача требуемого сигнала на выход контролируется входами выбора данных (SELECT), которые также называют входами выбора данных (ADDRESS). Поскольку на входные линии мультиплексора подаются двоичные данные, то его также называют селектором данных. Операция переключения из множества линий данных на одну носит название мультиплексирования.

Рисунок 18 – Условное графическое обозначение мультиплексора

на 4 информационных входа с разрешающим входом

В соответствии с таблицей истинности ЛФ для каждого выхода будет иметь следующий вид:

.

Логическая схема в основном базисе И, ИЛИ, НЕ изображена на рисунке 19.

Проверим правильность функционирования логической схемы мультиплексора для кода 01 на адресных входах.

Рисунок 19 – Логическая схема мультиплексора

Демультиплексор (от англ. demultiplexer, сокращенно DEMUX или DMX, DM) – это цифровое устройство, осуществляет распределение сигналов, присутствующих на единственный информационный вход D, на один из нескольких выходов Q ₀ – Q_n (выбор и подключение выхода). Номер выхода Q_n, подключаемого ко входу D, определяется двоичным кодом, поданным на адресные входы А ₀ – А_n (рисунок 20).

При наличии в схеме входа синхронизации С, подключение выхода ко входу происходит при на активном сигнале на входе С.

Соотношение между количеством выходов Q _n и числом адресных входов А _n определяется формулой: Q= 2 ^А, где А - количество адресных входов DM, Q – количество выходов DM.

Рисунок 20 – Условное графическое обозначение

и таблица истинности демультиплексора

В соответствии с таблицей истинности ЛФ для каждого выхода будет иметь следующий вид:

Логическая схема в основном базисе И, ИЛИ, НЕ изображена на рисунке 21.

Рисунок 21 – Логическая схема демультиплексора