Download as PDF, PPTX
Uploaded byHigh School
ψηφιακά ηλεκτρονικά κεφ 5
Παρουσίαση Power Point σε pdf του κεφαλαίου 5 του μαθήματος Ψηφιακά Ηλεκτρονικά της Β’ τάξης του τομέα Ηλεκτρονικής ΕΠΑΛ. Η παρουσίαση είναι ενεργή και συνοδεύεται και από άλλα αρχεία για περισσότερες λεπτομέρειες και πλήρης «κατέβασμα» Στον σύνδεσμο. http://www.ilektronikoi.gr/index.php?act=viewCat&catId=17
More Related Content
ψηφιακά ηλεκτρονικά κεφ 5
- 1. ΨΗΦΙΑΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΚΕΦ. 5ο Αποκωδικοποιητές- Κωδικοποιητές
- 2. ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ o 5.1 Αποκωδικοποιητές. n5.1.1 Ορισμοί. n 5.1.2 Αποκωδικοποιητές με πύλες. o 5.1.2.1 Αποκωδικοποιητής 3χ8. o 5.1.2.2 Αποκωδικοποιητής BCD σε δεκαδικό (4χ10). n 5.1.3 Υλοποίηση συνδυαστικών κυκλωμάτων με αποκωδικοποιητές. n 5.1.4 Ολοκληρωμένα κυκλώματα αποκωδικοποιητών. o 5.2 Αποκωδικοποιητές οδηγοί. n 5.2.1 Ενδείκτης 7 τμημάτων. n 5.2.2 Αποκωδικοποιητής BCD σε 7 τμήματα. o 5.3 Κωδικοποιητές. n 5.3.1 Ορισμοί. n 5.3.2 Κωδικοποιητές με πύλες. o 5.3.2.1 Κωδικοποιητής 4χ2 o 5.3.2.2 Κωδικοποιητής 8χ3 n 5.3.3 Ολοκληρωμένα κυκλώματα κωδικοποιητών. o Εργασία.
- 3. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ ΠΕ1708 3 5.1Αποκωδικοποιητές – 5.1.1 Ορισμοί o Ο Αποκωδικοποιητής (Decoder) από n σε m (n x m) είναι ένα συνδυαστικό κύκλωμα με n γραμμές εισόδου και m γραμμές εξόδου (m<=2n). o Κάθε μία από τις n εισόδους του αποκωδικοποιητή μπορεί να είναι “0” ή “1”, οπότε υπάρχουν 2n διαφορετικοί συνδυασμοί. o Για κάθε συνδυασμό εισόδου μόνο μία από τις εξόδους του αποκωδικοποιητή είναι “1” (είναι ενεργοποιημένη).
- 4. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ ΠΕ1708 4 5.1Αποκωδικοποιητές – 5.1.1 Ορισμοί o Υπάρχουν αποκωδικοποιητές που χρησιμοποιούν όλους τους δυνατούς συνδυασμούς εισόδου (m=2n), όπως είναι ο αποκωδικοποιητής 3x8, και αποκωδικοποιητές που χρησιμοποιούν λιγότερους συνδυασμούς εισόδου (m<2n), όπως είναι ο αποκωδικοποιητής 4x10. Decoder nxm n Είσοδοι m Έξοδοι
- 5. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ ΠΕ1708 5 5.1.2Αποκωδικοποιητές με πύλες – 5.1.2.1 Αποκωδικοποιητής 3χ8 o Ο Αποκωδικοποιητής 3x8 χρησιμοποιεί όλους τους δυνατούς συνδυασμούς εισόδου. o Έχει τρεις εισόδους C, B και A που αντιστοιχούν σε έναν 3-bits δυαδικό αριθμό (κωδικός εισόδου) και οκτώ εξόδους D0, D1, D2, D3, D4, D5, D6 και D7. o Για κάθε συνδυασμό εισόδου μόνον μία από τις εξόδους του αποκωδικοποιητή είναι “1” (αυτή που αντιστοιχεί στον κωδικό εισόδου) και οι άλλες έξοδοι είναι “0”.
