Синтез схемы шифратора и кодопреобразователя для управления 1-разрядным 7-сегментным индикатором

Содержание
Введение- 4
1. Порядок синтеза схемы шифратора и кодопреобразователя для управления 1-разрядным 7-сегментным индикатором- 5
2. Индивидуальное задание- 11
Приложение 1- 15
Приложение 2- 22
Библиографический список- 26
Введение
Логические элементы – основной “строительный материал” цифровых систем обработки информации и управления.
Логические элементы выполняют простейшие логические операции (конъюнкцию, дизъюнкцию, инверсию) над входной информацией, представленной в двоичной форме. Однако реализация произвольного вычислительного процесса, содержащего арифметические операции (сложение, вычитание, умножение) или логические процедуры (поиск, сортировка, сравнение, сдвиг и др.), также осуществляются схемами, состоящими из логических элементов. Таким образом, логические элементы образуют универсальную среду, обеспечивающую арифметическую и логическую обработку входной двоичной информации.
Работа с логическими элементами требует не только знакомства с их принципиальными схемами и техническими характеристиками, но и знания основных положений алгебры логики, теории переключательных схем, а также умения по определенным правилам синтезировать логические схемы с заданными характеристиками. Выполнение предлагаемого задания позволит приобрести основные необходимые для инженера навыки.
1. Порядок синтеза схемы шифратора и кодопреобразователя для управления 1-разрядным 7-сегментным индикатором
Проиллюстрируем методику решения задачи на примере.
1. Входные данные вводятся в унитарном коде. Унитарный код двоичного n-разрядного числа представляется 2n разрядами, только один из которых равен 1. Для преобразования этого кода в двоичный код следует применить шифратор. Шифратор должен иметь десять входов, каждому из которых соответствует одно из чисел 0, 1, 2,...,9. Число 9 в двоичном коде представляется разрядами: 1001, т.е. шифратор должен иметь четыре выхода. В соответствии с этими требованиями составляют таблицу истинности (табл.1).
Таблица 1
Таблица истинности шифратора
№
Входные
переменные
Выходные переменные
пп x0 x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8 x9 y1 y2 y3 y4
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1
2 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0
3 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1
4 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0
5 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1
6 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0
7 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1
8 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0
9 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1
2. Получают логическую функцию шифратора в виде СДНФ путем записи “по единицам” (табл.1):
y1=x8+x9;
y2=x4+x5+x6+x7;
y3=x2+x3+x6+x7;
y4=x1+x3+x5+x7+x9
3. Используя полученные уравнения можно синтезировать функциональную схему шифратора в логическом базисе И, ИЛИ, НЕ (рис.1):
Рис.1. Функциональная схема шифратора на логических элементах или для синтеза шифратора в логических базисах И-НЕ или ИЛИ-НЕ следует применить закон двойной инверсии и закон инверсии (закон Де Моргана):
После выбора из табл.4 микросхем синтезируют принципиальную электрическую схему шифратора в заданном табл.5 базисе.
4. Допустим, что последние четыре цифры номера зачетной книжки образуют число 3011, т.е. должны индицироваться только стилизованные цифры 0, 1, 3, а при вводе остальных цифр - символ
5. При составлении таблицы истинности кодопреобразователя (табл.2) учитывают, что входные данные вводятся в двоичном коде, а наличие высокого потенциала на выходах кодопреобразователя y1, y2, y3,..., y7 вызывает свечение соответственно сегмента a, b, c, d, e, f, g 7-сегментного индикатора.
Таблица 2
Таблица истинности кодопреобразователя
№ Входные Выходные переменные
пп переменные a b c d e f g
x4 x3 x2 x1 y1 y2 y3 y4 y5 y6 y7
0
0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0
1
0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0
2 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0
3 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1
4 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0
5 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0
6 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0
7 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0
8 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0
9 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0
10. .15 х х х х х х х
Символом “х” в табл. 2 обозначены безразличные состояния выходных переменных.
6. Для нахождения МДНФ применяют диаграммы Вейча-Карно (рис.2). Из табл.2 видно, что y1=y4; y2=y3; y5=y6.

Рис.2. Диаграммы Вейча-Карно для кодопреобразователя
На диаграммах Вейча-Карно безразличные состояния входных переменных, отмеченные символом “х” и включенные в контуры, считаются единичными, а вне контуров – нулевыми.
7. Для реализации функциональной схемы в базисе И-НЕ преобразуют полученные МДНФ, применяя законы двойной инверсии и инверсии (закон Де Моргана):
8. Для реализации функциональной схемы в базисе ИЛИ-НЕ преобразуют полученные МДНФ, применив указанные законы:
9. Схема кодопреобразователя в логическом базисе И, ИЛИ, НЕ (рис.3):

Рис.3. Функциональная схема кодопреобразователя в логическом базисе И, ИЛИ, НЕ
10. Схема кодопреобразователя в логическом базисе И-НЕ на логических элементах типа К176ЛА7 и К176ЛА9 (рис.4):
DD1, DD2: K176ЛА9 - 3х3 И-НЕ
DD3, DD4: K176ЛА7 - 4х2 И-НЕ
Рис.4. Принципиальная электрическая схема кодопреобразователя в логическом базисе И-НЕ

11. Так как между входом x3 и выходом y1 включено 5 логических элементов, то задержка кодопреобразователя равна
tз=5 tз. ср=5(200...300) =(1000...1500) нс.
12. Схема кодопреобразователя в логическом базисе ИЛИ-НЕ на логических элементах типа К176ЛЕ5 и К176ЛЕ10 (рис.5):
DD1 – DD4: K176ЛЕ5 - 4х2 ИЛИ-НЕ
DD5: K176ЛЕ10 - 3х3 ИЛИ-НЕ
Рис.5. Принципиальная электрическая схема кодопреобразователя в логическом базисе ИЛИ-НЕ
13. Так как между входом x1 и выходом y1 включено 7 логических элементов, то задержка кодопреобразователя равна
tз=7(200...300) =(1400...2100) нс.

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать полную версию