Лекция 30. Комбинационные устройства
Комбинационными называются логические устройства, выходные функции которых определяются входными логическими функциями в момент их воздействия. К комбинационным устройствам относятся шифраторы, дешифраторы, преобразователи кодов, мультиплексоры и демультиплексоры, сумматоры и компараторы.
Разрабатывать комбинационные устройства целесообразно в следующей последовательности:
– составляется таблица истинности;
– с помощью карты Карно находится минимизированное выражение логической функции;
– составляется логическая схема.
Рассмотрим принцип построения некоторых комбинационных устройств.
1. Шифраторы
Шифраторы предназначены для преобразования цифровой информации из десятичной системы счисления в двоичную. Для примера рассмотрим принцип построения схемы преобразования цифр от "0" до "9" в код 8-4-2-1. У такой схемы десять входов и четыре выхода. Наличие на одном из входов сигнала "1" приводит к появлению на выходах соответствующей кодовой комбинации.
Приведенному
словесному описанию соответствует
комбинированная таблица истинности
(таблица 30.1). Она определяет все возможные
состояния входов и соответствующие им
состояния выходов. Символами
обозначены сигналы на входе шифратора
(аргументы). Символами
– выходы шифратора (функции).
Из
таблицы видно, что функция
(колонка под
)
равна 1
в тех случаях, когда на вход поступает
информация о цифрах 1;
3; 5; 7 или 9.
Поэтому можно записать
.
Таблица 30.1
№
|
Код 1 из10 |
Код 8-4-2-1 |
||||||||||||
х0 |
х1 |
х2 |
х3 |
х4 |
х5 |
х6 |
х7 |
х8 |
х9 |
Q4 |
Q3 |
Q2 |
Q1 |
|
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
3 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
4 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
5 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
6 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
7 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
8 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
9 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
Теперь очевидно, что
Этап минимизации в данном случае отпадает, т. к. все функции представляют собой элементарные логические суммы. Схема шифратора, выполненная на элементах "ИЛИ", приведена на рис. 30.1, а.
Выходным кодом шифратора может быть любой другой код. Принцип построения остается прежним. Управляющим сигналом может быть "0". Тогда схема может быть построена на элементах "И".
Шифраторы выпускаются в микросхемном исполнении, например, КМ555 ИВ1, ИВ2, ИВ3. Пример схемного обозначения КМ555 ИВ1 приведен на рис. 30.1, б.
Управляющий
сигнал микросхемы – "0",
поэтому все входы и выходы инверсные.
Вход
– управляющий. Если на этом входе
присутствует логическая "1",
то все входы закрыты. Выходы
и
– контрольные. Они выдают информацию
о состоянии схемы в данный момент.