- 6. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ ΠΕ1708 6 5.1.2Αποκωδικοποιητές με πύλες – 5.1.2.1 Αποκωδικοποιητής 3χ8 10000000111 01000000011 00100000101 00010000001 00001000110 00000100010 00000010100 00000001000 D7D6D5D4D3D2D1D0ABC
- 7. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ ΠΕ1708 7 5.1.2Αποκωδικοποιητές με πύλες – 5.1.2.1 Αποκωδικοποιητής 3χ8 10000000111 01000000011 00100000101 00010000001 00001000110 00000100010 00000010100 00000001000 D7D6D5D4D3D2D1D0ABC CBAD ACBD ABCD ABCD BACD ABCD ABCD ABCD = = = = = = = = 7 6 5 4 3 2 1 0
- 8. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ ΠΕ1708 8 5.1.2Αποκωδικοποιητές με πύλες – 5.1.2.1 Αποκωδικοποιητής 3χ8 o Προφανώς, ο αποκωδικοποιητής 3x8 παράγει στις εξόδους του τους οκτώ (23=8) ελάχιστους όρους των τριών (3) μεταβλητών εισόδου του. o Γενικά, ο αποκωδικοποιητής nx2n παράγει στις εξόδους του τους 2n ελάχιστους όρους των n μεταβλητών εισόδου του. o Ο αποκωδικοποιητής 3x8 μπορεί να υλοποιηθεί χρησιμοποιώντας τρεις (3) πύλες NOT για την εύρεση των συμπληρωμάτων των εισόδων που απαιτούνται και οκτώ (8) πύλες AND τριών (3) εισόδων. o Γενικά, ο αποκωδικοποιητής nx2n μπορεί να υλοποιηθεί χρησιμοποιώντας n πύλες NOT και 2n πύλες AND n εισόδων.
- 9. 5.1.2 Αποκωδικοποιητές μεπύλες – 5.1.2.1 Αποκωδικοποιητής 3χ8
- 10. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ ΠΕ1708 10 5.1.2.2Αποκωδικοποιητής BCD σε δεκαδικό 4χ10 o Ο Αποκωδικοποιητής BCD σε δεκαδικό (4x10) έχει τέσσερις εισόδους D, C, B και A και δέκα εξόδους D0, D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7, D8 και D9 και δεν χρησιμοποιεί όλους τους δυνατούς συνδυασμούς εισόδου. o Υπάρχουν δεκαέξι (24=16) συνδυασμοί εισόδου, οι δέκα πρώτοι αντιστοιχούν στους (δέκα) BCD κωδικούς (0000- 1001) και οι υπόλοιποι έξι (6) είναι μη χρησιμοποιούμενοι. o Για κάθε χρησιμοποιούμενο συνδυασμό εισόδου μόνον μία από τις εξόδους του αποκωδικοποιητή είναι “1” (αυτή που αντιστοιχεί στον κωδικό εισόδου) και οι άλλες έξοδοι είναι “0”. o Για τους μη χρησιμοποιούμενους συνδυασμούς εισόδου όλες οι έξοδοι είναι “0”.
- 11. 5.1.2.2 Αποκωδικοποιητής BCDσε δεκαδικό 4χ10 00000000001111 00000000000111 00000000001011 00000000000011 00000000001101 00000000000101 10000000001001 01000000000001 00100000001110 00010000000110 00001000001010 00000100000010 00000010001100 00000001000100 00000000101000 00000000010000 D9D8D7D6D5D4D3D2D1D0ABCD
- 12. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ ΠΕ1708 12 5.1.3Υλοποίηση συνδυαστικών κυκλωμάτων με αποκωδικοποιητές o Είναι γνωστό ότι ο αποκωδικοποιητής nx2n παράγει στις εξόδους του τους 2n ελάχιστους όρους των n μεταβλητών εισόδου του. o Επίσης είναι γνωστό ότι κάθε λογική συνάρτηση μπορεί να εκφραστεί ως άθροισμα ελαχίστων όρων. o Επομένως, κάθε λογική συνάρτηση n μεταβλητών μπορεί να υλοποιηθεί με έναν αποκωδικοποιητή nx2n και μία (1) πύλη OR οι είσοδοι της οποίας τροφοδοτούνται από τις εξόδους του αποκωδικοποιητή που αντιστοιχούν στους ελάχιστους όρους που η συνάρτηση έχει την τιμή ''1''.
- 13. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ ΠΕ1708 13 5.1.3Υλοποίηση συνδυαστικών κυκλωμάτων με αποκωδικοποιητές o Άρα, κάθε Συνδυαστικό Κύκλωμα n εισόδων και m εξόδων μπορεί να υλοποιηθεί με έναν αποκωδικοποιητή nx2n και m πύλες ΟR οι είσοδοι των οποίων τροφοδοτούνται κατάλληλα από τις εξόδους του αποκωδικοποιητή.
