home - въведение - колекция - аналогова -

1   2   3   4   5   6


ИМПУЛСНИ И ЦИФРОВИ УСТРОЙСТВА

Лабораторно упражнение 3 (22 март - 3 април, 2004)

Комбинационни функционални възли - дешифратори и (де)мултиплексори

НОВОСТИ. Колеги от ФКТТ, вече можете още по-свободно и лесно да изразите мнението си по съдържанието и изпълнението на интернет занятията (не че досега не можехте да го правите). Това стана възможно благодарение на вашия бивш колега от ФКТТ Ради (освен че е схемотехник, най-вече на програматорите, той е и "цар" на сървърните технологии в Prosoft). Така, че Ради написа едно скриптче на PHP, качихме го на сървъра и сега то чака да вземе вашите коментари за да ми ги изпрати. С тази възможност за обратна връзка вие ще се присъедините към колегите си от ФКСУ, които вече я изпробваха.

Име: Фамилия: Фак.#: Група: Email:

Както виждате, страниците вече са оформени като формуляри с множество текстови полета, в които можете да въвеждате свободно вашия коментар. В началото въведете вашите данни, а след това попълнете текстовите полета, разположени в тялото на страницата. Накрая натиснете бутона SEND в края на страницата, с което ценните ви мисли ще пристигнат при мен :). Бих много се радвал, ако по този начин продължим дискусисиите, започнати по време на лабораторните занятия.

ВЪВЕДЕНИЕ. На миналите занятия (1 и 2) се занимавахме с най-елементарните логически схеми, които днес ще използваме като градивни блокчета за да построим и изследваме по-сложни комбинационни схеми. Както обикновено, ще "построим" лабораторното занятие в последователни стъпки като на всяка поредна стъпка ще обогатяваме с по един нов вход или функция изследваните елементи.

1. ДЕШИФРАТОРИ. В цифровата схемотехника често ни се налага да преобразуваме кодове с помощта на кодови преобразуватели. Докато елементарните логически схеми имаха няколко входа, но само един изход, кодовите преобразуватели са вече устройства с множество входове и изходи. Може би най-популярните от тях са дешифраторите, които имат толкова изхода, колкото са възможните входни комбинации. В даден момент активен е само изходът, който съответства на подадената входна комбинация.

1.1. ДЕШИФРАТОР "2 > 4". Дешифраторът 74155, обект на днешното занятие, преобразува 2-битов двоичен код в 4-битов код "1 от 4". Това означава, че за всяка една от възможните 4 комбинации на входните променливи, съответният изход става активен ("логическа нула" за тази схема). Според вас, за какво може да се използва тази схема? Какво например прави адресният дешифратор в един микрокомпютър? Как например можете да командвате 4 устройства по 2 проводника? В един чип 74155 има два такива дешифратора, които имат и допълнителни разрешаващи входове (C и G). Каква според вас е ролята на разрешаващите входове на интегралните схеми?

Построяване от елементарни логически елементи. Е добре, за да разберем точно какво и как го прави дешифратора 74155, нека да го построим от по-елементарни логически схеми (какви и колко на брой?), както направиха ваши колеги на едно от лабораторните занятия (като ми предадат протокола си, ще го видите и вие в интернет). Очевидно, в 4 последователни стъпки ще материализираме функцията Y = f(B,A), съгласно таблицата на истинност. Ето ви една интересна възможност да изградите този най-елементарен дешифратор, като и аз ще имам удоволствието да се запозная с резултата (е, ако все пак накрая натиснете бутона ИЗПРАТИ ДАННИТЕ):

"Строител" на дешифратор 2 към 4 (нещо като електронен ЛЕГО :))

Елементи:
Стъпка 1:
=
Стъпка 2:
=
Стъпка 3: =
Стъпка 4:
=

Между другото, колегите ви от ФКТТ изграждат внушителна библиотека от аналогови градивни елементи, която можете да използвате следващата година (е, някои елементи може още сега), в курса по аналогова схемотехника. Ето докъде са стигнали на петото семинарно упражнение . Сега да продължим нашата работа.

След като построихте дешифратора символично, вече можете и да го изследвате реално върху лабораторния макет. Как мислите, дали за изследването на този най-елементарен дешифратор да не използвате също така елементарни средства? Така ще "усетите" реално схемата. Например, какво ви пречи да давате съответните входове на "маса" или "висящи" (спомнете си странното свойство на ТТЛ елементите да възприемат като "лог. 1" несвързаните входове)? Между другото, можете ли да оставите входовете на MOS схема "висящи"? В една група правихме този експеримент и "изобретихме" индикатор на електромагнитно излъчване :).

Добре, а защо в изходите да не включите най-обикновени светодиоди? Само, че как точно да го направите? Е, надявам се, не като Ради :), т.е. ще се сетите да използвате резистор със съответната стойност (?). Освен това, към "масата" или към "плюса" ще свържете светодиода? Какво ще индицира той в единия и в другия случай? Колко е нивото на логическата "1" и "0" в единия и другия случай? Ами вместо да се чудите, просто пробвайте.

