87 назначение стробирующих входов в преобразователях кодов

Преобразователь кодов

Преобразователи кодов служат для перевода одной формы числа в другую. Их входные и выходные переменные однозначно связаны между собой. Эту связь можно задать таблицами переключений или логическими функциями.

Шифратор преобразует одиночный сигнал в n-разрядный двоичный код. Наибольшее применение он находит в устройствах ввода информации (пультах управления) для преобразования десятичных чисел двоичную систему счисления. Предположим, на пульте десять клавишей с гравировкой от 0 до 9. При нажатии любой из них на вход шифратора подаётся единичный сигнал (ХО-Х9). На выходе шифратора должен появиться двоичный код (Y1, Y2. ) этого десятичного числа. Как видно из таблиц переключений, в этом случае нужен преобразователь с десятью входами и четырьмя выходами.

На выходе Y1 единица появляется при нажатии любой нечетной клавиши X1, ХЗ, Х5. Х7. Х9, т. е. Y1=Х1\/ХЗ\/Х5\/Х7\/Х9. Для остальных выходов логические выражения имеют вид: Y2=Х2\/ХЗ\/Х6\/Х7; Y4==Х4\/Х5\/Х6\/Х7; Y8=Х8\/Х9. Следовательно, для шифратора понадобятся четыре элемента ИЛИ: пятивходовый, два четырехвходовых и двухвходовый рисунок 1.

Рисунок 1

Примечание редакции: логический элемент Y2 неправильно показан. У него нет соединения с Х2, но есть соединение с Х4.

Дешифратор преобразует код, поступающий на его входы, в сигнал только на одном из его выходов. Дешифраторы широко применяются в устройствах управления, в системах цифровой индикации, для построения распределителей импульсов по различным цепям и т. д. Условное обозначение дешифратора на микросхеме К155ИД1 с десятью выходами для дешифрования одного разряда двоично-десятичного кода 8421 и часть его принципиальной схемы приведены на рисунке 2. Любому входному двоичному коду соответствует низкий уровень только на одном выходе, а на всех остальных сохраняется высокий уровень. Дешифраторы входят во все серии микросхем ТТЛ и КМДП. Например, дешифратор К155ИД4 (два дешифратора в корпусе) преобразует двоичный код в код «1 из 4», К155ИД1 и К176ИД1 в код «1 из 10», К155ИДЗ—В код «1 из 16». Цоколёвка этих микросхем приведена на рисунке 2 и 3.

Рисунок 2

Дешифратор на микросхеме К155ИД1 предназначен для работы с декадными газоразрядными индикаторами. Его выходы подключают непосредственно к катодам (имеющим форму десятичных цифр) газоразрядного индикатора анод которого через резистор подключен к источнику питания напряжением 200—250 В. Выходные сигналы этой микросхемы отличаются от ТТЛ уровней и поэтому для подключения к ней других микросхем приходится применять дополнительные устройства согласования.

Рисунок 3

Дешифратор на микросхеме К155ИДЗ имеет четыре входа для приема чисел в коде 8421 и 16 выходов. Два входа стробирования (для передачи сигнала на А1 и А2 необходимо подать низкие уровни) позволяют объединить микросхемы для получения дешифраторов на 32 выхода рисунок 4, 64 выхода (потребуется четыре микросхемы) и т. д.

Рисунок 4

Преобразователь двоично-десятичного кода в код семисегментного индикатора. Числа на табло и пультах индицируются, как правило, в десятичном коде. Для этого можно использовать дешифратор на микросхеме К155ИД1 совместно с газоразрядным индикатором, Однако применение таких индикаторов в радиолюбительской практике нежелательно из-за сравнительно высокого напряжения источника питания (200 В). Сейчас широкое распространение получили так называемые семи сегментные светодиодные и жидкокристаллические индикаторы, которые работают при тех же напряжениях, что и микросхемы. В них индикация осуществляется семью элементами, как показано на рисунке 5. Подавая управляющее напряжение на отдельные элементы индикатора и вызывая его свечение (светодиодные индикаторы) или изменяя его окраску (жидкокристаллические индикаторы), можно получить изображение десятичных цифр 0, 1. 9. О конкретных типах семисегментных индикаторов я расскажу дальше. Преобразование двоично-десятичного кода в код семисегментного индиктора показано в таблице. Цоколёвка некоторых микросхем – преобразователей кода 8421 в семисегментный показана на рисунок.

