ΑΣΚΗΣΗ 7 ΚΩΔΙΚΕΣ Η ΟΘΟΝΗ 7 ΤΜΗΜΑΤΩΝ - ΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗTΕΣ ( ENCODERS )

Transcript

1 ΑΣΚΗΣΗ ΚΩΔΙΚΕΣ Η ΟΘΟΝΗ ΤΜΗΜΑΤΩΝ - ΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗTΕΣ ( ENCOERS ).. ΣΚΟΠΟΣ Η κατανόηση των κωδίκων των ψηφίων του δεκαδικού αριθμητικού συστήματος, της λειτουργίας των κωδικοποιητών και των εφαρμογών τους και της οθόνης -τμημάτων (οκταράκι). Επίσης, σκοπός της άσκησης αυτής είναι η χρήση ολοκληρωμένων κυκλωμάτων (Ο.Κ.), chip, για την υλοποίηση συνδυαστικών λογικών κυκλωμάτων... ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ.. ΚΩΔΙΚΕΣ Ο κώδικας είναι ένας κανόνας που αντιστοιχεί αριθμητικά ψηφία, γράμματα του αλφαβήτου, σημεία στίξης ή οποιαδήποτε πληροφορία σε μια ακολουθία από μηδέν και ένα. Για παράδειγμα, οι τρεις καταστάσεις που αντιστοιχούν στο πράσινο, στο κόκκινο και στο κίτρινο φως των σημάτων ρύθμισης της κυκλοφορίας αντιστοιχούν στους τρεις από τους τέσσερις συνδυασμούς που φτιάχνονται από δύο bit, όπως παρακάτω: 00 κόκκινο 0 πράσινο 0 κίτρινο αχρησιμοποίητη κατάσταση. Τα δέκα ψηφία του δεκαδικού συστήματος αρίθμησης μπορεί να αντιστοιχηθούν στους δέκα από τους δεκαέξι συνδυασμούς που φτιάχνονται από τέσσερα bit. Οι έξι συνδυασμοί μένουν αχρησιμοποίητοι (αδιάφοροι όροι). Γενικά, ο μικρότερος αριθμός ψηφίων για να κωδικοποιήσουμε n πληροφορίες είναι n. Συνήθεις κώδικες του δεκαδικού συστήματος αρίθμησης είναι οι ακόλουθοι: Κώδικες του δεκαδικού συστήματος αρίθμησης 8 Υπέρβαση 8 B.C.. Excess (x-) Gray

2 ... Η ΟΘΟΝΗ ΤΜΗΜΑΤΩΝ (-SEGMENT SPLAY) Στην οθόνη επτά τμημάτων (οκταράκι), κάθε παύλα αντιστοιχεί σε ένα LE. Ανάλογα με τα LE που φωτοβολούν, σχηματίζεται στην οθόνη των επτά τμημάτων το αντίστοιχο ψηφίο του δεκαδικού συστήματος αρίθμησης. Σε κάθε παύλα αντιστοιχεί μια λογική μεταβλητή. Οι λογικές αυτές μεταβλητές ονoμάζονται a, b, c, d, e, f, g. Επίσης τα οκταράκια έχουν και μια τελεία (υποδιαστολή dot point). Πίνακας Αληθείας για τον μετατροπέα του κώδικα BC σε οθόνη τμημάτων BC inputs segment outputs display C B A a b c d e f g

3 Από τον προηγούμενο πίνακα είναι φανερό ότι μπορεί να υλοποιηθεί ένα κατάλληλο συνδυαστικό κύκλωμα μετατροπής του κώδικα BC σε δεκαδικό ψηφίο. Για παράδειγμα, αν οι είσοδοι CBA έχουν την τιμή 0000, η έξοδος πρέπει να δείξει 0, δηλαδή να φωτοβολήσουν όλα τα LE εκτός του g. Για κάθε LE, μπορεί να φτιαχτεί μια λογική συνάρτηση. Όλες αυτές οι συναρτήσεις αποτελούν τον μετατροπέα BC σε δεκαδικό ψηφίο. Οι μετατροπείς αυτοί διατίθενται σε ολοκληρωμένα κυκλώματα (- segment isplay rivers). Ένας τέτοιος μετατροπέας είναι το Ο.Κ..... ΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΤΕΣ (ENCOERS) Ο Κωδικοποιητής (Encoder) από m σε n (mxn) είναι ένα συνδυαστικό κύκλωμα με m γραμμές εισόδου και n γραμμές εξόδου (m n ), όπως φαίνεται στο Σχήμα. Από τις m γραμμές εισόδου του κωδικοποιητή, μόνο μία επιτρέπεται να είναι (δηλαδή να είναι ενεργοποιημένη). Στην έξοδο παράγεται ένας n-bit κωδικός που αντιστοιχεί στην ενεργοποιημένη είσοδο. Σχήμα. Κωδικοποιητής mxn. Στο Σχήμα φαίνεται ένας κωδικοποιητής 8x. Στην είσοδό του δέχεται 8 γραμμές και στην έξοδό του σχηματίζεται ένας δυαδικός αριθμός αντίστοιχος με τον αύξοντα αριθμό

