Материал: 2160

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

рого соответствует двоичному коду, набранному на адресных входах. Например, при коде 101 на адресных входах (a2 = 1, a1 = 1, a0 = 1) вход d коммутируется с выходом q5, при коде 011 – с выходом q3 и т.д.

Примеры на построение схем шифраторов

Шифратор с одним выходом (n = 1) – это простой провод, соеди-

С

с единственным в данном случае выходом q0, а вход d0

няющий вход d1

соединения с q0

не имеет. Поэтому, когда поступает сигнал на вход d0,

q0 = 0, а при поступлении сигнала на вход d1 – q0 = 1. Однако здесь есть одно осложнен е. При отсутствии какого-либо сигнала q0 также равно

при

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нулю, как

 

с гнале d0. Эти разные ситуации следует различать. По-

этому схема такого ш фратора станет немного сложнее (рис. 1.22,а).

d1

n = 1 q0

d3

 

 

 

n = 2

q1

 

 

 

 

 

n = 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d7

 

К555ИВ1

P

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

d1

 

 

 

 

 

1

 

q0

 

 

 

 

 

 

q1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d0

 

 

 

 

G

d0

 

 

 

 

 

 

 

G

 

 

 

d0

 

 

q0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б

 

 

 

E

 

 

G

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.22. Схемы шифраторов: а –

n = 1; б – n = 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.23. Приоритетный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

шифратор

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д

Здесь при отсутствии входных сигналов (d0 =

 

d1 =0) схема ИЛИ

даст на выходебАG = 0, а при G = 1 выход q0 = d1.

 

 

 

 

 

На рис. 1.22,б дана схема шифратора с двумя выходами (n = 2). Эта схема собрана уже на трех КЛУ типа ИЛИ. Логика ее работы сле-

дующая. При d3

= 1 на выходах всех трех

 

будут единицы: G = 1,

 

 

ИЛИ

что означает поступление сигнала, q1 = 1, q0

= 1, что означает двоичный

код на выходе 11, то есть число 3 в двоичной системе счисления. При d2 = 1 на выходе будет код 10, так как в этом случае q0 = 0, поскольку 0 0 = 0. Аналогично при d1 = 1 на выходе будет код 01, а при d0 = 1 – код 00.

Недостатком такого шифратора является то, что при одновременном поступлении на его вход не одного, а сразу нескольких сигналов на выходе может образоваться ошибочный код. Например, если на вход шифратора (см. рис. 1.22,б) подать одновременно d2 = 1 и d1 = 1, то на выходе будет код 11. Этот недостаток устраняется в приоритетном шифраторе, в котором при одновременной подаче на вход нескольких сигналов им воспринимается лишь сигнал с входа с большим номером.

Чтобы сделать рассмотренный шифратор (см. рис. 1.22,б) приоритетным необходимо при поступлении сигнала d2 = 1 заблокировать вход

31

d1. Такую блокировку можно осуществить с использованием микросхем И и НЕ (рис. 1.24,а).

d2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

d2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

d1

 

 

 

 

 

&

 

 

 

 

d1

 

 

 

 

&

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.24. Схемы блокировки сигналов с меньшим номером

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в приоритетных шифраторах

 

 

 

Чтобы уменьш ть число КЛУ в электронных схемах, элемент НЕ

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

часто заменяют нверсным входом в последующем элементе. Инверс-

Сные входы выходы обозначают на схемах белыми кружочками (по-

добно выходам элементов НЕ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ). На рис. 1.24,б пред-

ставлена та же схема

локировки сигнала d1

сигналом d2, в которой ис-

бА

 

 

 

пользуется элемент И с инверсным входом.

