диаграммы С=f(t), D1=f(t), D2=f(t), D3=f(t), D4=f(t), Q1=f(t), Q2=f(t), Q3=f(t), Q4=f(t) (рис. 7).

Рис.7

Контрольные вопросы.

1. Что такое регистры? Каково их назначение?

2.Чем определяется разрядность регистров?

3.Расскажите об устройстве регистров.

4.Как подразделяются регистры по способу ввода и вывода

информации.

5.Какие триггеры используются для построения регистров.

6.Нарисуйте схему и опишите принцип работы последовательного регистра.

7.Какие функции может выполнять последовательный регистр?

8.Нарисуйте схему и опишите принцип работы параллельного регистра.

9.Нарисуйте схему и опишите принцип работы параллельно-

последовательного регистра.

26

Лабораторная работа №4 Исследование основных комбинационных устройств: дешифратора, демультиплексора, мультиплексора и

преобразователя кодов на ПЗУ

Цель работы. Исследовать устройство и принцип действия дешифратора, демультиплексора, мультиплексора и преобразователя кодов на ПЗУ.

Краткая теория. Шифратор (CD - CoDer - кодер) - это устройство, осуществляющее преобразование единичного сигнала на одном из входов (унитарного кода) в двоичный код. Шифратор имеет m входов, пронумерованных десятичными числами (0, 1, 2... m-1) и n выходов, причем 2n ≥ m. Если 2n = m, то шифратор называют полным, если 2n > m – неполным. При подаче сигнала на один из входов приводит к появлению на выходе n- разрядного двоичного кода, соответствующего номеру возбужденного входа.

Шифраторы широко применяются в устройствах автоматики, особенно в устройствах ввода/вывода информации. На клавиатуре ввода имеются клавиши с десятичными цифрами, буквенный алфавит, а при нажатии клавиши унитарный код должен преобразоваться в двоичный.

Функциональная схема шифратора, преобразующего десятичные цифры в 4-разрядное двоичное число, приведена на рисунке 1,а, а его условное обозначение – на рисунке 1,б. При появлении сигнала логической единицы на одном из десяти входов на четырех выходах шифратора будет присутствовать соответствующее двоичное число. Пусть сигнал логической единицы подан на вход 7. Тогда на выходах логических элементов DD1.1, DD1.2, DD1.3 будут сигналы логических единиц, а на выходе элемента DD1.4

– сигнал логического нуля. Таким образом, на выходах 8, 4, 2, 1 шифратора мы получим двоичное число 0111.

Рис. 1

27

Некоторые из шифраторов снабжаются входом стробирования. Наличие входа стробирования позволяет выделять сигнал в определенный момент времени.

Дешифратор (DC - DeCoder - декодер) преобразует двоичный код, поступающий на его входы, в сигнал только на одном из его выходов. Полный дешифратор n-разрядного двоичного числа имеет 2n выходов. Если число выходов меньше 2n, то такой дешифратор является неполным. Логическая 1 (при активном высоком уровне на выходе) формируется на том выходе дешифратора, адрес которого соответствует набору двоичных сигналов на входах.

Функциональная схема дешифратора на 16 выходов приведена на рисунке 2,а. По такой функциональной схеме построена микросхема К155ИД3. Условное обозначение этой микросхемы на принципиальных схемах приведено на рисунке 2,б. Для преобразования сигнала необходимо на входы V1 и V2 микросхемы подать сигналы логических нулей.

Пусть на входе дешифратора присутствует двоичное число 1111. В этом случае на всех пяти входах элемента DD1.15 будут сигналы логических единиц, а на выходе 15 этого элемента будет логический нуль. На выходах всех остальных элементов будут сигналы логических единиц. Если хотя бы на одном из входов V логическая единица, то единицы будут на всех 16 выходах.

Рис. 2

Преобразователь двоично-десятичного кода в код семисегментного индикатора. Числа на табло и пультах индицируются, как правило, в десятичном виде. Для этого можно использовать дешифратор совместно с индикатором. На рис. 3,а представлена схема подключения дешифратора

28

К514ИД1 для управления семисегментным цифровым индикатором АЛС324А на светодиодах с объединенными катодными выводами (они соединены с общим выводом). При высоком потенциале на входе V (активные выходные уровни дешифратора - высокие) ток порядка 5 мА протекает через светодиоды тех сегментов, которые формируют изображение цифры от 0 до 9, двоичный код которой подан на входы микросхемы К514ИД1. При V = 0 на выходах дешифратора устанавливаются низкие уровни, и сегменты гаснут.

