Контрольные вопросы
1. Какие значения может принимать единица информации в цифровой системе?
2. Что является математической основой применения логических элементов?
3. Какое общее название имеют устройства на базе логических элементов?
4. Назовите простейшие логические операции.
5. Назовите способы задания ЛФ.
6. Для чего необходимо упрощать ЛФ?
7. На чем основано упрощение ЛФ?
8. Что такое базис, минимальный базис. Какие базисы вы знаете?
Лабораторная работа № 2
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ЦИФРОВЫЕ УСТРОЙСТВА
КОМБИНАЦИОННОГО ТИПА
Цель работы: экспериментальное исследование принципов построения и особенностей функционирования важнейших цифровых устройств комбинационного типа.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
 |
Дешифраторы, шифраторы. Дешифратором называется комбинационная схема (КС), имеющая в общем случае n входов и 2n выходов, преобразующая входной n -разрядный двоичный код в управляющий сигнал на одном из выходов. Каждой комбинации значений входных сигналов соответствует сигнал, равный 1, только на одном выходе. На рис. 2.1а показана принципиальная схема дешифратора, имеющего два входа x1 и x2 (дешифратор 2 ´ 4), а его условное графическое обозначение на рис. 2.1б.
а б
Рис. 2.1
Для упрощения на рис 2.1а не показаны инверторы выходных сигналов.
Таблица истинности такого дешифратора приведена в табл. 2.1, а его логические уравнения имеют вид:
Таблица 2.1
| x1 | x2 | y0 | y1 | y2 | y3 |
| |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | ||
| 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | ||
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | ||
| 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
По принципу построения данный дешифратор относится к пирамидальным, представляющим собой многоступенчатую структуру.
Кроме этого, дешифраторы могут быть линейными и прямоугольными (матричными).
Указанные типы дешифраторов различаются аппаратными затратами и быстродействием.
Дешифраторы являются преобразователями кодов, выполняющими преобразование двоичного кода в унитарный код. Унитарный код двоичного n-разрядного числа представляется 2n разрядами, только один из разрядов которого равен 1.
На рис. 2.2 показана схема дешифратора 2´4 в программе EWB с использованием логического преобразователя и генератора слова. Для индикации состояний входов и выходов использованы светоиндикаторы логических уровней, где входы x1, x2 – адресные, выходы y0 … y3 – инверсные.
Рис. 2.2. Дешифратор 2´4
Шифраторы выполняют функцию, обратную дешифраторам, т. е. преобразуют унитарный код в двоичный, однозначно определяемый номером разряда входного кода, в котором содержится логическая единица.
Как следует, например, из табл. 2.2 истинности шифратора на четыре входа и два выхода, количество булевых функций у него меньше, чем у
дешифратора, но сами функции намного сложнее.
Таблица 2 .2
| x1 | x2 | x3 | x4 | y1 | y2 |
| |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | ||
| 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | ||
| 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | ||
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
Принципиальная схема данного шифратора выполненного в базисе
И–НЕ, приведена на рис. 2.3.
 |
Широкое применение шифраторы находят в цифровых устройствах ввода информации с пультов управления. При нажатии на клавишу на один из входов шифратора подается логическая единица (на остальные – логические нули), на выходе формируется соответствующий двоичный код.
Рис. 2.3
Демультиплексоры, мультиплексоры. Демультиплексорами называют устройства, предназначенные для распределения сигналов с одного информационного входа по нескольким выходам (каналам). Выбор канала обеспечивается кодом на адресных входах.
Функционирование простейшего демультиплексора с одним входом и двумя выходами (1:2) поясняется табл. 2.3 и рис. 2.4, где x – входной сигнал, А – шина адреса, y0 и y1 – выходы.
Таблица 2.3
| А | x | y1 | y2 |
| 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | |
| 1 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 1 |
Рис. 2.4
Логические уравнения данного демультиплексора имеют вид:
По своей структуре демультиплексоры близки к дешифраторам.