Преобразователи кодов

Преобразователь кода – это цифровое устройство, преобразующее код числа из одной системы кодирования в другую.

Преобразователи прямого кода числа в обратный и дополни­тельный коды

Назначение.

В вычислительных устройствах арифметические опе­рации выполняются в обратном [А]_ок и дополни­тельном [А]_дк кодах. Однако хранение такой информации удобно осуществлять в прямом коде [А]_пк. Поэтому такие преобразователи служат для преобра­зования прямых кодов чисел в обратные и дополнительные коды

Условное обозначение.

Преобразователи такого класса имеют условное обозначение, представленное на Рис. 1.

Рис. 1 Условное графическое обозначение преобразователя кодов чисел

Здесь х_i — разряды чис­ла на входе; y_i—разряды числа на выходе; при преобразовании ПК в ОК или ДК добавляется один вход а_зн для обозначения знака числа. Если преобразователь осуществляет преобразование ПК числа в ОК, то при поступлении на его входы числа [A]_пк с его выходов снимается число [A]_ок. Если а_зн=0, то ОК числа на выходе преобразователя совпадает с его ПК.

Принцип работы.

Таблица истинности для i-разряда преобразователя ПК числа в ОК имеет вид:

Запишем выражение ПФ, описывающей функционирование одного разряда преобразо­вателя ПК числа в ОК, используя данные приведённой таблицы истинности.

y_i= a_зн +x_i

Схема.

Схема одного разряда преобразователя, реализованного по данноё формуле на ЛЭ НЕ, И и ИЛИ имеет вид, представленный на Рис. 2.

Парал­лельный n-разрядный преобразователь можно получить путем па­раллельного соединения схем одноразрядных преобразователей. Схема трехразрядного преобразователя ПК в ОК на ЛЭ типа И — ИЛИ и НЕ показана на Рис. 3.

Рис. 2 Вариант реализации одного разря­да преобразования ПК числа в ОК

Рис. 3 Вариант реализации трехразрядного преоб­разователя ПК числа в ОК

Преобразование ПК в ДК в принципе ничем не отличается от преобразования ПК в ОК. Для положительных чисел ( а_зн = 0) схемы совпадают, для отрицательных чисел ( а_зн = 1) необходимо добавить суммирующие ЛЭ для суммирования единиц в младшем разряде и формирования сигнала переноса в старших разрядах числа. С использованием ИС могут быть построены преобразова­тели ДК в ОК и наоборот.

Вывод.

1. В ЦУ различного назначения применяются разнообразные способы кодирования и для обеспечения совместной работы таких уст­ройств используют преобразователи кодов чисел.

Шифраторы и дешифраторы

Шифратор - функциональное цифровое устройство предназначенное для преобразования одного вида сигнала в другой. Данное название образовано от английского CODER (CD).

Назначение шифраторов следует из определения.

Для преобразования управляющих сигналов в двоичное число. Например, для преобразования кода десятичного числа в код двоично-десятичного числа.

Классификация шифраторов.

1. По числу разрядов:

- трёх разрядные шифраторы;

- четырёх разрядные шифраторы и т.д.

2. По виду преобразуемых кодов:

например, шифраторы, преобразующие код десятичного числа в двоично-десятичное.

Устройство шифраторов.

Шифратор содержит логические элементы, через которые входные шины соединены с выходом.

Условное обозначение шифраторов.

В качестве условного обозначения рассмотрим преобразователь двоично-десятичных кодов в десятичный и элементы управления вводом выводом индикаторов (Рис. 4).

Например: К155ИВ1.

Здесь “И” обозначает, что это элементы дискретных и арифметических устройств, “В” - шифратор.

Рис. 4 УГО шифратора

Принцип действия шифраторов.

На выходе шифратора устанавливается код, соответствующий номеру входа на котором появилась логическая единица.

Схема шифратора.

