Нарисуйте схему и опишите принцип работы параллельно-последовательного регистраЛабораторная работа №4 Исследование основных комбинационных устройств: дешифратора, демультиплексора, мультиплексора и преобразователя кодов на ПЗУ Цель работы. Исследовать устройство и принцип действия дешифратора, демультиплексора, мультиплексора и преобразователя кодов на ПЗУ. Краткая теория. Шифратор (CD - CoDer - кодер) - это устройство, осуществляющее преобразование десятичных чисел (позиционный или унитарный код) в двоичный код. Шифратор имеет m входов, пронумерованных десятичными числами (0, 1, 2... m – 1) и n выходов, причем 2n ≥ m. Подача управляющего сигнала на один из входов приводит к появлению на выходе n -разрядного двоичного числа, соответствующего номеру возбужденного входа. Шифраторы широко применяются в устройствах автоматики, особенно в устройствах ввода/вывода информации. На клавиатуре ввода имеются клавиши с десятичными цифрами, буквенный алфавит, а при нажатии клавиши позиционный код должен преобразоваться в двоичный. Функциональная схема шифратора, преобразующего десятичные цифры в 4-разрядное двоичное число, приведена на рисунке 1, а, а его условное обозначение – на рисунке 1, б. При появлении сигнала логической единицы на одном из десяти входов на четырех выходах шифратора будет присутствовать соответствующее двоичное число. Пусть сигнал логической единицы подан на вход 7. Тогда на выходах логических элементов DD1.1, DD1.2, DD1.3 будут сигналы логических единиц, а на выходе элемента DD1.4 – сигнал логического нуля. Таким образом, на выходах 8, 4, 2, 1 шифратора мы получим двоичное число 0111.
Некоторые из шифраторов снабжаются входом стробирования. Наличие входа стробирования позволяет выделять сигнал в определенный момент времени. Дешифратор (DC - DeCoder - декодер) преобразует код, поступающий на его входы, в сигнал только на одном из его выходов. Дешифратор n-разрядного двоичного числа имеет 2n выходов. Логическая 1 (при активном высоком уровне на выходе) формируется на том выходе дешифратора, адрес которого соответствует набору двоичных сигналов на входах. Функциональная схема дешифратора на 16 выходов приведена на рисунке 2, а. По такой функциональной схеме построена микросхема К155ИД3. Условное обозначение этой микросхемы на принципиальных схемах приведено на рисунке 2, б. Для преобразования сигнала необходимо на входы V1 и V2 микросхемы подать сигналы логических нулей. Пусть на входе дешифратора присутствует двоичное число 1111. В этом случае на всех пяти входах элемента DD1.15 будут сигналы логических единиц, а на выходе этого элемента будет логический нуль. На выходах всех остальных 15 элементов будут сигналы логических единиц. Если хотя бы на одном из входов V логическая единица, то единицы будут на всех 16 выходах.
Рис. 2
Преобразователь двоично-десятичного кода в код семисегментного индикатора. Числа на табло и пультах индицируются, как правило, в десятичном коде. Для этого можно использовать дешифратор совместно с индикатором. На рис. 3, а представлена схема подключения дешифратора К514ИД1 для управления семисегментным цифровым индикатором АЛС324А на светодиодах с объединенными катодными выводами (они соединены с общим выводом). При высоком потенциале на входе V(активные выходные уровни дешифратора - высокие) ток порядка 5 мА протекает через светодиоды тех сегментов, которые формируют изображение цифры от 0 до 9, двоично-десятичный код которой подан на входы микросхемы К514ИД1. На рис. 3, б приведено стандартное обозначение сегментов семисегментных преобразователей. Сегменты обозначаются латинскими буквами a, b, c, d, e, f, g, а точка - буквой h.
а б Рис.3
При V = 0 на выходах дешифратора устанавливаются низкие уровни, и все светодиоды гаснут. Мультиплексор (от англ. multiplexer - многократный) это устройство, обеспечивающее соединение одного из информационных входов с выходом. Номер информационного входа, который соединяется с выходом, задается в двоичном коде на адресных входах. Если мультиплексор имеет n адресных входов, то в нем может быть 2n информационных входов. Демультиплексор это устройство, обеспечивающее соединение одного из информационных выходов с одним входом. Номер информационного выхода, который соединяется с входом, задается в двоичном коде на адресных входах. Если демультиплексор имеет n адресных входов, то в нем может быть 2n информационных выходов. Функциональная схема демультиплексора, имеющего четыре выхода, приведена на рисунке 4, а, а его условное обозначение на принципиальных схемах – на рисунке 4, б. Функциональная схема мультиплексора, имеющего четыре входа, приведена на рисунке 4, в, а его условное обозначение на принципиальных схемах – на рисунке 4, г. Мультиплексоры могут снабжаться дополнительным входом – входом разрешения передачи информации с входов на выход.
Рис. 4
Выполнение работы. Работа выполняется на плате П4 с картами IV-1, IV-2, IV-3. Карта IV-1 (рис. 5) предназначена для исследования дешифратора – демультиплексора на микросхеме К155ИД4. Адресный код задается тумблерами SA1, SA2, SA1 (вверх – 1, вниз – 0). Так как выходы 0, 1, …, 7 инверсные, то при не нажатой кнопке SB2 все светодиоды HL1 – HL8, подключенные к выходам дешифратора, светятся. При нажатии кнопки SB2 погаснет тот светодиод, номер которого совпадает с кодом на адресных входах. Работа микросхемы в режиме демультиплексора исследуется при подаче входной информации на вход V от кнопки SB2. Карта VI-2 (рис. 6) позволяет исследовать преобразователь двоичного кода в код семисегментного индикатора на микросхеме типа К155РЕ3. Входной двоичный код чисел задается тумблерами SA4 – SA1. При сигнале с SA5, равном логическому 0, на индикаторе HL1 индицируются десятичные числа. При этом для индикации чисел, больше 9, на индикаторе загорается «десятичная точка» (светодиод h). При сигнале с SA5, равном логической 1, индикатор высвечивает шестнадцатеричные цифры от 0 до F.
Карта IV-3 (рис. 7) позволяет исследовать мультиплексор. Адрес, управляющий мультиплексором, заносится в регистр с тумблеров SA3 – SA1 при нажатии кнопки SB3. После этого на один из входов мультилексора подается информационный сигнал с того выхода дешифратора, адрес которого вновь набирается на тумблерах SA3 – SA1. При совпадении адресов дешифратора и мультиплексора загорится светодиод HL1.
Задание. 1. Исследовать дешифратор - демультиплексор и заполнить таблицу состояний (табл. 1).
Таблица 1.
2. Исследовать преобразователь двоичного кода десятичных и шестнадцатеричных чисел в код семисегментного индикатора и заполнить таблицу состояний(табл. 2). Таблица 2.
3. Исследовать мультиплексор. Записать в регистр код указанный преподавателем и заполнить таблицу состояний (табл. 3).
Таблица 3.
Контрольные вопросы. 1. Что такое шифратор? Каково его назначение? 2. Каково назначение стробирующего входа дешифратора?
|
Рис. 1
Рис. 5. Схема к карте IV-1.
Рис. 6. Схема к карте IV-2.
Рис.7. Схема к карте IV-3.
