Введение в электронику

Комбинационные логические схемы — это схемы, состоящие из комбинаций элементов И, ИЛИ, инверторов и образующие более сложные схемы. Выход комбинационных логических схем является функцией состояний их входов, типов использованных элементов и их соединений между собой. Наиболее часто встречающимися комбинационными логическими схемами являются шифраторы, дешифраторы, мультиплексоры и арифметические схемы.

35-1. ШИФРАТОРЫ

Шифратор — это комбинационная логическая схема, имеющая один или более входов и создающая многоразрядный двоичный выход. Шифрование — это процесс преобразования любого символа клавиатуры или числа, поданного на вход в кодированный выход в двоичном или двоично-десятичном коде.

На рис. 35-1 изображен десятично-двоичный шифратор, называемый шифратором на «4». Его функция состоит в преобразовании отдельной цифры (от 0 до 9), поданной на вход, в четырех разрядный двоичный код на выходе. Это означает, что если на клавиатуре нажата цифра 4, то на вход 4 будет подан высокий уровень, или 1, а на выходе появится 4-разрядный код 0100.

Рис. 35-1.Десятично-двоичный шифратор.

На рис. 35-2 изображен десятично-двоичный приоритетный шифратор. Функция приоритета означает, что если две клавиши нажаты одновременно, то шифратор выдаст двоично-десятичный код, соответствующий большей десятичной цифре. Например, если на шифратор подать одновременно цифры 2 и 5, то он выдаст двоично-десятичный код 0101, соответствующий цифре 5. Шифраторы этого типа встроены в одну интегральную микросхему и состоят примерно из 30 логических элементов.

Рис. 35-2.Десятично-двоичный шифратор с приоритетом.

На рис. 35-3 изображено логическое обозначение шифратора с приоритетом. Шифраторы этого типа используются для преобразования десятичных чисел с клавиатуры в двоично-десятичный код 8421. Десятично-двоичный шифратор и десятично-двоичный приоритетный шифратор всегда можно найти там, где есть ввод с клавиатуры. Это калькуляторы, клавиатуры компьютеров, электронные пишущие машинки и телетайпы.

Рис. 35-3. Логическое обозначение десятично-двоичного шифратора с приоритетом.

35-1. Вопросы

1. Что такое шифрование?

2. Что делает шифратор?

3. В чем разница между обычным шифратором и приоритетным шифратором?

4. Нарисуйте логическое обозначение десятично-двоичного приоритетного шифратора.

5. Где применяются десятично-двоичные шифраторы?

35-2. ДЕШИФРАТОРЫ

Дешифратор — это одна из наиболее используемых комбинационных логических схем. Он преобразует сложный двоичный код в распознаваемую цифру или символ.

Например, он может дешифровать число в двоично-десятичном коде в одну из десяти возможных десятичных цифр. Выход такого дешифратора используется для работы цифрового отсчета или дисплея. Дешифратор этого типа называется дешифратор 1 на 10 или дешифратор 4 линии-на 10-линий.

На рис. 35-4 изображены десять элементов НЕ-И, требующихся для дешифрации 4-разрядного числа в двоично-десятичном коде в десятичную цифру. Когда на всех входах элемента НЕ-И высокий уровень, на его выходе 0. На всех других выходах элементов НЕ-И дешифратора — высокие уровни. Для того, чтобы каждый раз не рисовать все логические элементы цепи, используется обозначение, показанное на рис. 35-5.

Рис. 35-4.Двоично-десятичный дешифратор.

Рис. 35-5.Логическое обозначение двоично-десятичного дешифратора.

Два других типа дешифраторов — это дешифратор с восемью выходами и дешифратор с шестнадцатью выходами (рис. 35-6).

Рис. 35-6.Логические обозначения дешифраторов 1 на 8 (А) и 1 на 16 (Б).

Дешифратор с восемью выходами преобразует входное трехразрядное слово в напряжение на одном из восьми выходов. Дешифратор с шестнадцатью выходами преобразует входное четырехразрядное слово в напряжение на одном из шестнадцати выходов. Его также называют дешифратор 4 линии-на-10-линий.

Специальным типом дешифратора является дешифратор стандартного двоично-десятичного кода в коды семисегментного индикатора. Он преобразует двоично-десятичный код в специальный 7-разрядный код, обеспечивающий работу семисегментного индикатора, отображающего десятичные цифры (рис. 35-7).

Рис. 35-7.Конфигурация семисегментного индикатора.

Индикатор состоит из семи светодиодных сегментов, которые загораются в различных комбинациях, отображая каждую из десяти десятичных цифр, от 0 до 9 (рис. 35-8).