Изследване на "готов" дешифратор 74155. Сега си представете, че фирмата Texas Instruments е реализирала ценната ви схема под формата на интегрална схема 74155 и вие можете удобно да я изследвате вече с помощта на компютъра :). Само не забравяйте да "разрешите" действието й (примерно на горната половинка) чрез входовете 1C и 1G. Ако искате да опростите връзките свържете инвертиращите входове на "маса", а неинвертиращите оставете несвързани (за учебни цели това е допустимо). Можете да опростите и таблицата, ако направите само две колонки за входните променливи A и B като посочите при какви стойности на 1C и 1G е в сила тя.

1.2. ДЕШИФРАТОР "3 към 8". Сега трябва да решите една творческа задача - да сглобите от два дешифратора "2 > 4" един дешифратор "3 > 8. Или, трябва да добавите още една входна променлива C, да намерите още един вход към схемата и съответно да разширите таблицата с нова колонка. Трикът се състои в това да накарате новата, най-старша променлива C да превключва двата полу-дешифратора "2 > 4", докато старите входни променливи A и B продължават да командват едновременно двете групи от изходни величини 1Y... и 2Y... Помислете и го направете (ако мно.о..о...го се затрудните, обърнете скришом от мен :) листа с готовите схеми, които колегата Емил Саръмов беше така любезен да ви подготви). Аз пък ще ви подсетя с една "построителна" идея за слепване на таблици.

C
0
0
0
0
1
1
1
1
+
B A 2Y0 2Y2 2Y3 2Y4
0 0        
0 1        
1 0        
1 1        
+
B A 1Y0 1Y2 1Y3 1Y4
0 0        
0 1        
1 0        
1 1        
=
C B A 2Y0 2Y2 2Y3 2Y4 1Y0 1Y2 1Y3 1Y4
0 0 0                
0 0 1                
0 1 0                
0 1 1                
1 0 0                
1 0 1                
1 1 0                
1 1 1                

Интересно, защо ли са разместени индексите 1 и 2? Добре, изследвайте сега схемата без да разваляте нищо направено досега, само добавете едно кабелче или просто го преместете (нали и строителите, за да построят нов етаж, не развалят предишния :)).

А ето и едно малко несериозно "проектче": Можете ли да направите с помощта на този дешифратор, светодиоди и още няколко други елемента (някои от които не сте изучавали, но мисля ще се досетите) устройство за "бягаща светлина"? Можете ли да увеличите броя на едновременно бягащите светлини и с цената на какво?

2. ДЕМУЛТИПЛЕКСОРИ. Дешифраторите бяха схеми, които при подаване на комбинация от входни сигнали избират определено устройство, т.е. тази комбинация играе ролята на адрес. Сега трябва да добавите още един входен сигнал, който ще изпълнява ролята на данни. В зависимост от адреса, тези данни ще се появят на съответния изход на устройството демултиплексор. Какви примери на такива устройства можете да дадете от вашето ежедневие, в които нещо се насочва принудително в желаната посока? Може би влакова стрелка, автомобилен поток, пари, телефонни разговори, "тракащ" стъпков избирач в стара телефонна централа, интернет данни или други? Или нещо по-сериозно - предаване на данни по един проводник (времеделение)?

Превръщане на дешифратор "1 към 8" в демултиплексор. Ясно, новата творческа задача е да превърнете един дешифратор в мултиплексор. Опитайте се да подтиснете спонтанно възникналото желание да развалите предишната схема (разбирам ви, знам че ви е трудно, човешко е :)), а само с преместване на едно кабелче да я превърнете в желаната нова. Можете да си представяте, че до този момент една константа (нула) се е появявала на избрания изход, а сега ще трябва да я направите входна променлива. Но как да разберете, че тя се е появила на желания изход? Помислете и го направете.

3. МУЛТИПЛЕКСОРИ. Не е трудно да се досетим, че и демултиплексорите имат "обратните" двойници - мултиплексорите. Май и за тях могат да се намерят много примери от живота (опитайте се да ги получите като обърнете посоката на "данните" в горните примери). Можем ли обаче просто да разменим входовете и изходите на схемата 74155 за да направим мултиплексор? За съжаление схемата е еднопосочна и ако се опитате да го направите ще се получи конфликт между източници на напрежение. Щом е така, просто ще вземем наготово един готов мултиплексор 74153 и ще го изследваме. Но и тук трябва да измислите процедура за откриване на избрания вход, а също и как да отразите резултатите в таблица.

Накрая, бих желал да узная мнението ви за провеждането на упражнение 3 както в лабораторията, така и в интернет. Ако много ви затруднява да напишете няколко реда, просто натиснете някой от тези "радиобутони" >>>>>>>>>>>>>



Ако сте си направили труда да попълните текстовите полета в страницата, натиснете бутона ИЗПРАТИ. Благодаря.

 


1   2   3   4   5   6

home - въведение - колекция - аналогова