На рис. 3,б приведено стандартное обозначение сегментов семисегментных индикаторов. Сегменты обозначаются латинскими буквами a, b, c, d, e, f, g, а точка - буквой h.

а

б

Рис.3

Мультиплексор (от англ. multiplexer - многократный) это устройство, обеспечивающее соединение одного из информационных входов с выходом. Номер информационного входа, который соединяется с выходом, задается в двоичном коде на адресных входах. Если между числом информационных входов m и числом адресных входов n действует соотношение m=2n, то такой мультиплексор называют полным. Если m<2n, то мультиплексор называют неполным.

Функциональная схема мультиплексора, имеющего четыре входа, приведена на рисунке 4,а, а его условное обозначение на принципиальных схемах – на рисунке 4,б.

В устройствах автоматики мультиплексор применяют для последовательного или адресного опроса заданного числа информационных сигналов и передачи этих сигналов на один выход.

Демультиплексор это устройство, обеспечивающее соединение одного из информационных выходов с одним входом. Номер информационного выхода, который соединяется с входом, задается в двоичном коде на адресных входах. Если между числом информационных выходов m и числом адресных входов n действует соотношение m=2n, то такой демультиплексор называют полным. Если m<2n, то демультиплексор называют неполным.

29

Функциональная схема демультиплексора, имеющего четыре выхода, приведена на рисунке 4,в, а его условное обозначение на принципиальных схемах – на рисунке 4,г.

Рис. 4

Выполнение работы. Работа выполняется на плате П4 с картами IV-1, IV-2, IV-3. Карта IV-1 (рис. 5) предназначена для исследования дешифратора

– демультиплексора на микросхеме К155ИД4. Адресный код задается тумблерами SA1, SA2, SA1 (вверх – 1, вниз – 0). Так как выходы 0, 1,…, 7 инверсные, то при не нажатой кнопке SB2 все светодиоды HL1 – HL8, подключенные к выходам дешифратора, светятся. При нажатии кнопки SB2 погаснет тот светодиод, номер которого совпадает с кодом на адресных входах. Работа микросхемы в режиме демультиплексора исследуется при подаче входной информации на вход V от кнопки SB2.

Карта IV-2 (рис. 6) позволяет исследовать преобразователь двоичного кода в код семисегментного индикатора на микросхеме типа К155РЕ3. Входной двоичный код чисел задается тумблерами SA4 – SA1. При сигнале с SA5, равном логическому 0, на индикаторе HL1 индицируются десятичные

30

числа. При этом для индикации чисел, больше 9, на индикаторе загорается «десятичная точка» (светодиод h). При сигнале с SA5, равном логической 1, индикатор высвечивает шестнадцатеричные цифры от 0 до F.

Рис. 5. Схема к карте IV-1.

Рис. 6. Схема к карте IV-2.

Карта IV-3 (рис. 7) позволяет исследовать мультиплексор. Адрес, управляющий мультиплексором, заносится в регистр с тумблеров SA3 – SA1 при нажатии кнопки SB3. После этого на один из входов мультилексора подается информационный сигнал с того выхода дешифратора, адрес которого вновь набирается на тумблерах SA3 – SA1. При совпадении адресов дешифратора и мультиплексора загорится светодиод HL1.

31

Рис.7. Схема к карте IV-3.

Задание.

1.Исследовать дешифратор - демультиплексор и заполнить таблицу состояний (табл. 1).

Таблица 1.
	Входы						Выходы
V	4	2	1	0	1	2	3	4	5	6	7
SB2	SA3	SA2	SA1	HL1	HL2	HL3	HL4	HL5	HL6	HL7	HL8
1	0	0	0
0	0	0	0
0	0	0	1
0	0	1	0
0	0	1	1
0	1	0	0
0	1	0	1
0	1	1	0
0	1	1	1

2. Исследовать преобразователь двоичного кода десятичных и шестнадцатеричных чисел в код семисегментного индикатора и заполнить таблицу состояний (табл. 2).

32

Таблица 2.

		Входы						Выходы
Числа	4	3	2	1	a	b	c	d	e	f	g	h
	SA4	SA3	SA2	SA1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
А
B
C
D
E
F

3. Исследовать мультиплексор. Записать в регистр код указанный преподавателем и заполнить таблицу состояний (табл. 3).

Таблица 3.
	Входы						Выходы
V	4	2	1	Q	0	1	2	3		4	5	6	7
SB2	SA3	SA2	SA1	HL1	HL2	HL3	HL4	HL5		HL6	HL7	HL8	HL9
0	0	0	0
0	0	0	1
0	0	1	0
0	0	1	1
0	1	0	0
0	1	0	1
0	1	1	0
0	1	1	1

33