Дешифратор. Шифратор

Преобразователями кода называются комбинационные логические устройства, обеспечивающие преобразование m-разрядной числовой информации в n-разрядную. Такими устройствами являются дешифратор и шифратор.

Дешифратором (декодером) называется устройство с m вводами и n ≤ 2^m выводами, “опознающее” информацию, представленную в виде двоичного m–разрядного числа, и выдающее результат “опознания” как набор логических “1” и ”0” на каждом из своих выводов. В частности, дешифраторы используются для преобразования двоичных чисел в десятичные. Возможные состояния такого устройства, распознающего трехразрядное число, сведены в табл. 7.13. Каждому числу соответствует логическая “1” на одном из выводов, когда на остальных выводах будут “0”.

Таблица 7.13

Принцип построения схемы такого дешифратора можно понять, если представить логические функции F_i для каждой комбинации входных переменных X_j как:

F₀ = ,

F₁ = Х₁,

F₂ = Х₂ ,

………………

F₇ = Х₃ Х₂ Х₁,

где X_j соответствует логической «1», а - логическому «0» j-го разряда входной информации. Как следует из анализа этих функций, дешифратор может быть реализован с использованием трех логических элементов “НЕ” и восьми трехвходовых элементов “И”. К каждому элементу “И” подводятся все три входных информации, которые первоначально либо проходят через соответствующий элемент «НЕ», либо проходят в обход его, как показано на схеме рис. 7.31.

Рисунок 7.31. Схема дешифратора, распознающего

трехразрядные числа

Шифратор (кодер) – устройство, выполняющее совокупность логических операций, обратных операциям дешифратора (декодера). Шифратор имеет n выводов и m ≤ 2ⁿ вводов. Он преобразует набор “1” и ”0”, поступающих на его входы, в n-разрядное число. Примером шифратора является преобразователь десятичного числа в двоичное, возможные состояния которого отражены в табл. 7.14.

Таблица 7.14

Рис.5.27. Схема шифратора, преобразующего

десятичное число в двоичное

Из таблицы следует, что на выходе F₁ будет логическая «1», если логическая «1» будет или на Х₁, или на Х₃, или на Х₅, или на Х₇, или на Х₉, т.е.

F₁ = Х₁ + Х₃ + Х₅ + Х₇ + Х₉.

Аналогичным образом могут быть записаны логические функции или для других выводов шифратора.

F₂ = Х₂ + Х₃ + Х₆ + Х₇,

F₃ = Х₄ + Х₅ + Х₆ + Х₇,

F₄ = Х₈ + Х₉.

Следовательно, шифратор должен содержать четыре логических элемента «И», один из которых пятивходовой, два – четырехвходовые и один – двухвходовой. Вход Х₀ не связан ни с одним из этих элементов. Схема такого шифратора приведена на рис. 7.32.

Схемное обозначение дешифратора и шифратора представлено на рис. 7.33.

Рисунок 7.33. Схемное обозначение дешифратора (а)

и шифратора (б)

Таблица 7.15

Дешифратор находит применение в схемах отображения числовой информации с помощью семисегментного светодиодного индикатора, представленного на рис. 7.34,а. Один из вариантов схем такого отображения приведен на рис. 7.34,б. В ее состав входит десятичный счетчик импульсов, который, в отличие от рассмотренного в разделе 7.6, имеет четыре вывода для выдачи данных о числе импульсов, и дешифратор, преобразующий в информацию в двоичной системе информацию, поступающую на индикатор. В табл. 3.15 представлены возможные состояния такого дешифратора. Светодиоды Д_а – Д_gвключены в коллекторные цепи транзисторов Т_a – Т_g, работающих в ключевом режиме. Логические “1” на выводах дешифратора, поданные на базы транзисторов, переводят их в открытое состояние и включают соответствующие светодиоды.

Рисунок 7.34. Структурная схема отображения числовой информации

с помощью семисегментного светодиодного индикатора