Электронная промышленность выпускает стандартные микросхемы пр ор тетных ш фраторов типа К555ИВ1 (рис. 1.23). Они, в отличие от рассмотренных, имеют инверсные выводы (входы и выходы), и есть дополнительный вход E, локирующий все входные сигналы, и дополнительный выходной сигнал P – сигнал переноса в следующую такую же схему для каскадирования. Это позволяет на базе микросхемы К555ИВ1 собирать шифраторы с любым числом выходов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д

Примеры на построение схем дешифраторов

 

 

 

 

Дешифратор с одним входом (n = 1) можно получить, используя

лишь один элемент НЕ (рис. 1.25,а).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d1 d0 б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d1

 

 

 

 

 

 

&

 

 

q3

1

1

d0

 

 

 

 

 

q1

d0

 

 

 

d0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q2

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

 

 

1

0

 

 

 

 

 

 

q0

0

 

c1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

 

 

 

 

 

&

 

 

0

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q0

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.25. Схемы дешифраторов: а – с одним входом (n = 1); б – с двумя входами (n = 2)

Здесь при d0 = 0 сигнал поступит на выход q0, а при d0 = 0 – на q1. На рис. 1.25,б представлена схема дешифратора с двумя входами и четырьмя выходами (n = 2, 2n = 22 = 4). Ее особенность в том, что в ней имеются два управляющих сигнала c0 и c1, каждый из которых блокиру-

32

ет все выходы этой схемы. Стандартная микросхема ТТЛ логики К155ИД4 отличается от рассмотренной (рис. 1.25,б) лишь тем, что все ее выходы инверсные.

Примеры на построение схем мультиплексоров

 

 

Мультиплексор с одним адресным входом (n = 1 – в этом случае у

С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

него будет 2n = 21 = 2 информационных входов d0 и d1) можно получить,

используя следующую простую схему (рис. 1.26,а).

 

 

a0

 

 

 

а

 

 

a1

 

 

 

 

 

 

 

б

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d1

 

&

 

 

 

 

a0

 

 

 

 

 

&

 

 

 

 

 

d0

 

&

 

1

 

q

d3

 

 

 

 

 

&

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

q

 

бА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d1

 

 

 

 

 

&

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d0

 

 

 

 

 

 

&

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.26. Схемы мультиплексоров: а – с одним адресным входом a0 (n = 1);

 

 

 

– с двумя адресными входами a0

и a1 (n = 2)

 

 

Здесь при a0 = 0 с выходом коммутируется информационный вход

и, наконец, при a1a0 = 11 – входДd3. По тому же принципу можно построить мультиплексор с любым числом разрядовИn. Стандартная микросхема ТТЛ логики К155КП1 представляет собой четырехразрядный

d0, а при a0 = 1 – вход d1.

При построении мультиплексора с двумя входами используется та

же идея (рис. 1.26,б). При адресе a1a0 = 00 с выходом q коммутируется

информационный вход d0, при a1a0 = 01 – вход d1, при a1a0 = 10 – вход d2

мультиплексор, обеспечивающий мультиплексирование 24 = 16 информационных входов с выходом q.

Примеры на построение схем демультиплексоров

Демультиплексор легко получается из дешифратора. Достаточно добавить к дешифратору информационный вход d и соединить его со всеми конъюнкциями (И-элементами). Например, для дешифратора (см. рис. 1.25,б) таким способом получается демультиплексор, представленный на рис. 1.27,б. Как видно из данной схемы, при адресе a1a0 = 00 с входом d коммутируется выход q0, при a1a0 = 01 – выход q1, при a1a0 = 10 – выход q2 и, наконец, при a1a0 = 11 – выход q3.

33

Таким образом, в интегральном исполнении электронные схемы дешифратора и демультиплексора совпадают. Данное обстоятельство широко используется на практике. Например, есть такая стандартная интегральная схема К155ИД3, выполненная на базе ТТЛ логики

(рис. 1.27,а).