На Рис. 5 представлена схема 4-х разрядного двоично-десятичного кода состоит из четырех схем “ИЛИ”. На входы этих схем подаются сигналы в виде логической единицы с входных шин.

Работа шифратора основана на следующем.

Кодирование числа в схеме осуществляется путём определённой распайки между входной шиной и входами схем “ИЛИ”.

Пусть надо получить двоично-десятичный код цифры “5”. Для этого на входную шину под номером 5 подаётся логическая единица. Цифра 5 в двоично-десятичном коде - это “1” в младшем разряде и “1” в третьем разряде. Следовательно, необходимо входную шину 5 соединить со входами первой и третьей схем “ИЛИ”. В результате, на входах этих схем “ИЛИ” будут логические единицы. На входах же второй и четвёртой схем “ИЛИ” будет логический ноль. В итоге, получаем цифру “5” в двоично-десятичном коде - 0101.

Таким образом:

“1” в младшем разряде имеет нечётные десятичные числа 1, 3, 5, 7, 9 поэтому входные шины под этими номерами соединяются через элементы “ИЛИ” с выходной шиной младшего разряда.

“1” во втором разряде имеют десятичные числа 2, 3, 6, 7. Шины с этими номерами через элемент “ИЛИ” подключаются к выходной шине второго разряда.

“1” в третьем разряде имеют числа 4, 5, 6, 7. Шины с этими номерами соединены через элемент “ИЛИ” с выходом третьего разряда.

“1” в четвертом разряде имеют числа 8, 9, 10, и т.д. Шины с этими номерами соединены через элемент “ИЛИ” с выходом четвёртого разряда.

При активизации входной шины на выходе схема даст двоичный код.

Рис. 5 Схема шифратора и принцип его функционирования

Применение шифраторов.

Шифратор имеет широкое применение в цифровой технике.

1. Одно из применений шифраторов в военной технике - это их использование в системах целеуказаний (техника четвёртого поколения). Шифраторы служат для преобразования простого кода информации о характере и местоположении целей в помехозащищённый. Затем такой код передаётся к получателю данной информации.

2. Самый простой пример - это калькулятор.

Принцип работы его заключается в следующем:

Десятичное число преобразуется в код с весом 8-4-2-1. Далее происходит преобразование в семисегментный код. И далее преобразование в десятичное число.

Рис. 6 Пример применения шифратора

Устройство производящее обратную операцию, которую производит шифратор называют дешифратор.

Дешифратор - функциональное цифровое устройство, предназначенное для преобразования кодов из одного вида в другой. Дешифратор это перевод с английского слова DECODER (DC).

Назначение дешифраторов.

Дешифраторы решают следующие задачи:

- преобразование двоично-десятичного кода в десятичное число;

- преобразование двоично-десятичного кода в семеричный код, необходимый для индикации десятичного числа.

Классификация дешифраторов.

1. По числу разрядов.

2. В зависимости от преобразованных кодов:

- двоично-десятичный код в семисегментный;

- двоичный код в десятичное число.

3. По принципу действия:

- линейный (матричный, или одноступенчатый);

- пирамидальный (многоступенчатый).

Устройство дешифраторов.

Дешифратор представляет собой комбинационную логическую схему с включенными соответствующим образом соединённых логических элементов.

Число входов равно числу разрядов двоичного числа.

Число выходов определяется количеством двоичных чисел этого разряда.

Условное обозначение дешифраторов.

Рис. 7 УГО дешифратора

Например рассмотрим конкретную схему К155ИД1 (Рис. 7).

Здесь “И” обозначает, что это элементы дискретных и арифметических устройств, “Д” - дешифратор.

Управляющими входами микросхемы являются:

- контроль свечения;

- сброс;

- гашение нуля старшего разряда.

Принцип действия дешифраторов.

Каждому цифровому сигналу на входе дешифратора соответствует логическая 1 (0) на определенном входе (Ошибка! Источник ссылки не найден.).

Рассмотрим различные схемы дешифраторов.

Схема дешифраторов.