Рисунок 5

Источник

Zoran Mijanovic, Nedjeljko Lekic

В статье мы рассмотрим один из вариантов увеличения количества цифровых выходов микроконтроллера. Особенностью данного метода является использование только одной линии ввода/вывода микроконтроллера и микросхемы 8-разрядного регистра сдвига и хранения со стробирующим входом, что позволяет добиться точного контроля выходных линий.

Выходы микросхемы регистра сдвига могут использоваться для управления светодиодами, реле и другими устройствами, иными словами они могут использоваться как (дополнительные) цифровые выходы общего назначения.

Существуют регистры сдвига, которые имеют только входы данных (DATA) и тактирования (CLOCK), например, 74HC164, и регистры сдвига, которые дополнительно имеют вход стробирования (STROBE), например, 74HC4094 или 74HC595. Недостатком регистров сдвига без входа стробирования является отсутствие «защелки», другими словами, при заполнении регистра сдвига данными они тут же появляются на выходе. Связано это с тем, что регистр сдвига подключен напрямую к выходным линиям микросхемы. Такой тип регистров сдвига может применяться для управления светодиодами или другими подобными устройствами, где кратковременные переходные состояния не будут иметь значения. Например, человеческий глаз не может заметить вспышку светодиода длительностью менее 10 мс. Микросхемы регистров сдвига с входом стробирования содержат два регистра.

Рисунок 1.	Логическая схема регистра сдвига с входом стробирования (74HC4094).

Первый это регистр сдвига, второй – регистр хранения. Регистр хранения удерживает данные, пока новые данные загружаются в регистр сдвига. После того как новые данные (8 бит) будут загружены в регистр сдвига, подается импульс на вход STROBE для одновременной передачи новых данных в регистр хранения. Таким образом, на выходных линиях микросхемы отсутствуют переходные состояния. Такая возможность позволяет применять этот регистр сдвига для управления устройствами, чувствительными к кратковременным переходным процессам, например симисторами, ультра яркими светодиодами и пр.

Существуют различные методы управления регистром сдвига с использованием лишь нескольких линий ввода/вывода микроконтроллера. Некоторые из них публиковались на сайте РадиоЛоцман и страницах журнала РадиоЛоцман.

Чтобы пояснить метод управления регистром сдвига с входом стробирования, используя лишь одну линию ввода/вывода микроконтроллера, мы рассмотрим схемы на Рисунках 2 – 4. На Рисунке 2 изображена схема управления регистром сдвига с использованиме трех сигналов: DATA (данные), CLOCK (тактовый сигнал) и STROBE (стробирование).

Рисунок 2.	Типовая схема управления микросхемами регистров сдвига с использованием трех сигналов: DATA, CLOCK и STROBE.

Если на вход управления стробированием микросхемы подать +5 В (лог. 1), то в этом случае мы получим регистр сдвига без функции управления стробированием. Подобное решение, в котором одна выходная линия микроконтроллера используется для управления входом данных и тактирования регистра сдвига, мы уже рассматривали – «Одна линия ввода/вывода микроконтроллера для управления 16 светодиодами» (Рисунок 3).

Рисунок 3.	Один порт микроконтроллера управляет входом данных и тактирования микросхемы регистра сдвига. Вход стробирования в данном случае неактивен, подключен к 5 В (лог. 1).