 

 

 

 

 

 

 

 

a3

 

 

q15

 

 

а

a1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q3

a1 a0 б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

 

 

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a2

 

 

 

 

 

 

a0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a1

 

 

q9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

 

 

 

 

q2

1

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a0

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q1

0

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сd S1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K

 

 

 

 

 

 

 

S0

 

q0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

 

 

 

 

q0

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р с. 1.27. Схемы демультиплексоров: а – К155ИД3 (n = 4);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

– с двумя входами (n = 2)

 

 

 

 

 

 

 

В этой

нтегральной схеме все выводы инверсные. Если переклю-

чатель K включен на землю, то данная схема работает как дешифратор с

четырьмя адресными входами, а при подключении с помощью этого

ключа информационного входа d эта схема работает как четырехраз-

рядный демультиплексор.

Д

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольные вопросы и задания

 

 

1.

КакоебАКЛУ называется шифратором? Как он работает?

2.

Какое КЛУ называется дешифратором? Как он работает?

3.

Какое КЛУ называется мультиплексором? Как он работает?

4.

Какое КЛУ называется демультиплексором? Как он работает?

5.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И

Начертите электронную схему простого шифратора с тремя вы-

 

 

 

 

 

ходами (n = 3).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.

Начертите электронную схему приоритетного шифратора с тре-

 

 

 

 

 

мя выходами (n = 3).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.

Что представляет собой микросхема К555

В1 и для чего она

 

 

 

 

 

используется?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.

 

Начертите электронную схему дешифратора с тремя адресными

 

 

 

 

 

входами (n = 3).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.

Что представляет собой микросхема К155

Д4 и для чего она

 

 

 

 

 

используется?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10.Начертите схему трехразрядного мультиплексора (n = 3).

11.Что представляет собой микросхема К155КП1 и для чего она используется?

12.Начертите схему трехразрядного мультиплексора (n = 3).

34

Практическое занятие №6 УММАТОРЫ. ИХ СХЕМЫ НА ЭЛЕМЕНТАХ И-ИЛИ-НЕ

Цели занятия: изучение принципов работы суммирующих цифровых схем; построение многоразрядных сумматоров, работающих в

двоичном коде.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кратк

е теоретические сведения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

называются КЛУ, реализующие арифметическую

Соперац ю сложен я в двоичной системе счисления.

 

 

 

 

 

 

 

Элементарной суммирующей схемой является одноразрядный по-

лусумматор, который по состоянию двух битов A и B формирует бит

суммы S

 

 

 

т переноса P. О означение одноразрядного полусуммато-

ра представлено на р

с. 1.28,а.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

умматорами

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A B C P S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HS

 

 

 

 

 

A B P S

 

A

 

 

 

 

 

 

&

P 0 0 0 0 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

P

 

 

 

0 0 0 0

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 1 0 0 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 1 0 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 0

0 0 1

 

 

 

 

 

 

 

б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

S

 

 

 

1 0 0 1

 

 

 

 

 

 

 

 

=1

1 1 0 1 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 1

1

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

1 0

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

 

б

 

 

 

 

A

SM

P

 

 

 

0

1

1 1

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.28. Одноразрядный полусумматор:

 

 

B

 

 

 

 

 

 

1

0

1 1

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

г

 

 

1 1 1 д

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

S

 

1

1

а – обозначение; б – таблица истинности;

 

 

 

 

 

в – схема

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.29. Одноразрядный сумматор:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г – обозначение; д – таблица истинности

 

При сложении содержимогоДбитов A и B может произойти пере-

полнение бита результата сложения S. В этом случае в бит P заносится

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И

единица. Зависимость выходных битов P и S от входных битов A и B задана таблицей истинности (рис. 1.28,б). Это таблица задает две логические функции P и S от булевых переменных A и B. Составим по данной

таблице д.н.ф. этих функций:

 

 

 

P A&B AB,

(1.18)

S (

 

&B) (A&

 

)

 

 

 

 

 

A

B

AB AB

.

(1.19)

С учетом (1.5) из (1.19) следует

 

 

 

S A B.

(1.20)

Таким образом, схему одноразрядного полусумматора можно собрать с использованием двух логических элементов: конъюнкции & и сложения по модулю 2 =1 (см. рис. 1.29,в).

35

Источник: https://studfile.net/preview/16408217/