- 14. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ ΠΕ1708 14 5.1.3Υλοποίηση συνδυαστικών κυκλωμάτων με αποκωδικοποιητές o Παράδειγμα. o Ένα Συνδυαστικό Κύκλωμα έχει τρεις (3) εισόδους A, B και C και δύο (2) εξόδους: o Το πλήθος των εισόδων του κυκλώματος είναι n=3 και το πλήθος των εξόδων του κυκλώματος είναι m=2. BCACBACBACBAY CBACBACBAY ++= += ),,(2 ),,(1
- 15. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ ΠΕ1708 15 5.1.3Υλοποίηση συνδυαστικών κυκλωμάτων με αποκωδικοποιητές o Επομένως, το κύκλωμα μπορεί να υλοποιηθεί χρησιμοποιώντας έναν αποκωδικοποιητή 3x8 (nx2n) και δύο (m) πύλες ΟR. o Η μία πύλη ΟR δύο εισόδων υλοποιεί την συνάρτηση Y1 και οι είσοδοί της τροφοδοτούνται από τις εξόδους του αποκωδικοποιητή που αντιστοιχούν στους ελάχιστους όρους που η συνάρτηση Y1 έχει την τιμή ''1”. o Με την ίδια λογική τροφοδοτούνται οι είσοδοι της πύλης ΟR τριών εισόδων που υλοποιεί την συνάρτηση Y2.
- 16. 5.1.3 Υλοποίηση συνδυαστικώνκυκλωμάτων με αποκωδικοποιητές 10000000111 01000000011 00100000101 00010000001 00001000110 00000100010 00000010100 00000001000 D7D6D5D4D3D2D1D0ABC BCACBACBACBAY CBACBACBAY ++= += ),,(2 ),,(1
- 17. 5.1.3 Υλοποίηση συνδυαστικώνκυκλωμάτων με αποκωδικοποιητές
- 18. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ ΠΕ1708 18 5.1.4Ολοκληρωμένα κυκλώματα αποκωδικοποιητών o Στα ολοκληρωμένα κυκλώματα της σειράς 74 υπάρχουν αρκετά ολοκληρωμένα κυκλώματα απoκωδικoπoιητών, όπως είναι τα ακόλουθα: o Τα ολοκληρωμένα κυκλώματα 74139, 74155 και 74156 είναι Απoκωδικoπoιητές 2x4 o Το ολοκληρωμένο κύκλωμα 74138 είναι Απoκωδικoπoιητής 3x8 o Τα ολοκληρωμένα κυκλώματα 74154 και 74159 είναι Απoκωδικoπoιητές 4x16 o Τα ολοκληρωμένα κυκλώματα 7442, 7443 και 74145 είναι Απoκωδικoπoιητές 4x10
- 19. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ ΠΕ1708 19 5.2Αποκωδικοποιητές οδηγοί – 5.2.1 Ενδείκτης 7 τομέων. o Οι ενδείκτες (displays) δεκαδικών ψηφίων χρησιμοποιούν επτά (7) τμήματα (segments) για να αναπαραστήσουν τους δεκαδικούς αριθμούς 0-9. o Υπάρχουν ενδείκτες όπου χρησιμοποιούνται οι δίοδοι εκπομπής φωτός ( Light Emitting Diodes - LEDs) για την κατασκευή των τμημάτων τους. o Επίσης, υπάρχουν ενδείκτες υγρού κρυστάλλου (Liquid Crystal Displays - LCDs). Η λειτουργία τους βασίζεται στην ιδιότητα ενός ειδικού υγρού κρυστάλλου όπου με κατάλληλη πόλωση επιτρέπει ή όχι το φως να περάσει από μέσα του. o Τα LCDs έχουν ιδιαίτερα χαμηλή κατανάλωση ισχύος και είναι ιδανικά για φορητές συσκευές.
- 20. 5.2 Αποκωδικοποιητές οδηγοί– 5.2.1 Ενδείκτης 7 τομέων. Οι δεκαδικοί αριθμοί σχηματίζovται όταν αvάβoυv κάποια από τα τμήματα του ενδείκτη 7 τομέων. Οι ακροδέκτες 7,6,4,2,1,9 και 10 αντιστοιχούν στα 7 τμήματα a, b, c, d, e, f και g του ενδείκτη. Οι ακροδέκτες 3 και 8 αντιστοιχούν στην κοινή άνοδο ή κάθοδο, που συνδέονται αντίστοιχα στην τροφοδοσία ή γείωση. Ο ακροδέκτης 5 αντιστοιχεί στην υποδιαστολή (D.P –Decimal Point).