Однако, если мы хотим использовать вход управления стробированием (с целью избавиться от появления кратковременных переходных состояний на выходе регистра сдвига), то кажется, что нам потребуется два порта микроконтроллера для управления входами CLOCK и STROBE. Также возможно применение схемы ждущего мультивибратора. Но мы предлагаем вам самое простое решение: вход стробирования регистра сдвига управляется RCD цепью (Рисунок 4).

Рисунок 4.	Для управления регистром сдвига с входом стробирования потребуется один порт микроконтроллера и RCD цепь.

RCD цепь образована дискретными элементами: резистором Rn=220 кОм, конденсатором Cn=47 пФ и диодом Dn. RCD цепь предназначена для управления входом стробирования регистра сдвига: сигнал STROBE быстро падает до нуля, но нарастание до уровня лог. 1 идет с постоянной времени Rn×Cn=10.34 мкс.

Перевод: Vadim по заказу РадиоЛоцман

Источник

Шифраторы, дешифраторы и преобразователи кодов: схемы, принцип работы

Типы логических устройств

Логические устройства разделяют на два класса: комбинационные и последовательностные.

Устройство называют комбинационным, если его выходные сигналы в некоторый момент времени однозначно определяются входными сигналами, имеющими место в этот момент времени.

Выходные сигналы последовательностных устройств определяются не только сигналами, имеющимися на входах в данный момент времени, но и состоянием элементов памяти. Таким образом, реакция последовательностного устройства на определенные входные сигналы зависит от предыстории его работы.

Что такое шифратор?

Шифратор — это комбинационное устройство, преобразующее десятичные числа в двоичную систему счисления, причем каждому входу может быть поставлено в соответствие десятичное число, а набор выходных логических сигналов соответствует определенному двоичному коду. Шифратор иногда называют «кодером» (от англ. coder) и используют, например, для перевода десятичных чисел, набранных на клавиатуре кнопочного пульта управления, в двоичные числа.

Так, для преобразования кода кнопочного пульта в четырехразрядное двоичное число достаточно использовать лишь 10 входов, в то время как полное число возможных входов будет равно 16 (n = 2 4 = 16), поэтому шифратор 10×4 (из 10 в 4) будет неполным.

Рассмотрим пример построения шифратора для преобразования десятиразрядного единичного кода (десятичных чисел от 0 до 9) в двоичный код. При этом предполагается, что сигнал, соответствующий логической единице, в каждый момент времени подается только на один вход. Условное обозначение такого шифратора и таблица соответствия кода приведены на рис. 3.35.

Используя данную таблицу соответствия, запишем логические выражения, включая в логическую сумму те входные переменные, которые соответствуют единице некоторой выходной пере­менной. Так, на выходе у₁ будет логическая «1» тогда, когда логическая «1» будет или на входе Х₁,или Х₃, или Х₅, или Х₇, или X₉, т. е. у₁ = Х₁+ Х₃+ Х₅+ Х₇+X₉

Представим на рис. 3.36 схему такого шифратора, используя элементы ИЛИ.

Источник

1.4.3 Преобразователи кодов.

1.4.3. Преобразователи кодов

Для формирования цифр и знаков на семисегментных и матричных индикаторах и запуска шкальных индикаторов используют различные преобразователи кодов, иногда неправильно называемые дешифраторами. Существуют также микросхемы для преобразования двоичного кода в двоично-десятичный, и наоборот. Рассмотрим такие микросхемы.

ствии с рабочим током индикатора. Вход Е микросхемы может быть использован для гашения индикатора, которое происходит при подаче на этот вход лог. 1. Индикация осуществляется при лог. 0.

Микросхема КМ155ИД9 может быть использована и с обычными полупроводниковыми семисегментными индикаторами с общим анодом аналогично К155ПП5 (рис. 115). В отличие от использования микросхемы К155ПП5 не требуются ограничительные резисторы и добавляется возможность индикации знака «-» и буквы «Е».