4 της εισόδου. Αν πχ ενεργοποιηθεί η είσοδος Ι 0, στην έξοδο θα εμφανισθεί 000. Αν στην είσοδο ενεργοποιηθεί η Ι, στη έξοδο θα εμφανιστεί ο συνδυασμός 0, ο δυαδικός α- ριθμός έξι. Σχήμα. Κωδικοποιητής 8x. Στους παρακάτω Πίνακες και συνοψίζεται η λειτουργιά του Κωδικοποιητή 8x (Θετικής και Αρνητικής Λογικής ). Πίνακας Πίνακας Αληθείας του Κωδικοποιητή 8x (Θετικής Λογικής ) Πίνακας Πίνακας Αληθείας του Κωδικοποιητή 8x (Αρνητικής Λογικής ) ΛΟΓΙΚΕΣ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ Λογικές Εξισώσεις Κωδικοποιητή 8x (Θετικής Λογικής ) = +++ = +++ 0= +++ Λογικές Εξισώσεις Κωδικοποιητή 8x (Αρνητικής Λογικής ) = = = + + +

5 .. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ... Αν ABC είναι οι λογικές μεταβλητές που αντιστοιχούν στο κώδικα BC και WXYZ είναι οι συναρτήσεις που αντιστοιχούν στον κώδικα υπερβολής κατά (excess-), σχεδιάστε κώδικα μετατροπής του κώδικα BC σε excess- χρησιμοποιώντας τις παρακάτω απλοποιημένες συναρτήσεις. Επαληθεύστε τη λειτουργία του μετατροπέα. Για την πραγματοποίηση του μετατροπέα χρησιμοποιήστε Ο.Κ. NAN τριών εισόδων (LS0) και πύλες NOT. Για τη Y χρησιμοποιήστε το Ο.Κ. 8 και μια NOT. LS0: -NPUT NAN LS0: NVERTERS LS8: XOR

6 ... Πραγματοποιήστε το παρακάτω κύκλωμα οδήγησης της οθόνης -τμημάτων. Προσοχή, συνδέστε πυκνωτή μεταξύ πηγής και γείωσης. Με χρήση διακοπτών A, B, C, ελέγξτε τη λειτουργία του κυκλώματος.

7 ... Να σχεδιασθεί ένα κύκλωμα μετατροπής από δεκαδικό σε κώδικα BC χρησιμοποιώντας το ολοκληρωμένο κύκλωμα που είναι ένας κωδικοποιητής προτεραιότητας 0x. Ο Πίνακας Λειτουργίας του Ο.Κ. δίνεται παρακάτω. ΠΙΝΑΚΑΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΟΥ Ο.Κ.. ΓΡΑΠΤΗ ΑΣΚΗΣΗ.. Να βρεθούν οι απλοποιημένες εξισώσεις του κυκλώματος μετατροπής του κώδικα BC σε excess- με Πίνακες Karnaugh... Να σχεδιασθεί το κύκλωμα μετατροπής από δεκαδικό σε κώδικα BC χρησιμοποιώντας το ολοκληρωμένο κύκλωμα.

8 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΑΣΠΑΙΤΕ Εργαστήριο Ψηφιακών Συστημάτων & Μικροϋπολογιστών Το παρακάτω κύκλωμα μετατρέπει τον κώδικα BC σε κώδικα Excess-. Οι συνδυασμοί του κώδικα BC εισάγονται με τους διακόπτες στο Ο.Κ. του Παράλληλου Αθροιστή που προσθέτει στους συνδυασμούς αυτούς τον δυαδικό αριθμό 00 (τον ). Η έξοδος του Παράλληλου Αθροιστή εμφανίζεται στα δύο οκταράκια. Τα οκταράκια οδηγούνται από τα Ο.Κ. LS και κατάλληλο κύκλωμα ελέγχου. Μελετήστε το κύκλωμα. VCC V CA CA Key = A B C E F G H A B C E F G H Key = C GN RPACK R 80 Ω 00µF Key = B Key = A 9 _BT_PARALLEL_AER A S A S A S A0 S0 0 B COUT B B B0 CN 008B_V A OA B OB C OC O 0 OE 9 ~LT OF ~RB OG ~B/RBO LSN A OA B OB C OC O 0 OE 9 ~LT OF ~RB OG ~B/RBO LSN RPACK R 80 Ω GN 8