- 21. 5.2 Αποκωδικοποιητές οδηγοί– 5.2.1 Ενδείκτης 7 τομέων.
- 22. 5.2 Αποκωδικοποιητές οδηγοί– 5.2.1 Ενδείκτης 7 τομέων.
- 23. 5.2 Αποκωδικοποιητές οδηγοί– 5.2.1 Ενδείκτης 7 τομέων. Seven-segment display From Wikipedia
- 24. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ ΠΕ1708 24 5.2.2Αποκωδικοποιητής BCD σε 7 τομείς. o Ο αποκωδικοποιητής BCD σε 7 τμήματα (BCD to 7 Segments Decoder) χρησιμοποιείται αποκλειστικά για την ενεργοποίηση ενδείκτη δεκαδικών ψηφίων (display), για τον λόγο αυτό καλείται συνήθως αποκωδικοποιητής Οδηγός. o Αποκωδικοποιητές BCD σε 7 τμήματα είναι τα ολοκληρωμένα κυκλώματα 7447 και 7448 της σειράς 74. o Το ολοκληρωμένο κύκλωμα 7447 οδηγεί display κοινής ανόδου. o Το 7448 οδηγεί display κοινής καθόδου. o Κύκλωμα με το 7447.
- 25. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ ΠΕ1708 25 5.3Κωδικοποιητές – 5.3.1 Ορισμοί o Ο Κωδικοποιητής (Encoder) από m σε n (mxn) είναι ένα συνδυαστικό κύκλωμα με m γραμμές εισόδου και n γραμμές εξόδου (m£2n). o Από τις m γραμμές εισόδου του κωδικοποιητή, μόνο μία επιτρέπεται να είναι “1” (να είναι ενεργοποιημένη). o Στην έξοδο παράγεται ένας n-bits κωδικός που αντιστοιχεί στην ενεργοποιημένη είσοδο. Decoder mxn m Είσοδοι n Έξοδοι
- 26. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ ΠΕ1708 26 5.3.2Κωδικοποιητές με πύλες – 5.3.2.1 Κωδικοποιητής 4χ2. o Ο κωδικοποιητής 4x2 είναι ένα Συνδυαστικό Κύκλωμα που έχει τέσσερις (m=4) γραμμές εισόδου και δύο (n=2) γραμμές εξόδου (m=2n). Encoder 4x2 Ι0 Ι1 Ι2 Ι3 D1 D2
- 27. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ ΠΕ1708 27 5.3.2Κωδικοποιητές με πύλες – 5.3.2.1 Κωδικοποιητής 4χ2. o Ο κωδικοποιητής 4x2 παράγει στην έξοδό του τον δυαδικό κώδικα που αντιστοιχεί στις εισόδους του. 111000 010100 100010 000001 D1D2I3I2I1I0
- 28. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ ΠΕ1708 28 5.3.2Κωδικοποιητές με πύλες – 5.3.2.1 Κωδικοποιητής 4χ2. o Οι συναρτήσεις των εξόδων του κωδικοποιητή 4x2 είναι οι ακόλουθες: o D2=I2+I3 o D1=I1+I3 o Το κύκλωμα που υλοποιεί τον κωδικοποιητή 4x2 αποτελείται μόνον από πύλες OR Κύκλωμα με AND 4 εισόδων, ως άθροισμα ελάχιστων όρων
- 29. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ ΠΕ1708 29 5.3.2.2Κωδικοποιητής 8χ3 o Ο κωδικοποιητής 8x3 είναι ένα Συνδυαστικό Κύκλωμα που έχει οκτώ (m=8) γραμμές εισόδου και τρεις (n=3) γραμμές εξόδου (m=2n). D1 D2 D3 Encoder 8x3 Ι0 Ι1 Ι2 Ι3 I4 I5 I6 I7
- 30. 5.3.2.2 Κωδικοποιητής 8χ3 oΟ κωδικοποιητής 4x2 παράγει στην έξοδό του τον δυαδικό κώδικα που αντιστοιχεί στις εισόδους του. 11110000000 01101000000 10100100000 00100010000 11000001000 01000000100 10000000010 00000000001 D1D2D3I7I6I5I4I3I2I1I0
- 31. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ ΠΕ1708 31 5.3.2.2Κωδικοποιητής 8χ3 o Οι συναρτήσεις των εξόδων του κωδικοποιητή 8x3 είναι οι ακόλουθες: o D3=I4+I5+I6+I7 o D2=I2+I3+I6+I7 o D1=I1+I3+I5+I7 o Το κύκλωμα που υλοποιεί τον Κωδικοποιητή 8x3 αποτελείται μόνον από πύλες OR