Выходы микросхем выполнены с от-

крытым эмиттером и ограничительным резистором, обеспечивающим выходной ток для непосредственного подключения светодиодов между выходами и общим проводом. При работе одной микросхемы с восемью светодиодами высота «столбика» светящихся светодиодов будет на единицу больше десятичного эквивалента кода на входах 1,2,4.

При необходимости построения шкал с большим числом индицируемых уровней необходимо использовать соответствующее число микросхем К155ИД11 и дешифратор с большим числом выходов (К155ИД4 в соответствующем включении, К555ИД7, К155ИДЗ).

При необходимости можно соединять микросхемы КМ155ИД12 в соответствии с рис. 118 или 119, естественно, исключив цепи выводов Р и PI.

Если на вывод Е подать лог. 0, независимо от состояния всех остальных входов происходит гашение всех сегментов индикатора, подключенного к выходам микросхемы. Если на вывод Е подать лог. 1 или оставить его свободным, а на вход К (Контроль) подать лог. 0,

независимо от сигналов на других входах включаются все сегменты индикатора.

Наиболее интересный режим осуществляется в следующем случае:

Если нужно обеспечить контроль индикаторов в схеме рис. 121, на объединенные входы К всех микросхем можно подать лог. 0. Для

принудительного гашения всех индикаторов на рис. 121 независимо от входного кода на выводы Е всех микросхем можно подать лог. 0 от соответствующего числа элементов с открытым коллектором, например К555ЛН2.

Сочетание включенных сегментов при входных кодах, соответствующих числам 10-14, не соответствует никаким буквам или знакам, при входном коде 15 происходит гашение индикатора.

Для микросхемы К555ИД 18 максимальное напряжение, подводимое к выходам, находящимся в состоянии лог. 1,15 В, максимальный выходной ток в состоянии лог. 0-24 мА.

Источник

1.4.1 Дешифраторы и шифраторы

1.4.1. Дешифраторы и шифраторы

Из микросхем комбинационного типа при разработке цифровых устройств широко используют дешифраторы, их номенклатура довольно разнообразна.

Наличие двух входов стробирования существенно расширяет возможности использования микросхем. Из двух микросхем ИДЗ, дополненных одним инвертором, можно собрать дешифратор на 32 выхода (рис. 80), де-

МикросхемаИД4 (рис 83) содержит два дешифратора на четыре выхода каждый с объединенными адресными входами и разделенными входами стробирования Лог 0 на выходах первого (верхнего по

ИД4 можно собрать дешифратор на 64 выхода по схеме, подобной рис. 82. Если дополнить микросхему ИД4 тремя элементами 2И-НЕ, можно получить дешифратор на десять выходов (рис. 86).

МикросхемаК555ИД5 (рис. 83) аналогична по функционированию ИД4, но имеет выходы с открытым коллектором.

Описанные двоичные дешифраторы являются полными: любому состоянию адресных входов соответствует нулевое состояние некоторого единственного выхода. В ряде случаев, например при двоично-десятичном представлении чисел, удобно использовать неполные дешифра-

торы, в которых число выходов меньше числа возможных состояний адресных входов. В частности, двоично-десятичный дешифратор содержит десять выходов и не меньше четырех входов. На основе полного дешифратора всегда можно построить неполный на меньшее число входов.

Однако ввиду широкого использования в устройствах индикации двоично-десятичных дешифраторов в состав серии К 155 специально включен двоично-десятичный дешифраторК155ИД1 с высоковольтным выходом (рис. 87). Дешифратор имеет четыре входа, которые могут подключаться к выходам любого источника кода 1-2-4-8, и десять выходов, которые могут подключаться к катодам газоразрядного цифрового или знакового индикатора

(анод последнего через резистор сопротивлением 22. 91 кОм подключен к полюсу источника постоянного или пульсирующего напряжения 200. 300 В).

Схема подключения дешифратора к микросхеме К155ИЕ4, включенной в режим деления на 10 с кодом 1-2-4-6, приведена на рис. 88.

