Преобразователи кодов

 

Операция изменения кода числа называется его перекодированием. Интегральные микросхемы, выполняющие эти операции, называются преобразователями кодов. Преобразователи кодов бывают простые и сложные. К простым относятся преобразователи, которые выполняют стандартные операции изменения кода чисел, например, преобразований двоичного кода в одинарный или обратную операцию. Сложные преобразователи кодов выполняют нестандартные преобразования кодов и их схемы приходиться разрабатывать каждый раз с помощью алгебры логики.

Интегральные микросхемы преобразователей кодов выпускаются только для наиболее распространенных операций:

• преобразователи двоично-десятичного кода в двоичный код;

• преобразователи двоичного кода в двоично-десятичный код;

• преобразователи двоичного кода в код Грея;

• преобразователи двоичного кода в код управления сегментными индикато­рами;

• преобразователи двоичного или двоично-десятичного кода в код управле­ния шкальными или матричными индикаторами.

 

В качестве примера рассмотрим преобразователь двоичного кода в код управления семисегментным цифровым индикатором, приведенный на рис.7.1 а. Сам индикатор представляет собой полупроводниковый прибор, в котором име­ются семь сегментов, выполненных из светодиодов. Включением и выключением отдельных сегментов можно получить светящееся изображение отдельных цифр или знаков. Конфигурация и расположение сегментов индикатора показаны на рис.7.1 а. Каждой цифре соответствует свой набор включения определенных сег­ментов индикатора. Соответствующая таблица приведена на рис.7.1 б. В этой таблице также приведены двоичные коды соответствующих цифр. Такие индикаторы позволяют получить светящееся изображение не только цифр от 0 до 9, но других знаков, используемых

в 8- и 16-ричной системах счис­ления.

Для управления такими индикаторами выпускаются интегральные микро­схемы типов КР514ИД1, К514ИД2, К133ПП1, 176ИД2, 176ИДЗ, 564ИД4, 564ИД5 и др. Преобразователи кодов, выполненные по технологии КМОП, можно использовать не только со светодиодными индикаторами, но и с жидкокристал­лическими или катодолюминесцентными.

 

Примерами простейших преобразователей кодов, которые широко применя­ются в цифровых устройствах, являются шифраторы и дешифраторы.

Шифратором называют кодовый преобразователь, который имеет n входов и kвыходов, и при подаче сигнала на один из входов (обязательно только на один) на выходах появляется двоичный код возбужденного входа. Очевидно, что число выходов и входов в полном шифраторе связано соотношением

n=2^k (7.1)

Рассмотрим принцип построения шифратора на примере преобразования 8-разрядного единичного кода в двоичный код. Схема такого шифратора приве­дена на рис.7.2a, а его

условное схематичное обозначение — на рис.7.2б.

Если все входные сигналы имеют нулевое значение, то на выходе шифратора будем иметь нулевой код Y₀=Y₁=Y₂=0.

Младший выход, т. е. выход с весовым коэффициентом, равным 1, должен возбуждаться при входном сигнале на любом из нечетных входов, так как все нечетные номера в двоичном представлении содержат единицу в младшем разря­де. Следовательно, младший выход — это выход схемы ИЛИ, к входам которой подключены все входы с нечетными номерами.

 

Следующий выход имеет вес два. Он должен возбуждаться при подаче сигна­лов на входы с номерами 2, 3, 6, 7, т. е. с номерами, имеющими в двоичном представлении единицу во втором разряде. Таким образом, входы элемента ИЛИ должны быть подключены к входным сигналам, имеющим указанные номера.

Старший разряд двоичного кода формируется из входных сигналов с номера­ми 4, 5, 6 и 7; т. е. из четырех старших разрядов единичного кода.

Как следует из выполненного построения, при помощи шифратора можно сократить (сжать) информацию для передачи ее по меньшему числу линий связи, так как k<n. Обратное преобразование, т. е. восстановление информации в перво­начальном виде можно выполнить с помощью дешифратора. Очевидно, что максимальное число входов шифратора не может превышать количество возмож­ных комбинаций выходных сигналов, т. е. необходимо выполнение условия n≤2* (см. уравнение (7.1) для полного шифратора).В цифровых системах с помощью шифраторов обеспечивается связь между различными устройствами посредством ограниченного числа линий связи.

Дешифратором называют преобразователь двоичного n-разрядного кода в унитарный 2ⁿ - разрядный код, все разряды которого, за исключением одного, рав­ны

 

нулю. Дешифраторы бывают полные и неполные. Для полного дешифратора выполняется условие:

N=2ⁿ, (7.2)

где n — число входов, а N — число выходов.

В неполных дешифраторах имеется n входов, но реализуется N<2ⁿ выходов. Так, например, дешифратор, имеющий 4 входа и 10 выходов будет неполным, а дешифратор, имеющий 2 входа и 4 выхода, будет полным.

Рассмотрим принцип построении дешифратора на примере преобразования трехразрядного двоичного кода в унитарный код. Если считать, что входы и выходы упорядочены по возрастающим номерам, т. е. считать, что коду 000 соот­ветствует выход Y₀, коду 001 — выход Y₁ и т.д., то для полного дешифратора можно записать восемь упорядоченных уравнений:

 

__ __ __

Y0 = X1^ X2^X4

__ __

Y1 = X1^ X2^X4

__ __

Y2 = X1^ X2^X4

__

Y3 = X1^ X2^ X4 (7.3)

__ __

Y4 = X1^X2^ X4

__

Y5 = X1^ X2^ X4

__

Y6 = X1^ X2^ X4

 

Y7 = X1^ X2^ X4

 

 

Реализовать восемь уравнений (7.3) можно с помощью восьми трехвходовых элементов И. Полученная схема дешифратора приведена на рис. 7.3 а, а его ус­ловное схематичное изображение приведено на рис.7.3б.