- 32. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ ΠΕ1708 32 5.3.3Ολοκληρωμένα κυκλώματα κωδικοποιητών o Στα ολοκληρωμένα κυκλώματα της σειράς 74 υπάρχουν αρκετά ολοκληρωμένα κυκλώματα κωδικoπoιητών, όπως είναι τα ακόλουθα: o Το ολοκληρωμένο κύκλωμα 74148 είναι ένας κωδικoπoιητής Προτεραιότητας 8x3 o Το ολοκληρωμένο κύκλωμα 74147 (Motorola) είναι ένας Κωδικοποιητής Προτεραιότητας από δεκαδικό σε BCD
- 33. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ ΠΕ1708 33 5.3.3Ολοκληρωμένα κυκλώματα κωδικοποιητών o Ο Κωδικοποιητής Προτεραιότητας (Priority Encoder) διαθέτει καθορισμένη προτεραιότητα (priority) στις εισόδους του. Όταν δύο ή περισσότερες είσοδοι του κωδικοποιητή είναι “1”, τότε η είσοδος με την μεγαλύτερη προτεραιότητα καθορίζει την έξοδο του κωδικοποιητή. o Το ολοκληρωμένο κύκλωμα 74147 είναι ένας Κωδικοποιητής Προτεραιότητας από δεκαδικό σε BCD.
- 34. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ ΠΕ1708 34 5.3.3Ολοκληρωμένα κυκλώματα κωδικοποιητών o Οι είσοδοι και οι έξοδοι του ολοκληρωμένου κυκλώματος είναι ανάστροφης λογικής (ενεργοποιούνται με '0'). o Το ολοκληρωμένο κύκλωμα έχει εννέα εισόδους που αντιστοιχούν στους δεκαδικούς αριθμούς 1-9 και τέσσερις εξόδους που παράγουν τον BCD κωδικό (ανάστροφης λογικής) που αντιστοιχεί στην ενεργοποιημένη είσοδο. o Όταν ενεργοποιηθούν περισσότερες από μία είσοδοι, τότε στην έξοδο παράγεται ο BCD κωδικός (ανάστροφης λογικής) που αντιστοιχεί στον μεγαλύτερο δεκαδικό αριθμό. o Όταν καμία από τις εισόδους δεν είναι ενεργοποιημένη (δηλαδή είναι όλες “1”) , τότε όλες οι έξοδοι είναι “1”. Σε αυτή την περίπτωση η έξοδος αντιστοιχεί στον δεκαδικό 0 (για τον λόγο αυτό δεν υπάρχει είσοδος I0). o Κύκλωμα με το 74147
- 35. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ ΠΕ1708 35 Εργασία oΈνας αποκωδικοποιητής από δυαδικό 4-bits σε 7 τμήματα έχει τέσσερις εισόδους D, C, B και A και επτά εξόδους a, b, c, d, e, f και g που αντιστοιχούν στα 7 τμήματα ενός ενδείκτη δεκαδικών ψηφίων (display). o Αν κάποια έξοδος του αποκωδικοποιητή είναι "1" τότε τo αvτίστoιχo τμήμα τού ενδείκτη ανάβει, ενώ αν είναι "0" τότε τo αvτίστoιχo τμήμα τού ενδείκτη μένει σβηστό. Ο ενδείκτης δείχνει τα δεκαεξαδικά ψηφία 0-F σύμφωνα με το παρακάτω Σχήμα. o Να υπολογίσετε τις συναρτήσεις εξόδου του αποκωδικοποιητή ως αθροίσματα ελαχίστων όρων.
- 36.
- 37. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ ΠΕ1708 37 Εργασία oΕίναι γνωστό ότι ο αποκωδικοποιητής nx2n παράγει στις εξόδους του τους 2n ελάχιστους όρους των n μεταβλητών εισόδου του. o Άρα ο συγκεκριμένος θα είναι 4χ24=4χ16 άρα 16 ελάχιστους όρους. o Εμείς θα πάρουμε εκείνους τους όρους στους οποίους έχουμε «1» για την κάθε μία έξοδο. o Πρώτα θα κατασκευάσουμε τον πίνακα αληθείας.
- 38.
- 39.
- 40.