Для подключения микросхемы К155ИД1 к выходам декады на микросхемах ТМ2 (см. рис. 19) или декады по рис. 22 необходим дополнительный элемент И, в качестве которого могут быть использованы два любых маломощных диода (рис. 89) или 1/4 часть интегральной микросхемы ЛИ1.

Для подключения выходов микросхемы К155ИД1 ко входам других микросхем ТТЛ следует принять дополнительные меры по согласованию уровней, поскольку техническими условиями на микросхему К155ИД1 гарантируется выходное напряжение в состоянии лог. 0 не более 2,5 В, что превышает порог переключения микросхем ТТЛ, составляющий около 1,3 В. Практически выходное напряжение микросхем К155ИД1 в состоянии 0 может быть несколько выше или ниже порога пере-

ключения, поэтому для надежной работы микросхемы-нагрузки в минусовую цепь питания этой микросхемы следует включить кремниевый диод. Такое включение повысит порог переключения примерно до 2 В, что обеспечит ее согласование с дешифратором К155ИД1. Кроме того, поднимется выходной уровень лог. 0 микросхемы примерно до 0,9 В, что вполне достаточно для нормальной работы последующих микросхем.

На рис. 90 приведена схема делителя частоты на 10 с переключаемой в пределах 10. 1,1 скважностью выходных импульсов, иллюстрирующая описанные выше правила согласования дешифратора К155ИД1 с микросхемами ТТЛ.

При необходимости увеличения числа выходов стробирование микросхемы можно осуществлять по входу 8. Для примера на рис. 96 приведена схема дешифратора на 64 выхода.

Отметим, что в соответствии с рис. 96 можно при необходимости соединять микросхемы К155ИД1, К555ИД6.

МикросхемаКР531ИД14 (рис. 97) содержит два стробируемых дешифратора, каждый с двумя адресными входами 1 и 2, инверсным

входом стробирования S и инверсными выходами 0-3. Как и в других дешифраторах ТТЛ-серий, при разрешающем лог. 0 на входе S лог. 0 появляется на том выходе дешифратора, номер которого соответствует десятичному эквиваленту двоичного числа, поданному на адресные входы 1 и 2. При лог. 1 на входе S на всех выходах дешифратора также лог. 1.

Для получения дешифраторов с большим числом выходов можно соединять микросхемы в соответствии с рис. 98.

Функцию, обратную функции дешифраторов, выполняют шифраторы.

Так работает микросхема при подаче на вход Е лог. 0. Если же на входе Е лог. 1 (запрет работы), на всех шести выходах микросхемы лог. 1.

Две микросхемы ИВ1 можно соединить по схеме рис. 100 для получения приоритетного шифратора на 16 входов.

Таким образом, с выходов 1,2,4,8

устройства по схеме рис. 100 можно снять прямой код, соответствующий номеру входа, на который подан лог. 0.

В момент отпускания кнопки первое размыкание ее контактов приведет к появлению лог. 1 на нижнем по схеме входе элемента DD3.1, вся цепочка элементов микросхемы DD3 переключится. На время дребезга контактов кнопки лог. 1 на верхнем по схеме входе элемента DD3,1 будет поддерживаться за счет положительной обратной связи через конденсатор С2. На выходе микросхемы DD2 сохранится код нажатой кнопки,. Если при нажатой кнопке нажать еще одну, выходной код не изменится, он будет соответствовать первой из нажатых кнопок. Код не изменится и при отпускании кнопок. Если нажать одновременно (с точностью до задержки, вносимой цепью подавления дребезга DD3.1, DD3.2) две или более кнопок, выходной код будет соответствовать кнопке с большим номером.

В схеме рис. 103 можно использовать и микросхему (несколько микросхем) ИВ1, в этом случае транзистор VT1 излишен. Входной сигнал на схему подавления дребезга необходимо будет подать с выхода G микросхемы ИВ1.

Источник