5. Шифраторы и дешифраторы

Шифратором называется комбинационное устройство с n входами и m

число в число двоичного кода.

Схема шифратора приведена на рис. 38. С помощью такого шифратора можно преобразовать числа от 0 до 9 десятичной с/с в числа двоичной с/с.

Рис. 38. Шифратор

Шифратор имеет 10 вертикальных шин, каждая из которых соответствует

числа; Y2 – выход второго разряда и т. д.

Таблица 5.

Х9	Х8	Х7	Х6	Х5	Х4	Х3	Х2	Х1	Х0	У4	У3	У2	У1
0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0
0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0	1
0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0	1	0
0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0	1	1
0	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0	1	0	0
0	0	0	0	1	0	0	0	0	0	0	1	0	1
0	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	1	1	0
0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	1	1	1
0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0
1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	1

Работу такого шифратора отражает таблица 5, где Х9, …., Х0 – входы шифратора, каждый из которых соответствует определенному десятичному числу, а У4, У3, У2, У1 – выходы шифратора, определяющие значения разрядов двоичного числа.

Например, когда шифратор введена цифра 6, то только на шестой шине установится 1 (Х6=1) и при этом цифра 1 должна появиться на втором и третьем выходах (У2=1, У3=1, У1=0, У4=0).

Из таблицы 5 видно, что У2=1, если Х2=1, или Х3=1, или Х6=1, или Х7=1. Отсюда следует, что шины являются входами логического элемента ИЛИ. Аналогично объединяются шины для остальных выходов.

Дешифратором называется комбинационное устройство с n входами и m выходами, которое преобразует код слова, которое поступает на вход, в сигнал на одном из его выходов. Сигнал каждого выхода однозначно соответствует одной из возможных комбинаций аргументов на входах. Дешифратор, на входы которого поступает двоичный код слова, называется двоичным. Если число входов двоичного дешифратора равен 2ⁿ, то он называется полным, в противоположном случае – неполным.

Неполный дешифратор, предназначен для преобразования десятичных цифр от 0 до 9 в двоичный код, называют декадным.

Функционирование полного двоичного дешифратора можно описать системой булевых функций:

(1)

где – аргументы, которые подаются на вход дешифратора; – функции, которые реализуются на выходах дешифратора.

По функциональному поведению дешифраторы делятся на линейные, прямоугольные и пирамидальные.

В качестве примера рассмотрим способ построения линейного дешифратора на 3 входа. Система (1) в этом случае имеет вид:

Схема такого дешифратора представлена на рис. 39.

Рис. 39. Линейный дешифратор на 3 входа.

Линейный дешифратор характеризуется высоким быстродействием и большим количеством логических элементов. Число Nл элементов, необходимых для реализации полного линейного дешифратора на n входов, определяется зависимостью Nл=N₁+N₂, где N₁=2ⁿ – число элементов И, N₂ – число элементов НЕ.

Этот дешифратор может быть построен на логических элементах И-НЕ, только в этом случае при совпадении сигналов 1 на всех входах элемента И-НЕ на соответствующем выходе дешифратора появится сигнал 0, а на остальных выходах в это время будет сигнал 1.

В практических схемах микропроцессорной техники применяются интегральные дешифраторы. Для управления светодиодными семисегментными индикаторами может быть использована микросхема К514ИД2 (для индикаторов с общим анодом) или К514ИД1 (для индикаторов с общим катодом), а также в качестве преобразователя кодов для вакуумных индикаторов (рис. 40).

Рис. 40. Схема управления светодиодным индикатором.

Для высвечивания числа должны быть задействованы соответствующие сегменты индикатора. Например, для высвечивания числа 5 – сегменты A, F, G, C, D.

Другую реализацию дешифратора на n входов можно получить, комбинируя выходы двух или большего числа дешифраторов с меньшим числом входов и, следовательно, с вентилями И на меньшее число вхо­дов. В частности n-входовый дешифратор можно сформировать из двух дешифраторов на n/2 входов, каждый из которых подключен к половине входных линий.

Дешифраторы полезны, когда нужно выбрать одну из нескольких альтернатив, например, команды, управляющие сигналы, выпол­няемые шаги, источники данных или их получатели.