Двоично-десятичный дешифратор
Вернёмся к схеме делителя частоты на D триггерах из предыдущего урока, но для простоты изложения будем использовать 2 триггера.
Выходы каждого триггера подключены индикаторы L1 и L2. Если включить схему и наблюдать переключение индикаторов, то можно выявить некоторую упорядоченную последовательность их переключения. Опишем эту последовательность в виде таблицы. Свечение индикатора будет состоянием 1, а отсутствие свечения будет состоянием 0.
Мы видим, сто делитель создаёт определённый код, которому можно поставить в соответствие десятичные значения (Этот код называется позиционным двоичным кодом 1-2-4-8). Попробуем собрать схему, которая будет преобразовывать двоичный код в десятичный, а десятичные значения будем отображать соответствующими индикаторами.
Сначала создадим логическую схему, которая при двоичном состоянии 0-0 будет отображать 0. Нам понадобятся два элемента NOT (D1 и D2) и один AND (D3).
Если вход элемента D1 подключить к индикатору L1, а вход элемента D2 подключить к индикатору L2, то при состоянии 0-0 на индикаторах, на выходах элементов D1 и D2 будет состояние 1-1.
Выходы элементов D1 и D2 подключены к элементу D3 (AND), следовательно, на выходе элемента будет состояние 1 и индикатор 0 будет гореть. Как только состояние на индикаторах L1 и L2 изменится, индикатор 0 погаснет.
Продолжим развивать схему и сделаем ещё один индикатор, отображающий десятичную единицу. Для этого потребуется ещё один элемент AND (D4). Включим его как показано на рисунке.
В этом случае один вход элемента AND подключен непосредственно к индикатору L1, а второй вход элемента AND подключен к выходу элемента NOT (D2), который подключен к индикатору L2. Когда на индикаторе L1 будет присутствовать 1, а на индикаторе L2 будет присутствовать 0, то элемент AND (D4) сработает и индикатор 1 загорится.
Далее, добавим индикатор 2. Для этого понадобится ещё один элемент AND (D5).
Следуя логике предыдущих рассуждений, подключим один вход элемента D5 непосредственно к индикатору L2, а второй вход к выходу элемента D1. Теперь индикатор 2 будет загораться только в том случае, если на индикаторе L2 будет состояние 1, а на индикаторе L1 состояние 0.
И, наконец, создадим индикатор 3. Здесь всё очень просто, когда на индикаторах L1 и L2 присутствует 1, то индикатор 3 должен гореть. Подключим элемент AND (D6) непосредственно к индикаторам.
Включим полученную схему и убедимся, что индикаторы переключаются в последовательности 0-1-2-3, 0-1-2-3 и так далее. Увеличивая число триггеров, и делая соответствующие логические предобразования можно получить десятичные счётчики на любое число разрядов.
Собранная нами логическая схема на элементах D1 .. D6 называется дешифратором. В задачу дешифраторов входит преобразование одного вида кода в другой. В данном случае мы собрали дешифратор, преобразующий двоичный код в десятичный. В технике такой дешифратор имеет название "Двоично-десятичный дешифратор". В реальной ситуации конструкторы цифровой техники используют микросхемы со встроенной логикой дешифраторов, например, такие как показано на рисунке.
Семисегментный дешифратор
Недостаток нашей схемы заключается в том, что при отображении числа, например 200, нам потребуется 200 индикаторных лампочек или светодиодов. В реальной жизни, обычно используют так называемые цифровые семисегментные индикаторы.
Семисегментный индикатор состоит из 7 элементов, которые могут при подаче на них напряжения (состояние 1) светиться или изменять свой цвет. Типовой Семисегментный индикатор показан на рисунке:
Каждый сегмент имеет электрический контакт для подключения в схему. Рассмотрим, что нужно сделать, что бы подключить такой индикатор к нашему десятичному дешифратору.
Для включения цифры 0 следует подать сигнал 1 на выводы (контакты) A, B, C, D, E и F.
Для включения цифры 1 следует подать сигнал 1 на выводы B и C.
Для включения цифры 2 следует подать сигнал 1 на выводы A, B, G, E и D.
Для включения цифры 3 следует подать сигнал 1 на выводы A, B, G, C и D.
Для создания очередного дешифратора воспользуемся многовходовыми логическими элементами ИЛИ (OR). Расположим на схеме семисегментный индикатор и 7 логических элементов ИЛИ. Соединим выходы логических элементов с входами семисегментного индикатора.
Соединим индикатор 0 с соответствующими входами элементов ИЛИ. Включим питание и убедимся, что 0 отображается на семисегментном индикаторе с появлением 0 на десятичном индикаторе.
Далее, соединим все остальные десятичные индикаторы с соответствующими сегментами семисегментного индикатора. Для некоторых логических элементов двух входов будет недостаточно, поэтому число входов следует увеличить, как показано на приведенной схеме:
У элемента F наоборот, один вход оказался лишним, поэтому его следует соединить со вторым входом.
Включим схему и убедимся, что показания на семисегментном индикаторе соответствуют показанию десятичных индикаторов.
|
