Elementy cyfrowe i układy logiczne

Transkrypt

1 Elementy cyfrowe i układy logiczne Wykład Legenda Zezwolenie Dekoder, koder Demultiplekser, multiplekser 2

2 Operacja zezwolenia Przykład: zamodelować podsystem elektroniczny samochodu do sterowania urządzeniami: Nazwa Zmienna Wyłączone Włączone Wyłącznik zapłonu IS Wyłącznik świateł LS Wyłącznik radia RS Wyłącznik ogrzewania szyb WS Światła L Radio R Ogrzewanie szyb W 3 Operacja zezwolenia Enable ( blokuje wszystko) dopuszcza akcję x na wyjściu don t care x na wejściu zmienna nie występuje w iloczynie Nazwa Wyłącznik zapłonu Wyłącznik świateł Wyłącznik radia Wyłącznik ogrzewania szyb Światła Radio Ogrzewanie szyb Zmienna IS LS RS WS L R W 4 2

3 Dekodowanie Dekodowanie konwersja n-bitowego kodu wejściowego na m-bitowy kod wyjściowy, gdzie n m 2 n, w taki sposób,że każde ważne słowo kodowe tworzy niepowtarzalny kod wyjściowy. 5 Dekoder Dekoder należy do klasy układów kombinacyjnych. Układ posiadający n wejść oraz k wyjść (k=2^n). Jego działanie polega na zamianie naturalnego kodu binarnego (o długości n), lub każdego innego kodu, na kod " z k" (o długości k). Działa odwrotnie do kodera, tzn. zamienia kod binarny na jego reprezentację w postaci tylko jednego wybranego wyjścia. W zależności od ilości wyjść nazywa się go dekoderem zn. 6 3

4 Dekoder Dekoder n na m linii, m 2 n generuje 2 n lub mniej mintermów z n zmiennych wejściowych. 7 Dekoder na 2 linie 8 4

5 Dekoder 2 na 4 linie kod binarny liczby i Di odpowiedź na zadany kod wejściowy 9 Dekoder 3 na 8 linii 5

6 Rozbudowa dekoderów procedura Krok : Niech k = n. Krok 2: Jeśli k jest parzyste, to podziel k przez 2, aby uzyskać k/2. Użyj 2k bramek AND sterowanych przez dwa dekodery o rozmiarze wyjścia 2k/2. Jeśli k jest nieparzyste, to oblicz (k +)/2 i (k - )/2. Użyj 2k bramek AND sterowanych przez dwa dekodery: jeden o rozmiarze wyjścia 2(k+)/2 i drugi o rozmiarze wyjścia 2(k-)/2. Krok 3: Dla każdego dekodera otrzymanego w punkcie 2 powtarzaj krok 2 dla wartości k uzyskanej w kroku 2 aż do momentu, gdy k =. Dla k = zastosuj dekoder na 2 linie. Dekoder 6 na 64 linie 2 6

7 Rozbudowa dekodera Liczba wejść bramkowych układu: K b = (2*4)+2(2*8)+(2*64) Liczba wejść bramkowych układu przy użyciu pojedynczych bramek AND dla każdego mintermu: K b = 39 6+(6*64) 3 Demultiplekser sygnał zezwolenia 4 7

8 Demultiplekser Demultiplekser umożliwia przesłanie do jednego z wyjść układu sygnału doprowadzonego do jego wejścia. Demultiplekser jest układem posiadającym jedno wejście x, n wejść adresowych, oraz k wyjść (zazwyczaj k=2 n ). Numer wyjścia, do którego dołączone jest wejście, określany jest przez podanie numeru na linie adresowe a... a n-. Na pozostałych wyjściach panuje stan zera logicznego. 5 Demultiplekser Jeśli na wejście strobujące (blokujące) S (ang. strobe) podane zostanie logiczne zero, to wyjścia y i przyjmują określony stan logiczny (zazwyczaj zero), niezależny ani od stanu wejścia x, ani wejść adresowych. W praktyce spotykane są jedynie demultipleksery w wyjściach zanegowanych, czyli na wybranym wyjściu jest stan ~x a na wszystkich pozostałych. (jedynka) logiczna. 6 8

9 Demultiplekser Wejście strobujące Wyjścia danych 5 6 Wejścia adresowe 7 Model mechaniczny 7 Demultiplekser Demultiplekser (TTL, 74LS38). Wyjścia są inwersyjne wybrane wyjście zmienia stan z (stan nieaktywny) na, pozostałe wyjścia pozostają w stanie. 8 9

10 Koder Koder (enkoder) realizuje funkcję odwrotną do operacji wykonywanej przez dekoder. Koder ma 2 n (lub mniej) linii wejściowych i n linii wyjściowych. 9 Koder priorytetowy Koder priorytetowy (ang. priority enkoder) realizuje funkcję rozstrzygającą priorytet, czyli pierwszeństwo sygnałów. Jeśli dwa lub więcej wejść ma wartość równą w tym samym czasie, to wejście mające najwyższy priorytet ma pierwszeństwo. 2

11 Koder priorytetowy najwyższy priorytet wyjście ważności kodu 2 4-wejściowy koder priorytetowy A + = D3 D D2 = D2 D3 A + V = D + + D + D2 D3 22

12 Multiplekser Multiplekser (MUX, selektor danych) służy do wyboru jednego z sygnałów wejściowych i przekazanie go na wyjście układu. Multiplekser 2 na linię Y = SI + SI 23 Multiplekser 4 na linię 24 2

13 Multiplekser 64 na linię 25 Multiplekser Multiplekser jest układem posiadającym k wejść, n wejść adresowych (zazwyczaj k=2 n ) i jedno wyjście y. Jego działanie polega na połączeniu jednego z wejść x i z wyjściem y. Numer wejścia jest określany przez podanie jego numeru na linie adresowe A. Jeśli na wejście strobujące (blokujące) S (ang. strobe) podane zostanie logiczne zero, to wyjście y przyjmuje określony stan logiczny (zazwyczaj zero), niezależny od stanu wejść X i A. 26 3

14 Multiplekser Wejście strobujące S Wejścia danych X Model mechaniczny Wejścia adresowe A 27 Multiplekser 8-bitowy multiplekser (74LS5 z rodziny TTL) umieszczony w obudowach dwurzędowych 6- wyprowadzeniowych, posiada 2 wyjścia: proste i zanegowane) 28 4

15 Multipleksowy sys. przesyłania danych `5 Y ` D C B A D C B A 4 5 B we Q d Q c Q b Q a B we Q d Q c Q b Q a A we Zegar R R 2 A we R R 2 Rejestr 29 Cykl pracy układu. Wyzerowanie układu (przerzutniki wyjściowe, z których składa się rejestr, ustawione w stan, liczniki w stan ). 2. Ustawienie na wejściu informacji przeznaczonej do transmisji. 3. Podanie 6 impulsów na wejścia zliczające liczników binarnych (mod 6) z każdym kolejnym impulsem sygnał z jednego z wejść jest przenoszony na odpowiednie wyjście i jeśli jest to, to przerzutnik nie zmienia swego stanu, a jeśli, to jest ustawiany w stan niski. 4. Informacja z wejścia znajduje się na wyjściu układu i można przejść do następnego cyklu układu (punkt ). 3 5

16 Linijka świetlna Wybranie dowolnego wyjścia (słowem adresowym) powoduje świecenia sterowanej przez to wyjście (za pośrednictwem bramki AND) diody oraz wszystkich diod przyłączonych do wyjść o numerach mniejszych od wybranego. Wejście LT pozwala skontrolować świecenie diod. Doprowadzenie do niego poziomu logicznego powoduje świecenie wszystkich diod, niezależnie od stanu wejść adresowych. 3 Część 2: Zamiana kodu binarnego na kod Gray a Komparator 32 6

17 Zamiana kodu binarnego na kod Gray a 33 Zamiana c.d. Dziesiętnie Binarnie Gray

18 Zamiana Bin-> Gray x g x g x 2 g 2 35 Zamiana Bin-> Gray Przykład /3 36 8

19 Zamiana Bin-> Gray Przykład 2/3 37 Zamiana Bin-> Gray Przykład 3/3 38 9

20 Zamiana Gray-> Bin g x g x g 2 x 2 39 Zamiana Gray-> Bin Przykład /3 4 2

21 Zamiana Gray-> Bin Przykład 2/3 4 Zamiana Gray-> Bin Przykład 3/3 42 2

22 Układ porównujący 43 Komparator a a.. an b = =? A= =B a i b i A= =B b... bn 44 22

23 Komparator Komparator to układ porównujący. a b a b a 2 b 2 45 Koniec Dziękuję za uwagę 46 23