21.02.15
Zadania 2.
1. Zastosowanie koderów i dekoderów ilustracje symboli graficznych i opis
2. Transkodery budowa zasada działania i zastosowanie ilustracje symboli graficznych
3. Co to są multipleksery i demultipleksery
4. budowa symbol graficzny zasada działania i zastosowanie
5. Rodzaje przerzutników symbole graficzne przebiegi czasowe tablice stanu
6. Liczniki i rejestry a) typy liczników b)zasada działania i zastosowania c) do czego służy rejstr rodzaje i zastosowanie
Ad. 1
KODER: Jest to układ kombinacyjny przeznaczony do zamiany kodu 1 z n na dowolny inny kod dwójkowy (różny od 1 z n). Służy do przedstawiania informacji tylko jednego aktywnego wejścia na postać binarną, ponieważ istnieje fizyczna możliwość aktywacji więcej niż jednego wejścia; musi istnieć możliwość uznania tylko jednego. Jeśli na wejście strobujące (blokujące) S (ang. strobe) podane zostanie logiczne zero, to wyjścia y i przyjmują określony stan logiczny (zwykle zero), niezależny od stanu wejść x. Stosuje się do tego specjalne algorytmy, które przekształcają dane z zapisu np. analogowego na cyfrowy.
ZASTOSOWANIE: wprowadzanie informacji do systemów cyfrowych z klawiatury numerycznej (zamiana kodu 1 z 10 na kod binarny) UCY 74147
DEKODER: Jest to układ kombinacyjny przeznaczony do zmiany kodu dwójkowego różnego od kodu 1 z n na kod 1 z n. Jego działanie polega na zamianie naturalnego kodu binarnego (o długości n), lub każdego innego kodu, na kod "1 z k" (o długości k). Działa odwrotnie do kodera, tzn. zamienia kod binarny na jego reprezentację w postaci tylko jednego wybranego wyjścia. W zależności od ilości wyjść nazywa się go dekoderem 1zN.
ZASTOSOWANIE: wyświetlanie informacji na lampkach NIXIE (UCY 7442) oraz sterowanie multipleksowym wyświetlaniem informacji.
Ad. 2
Transkoder jest to układ cyfrowy o n wejściach oraz k wyjściach. Jego działanie polega na zamianie dowolnego kodu cyfrowego (poza kodem 1 z N) na inny, dowolny kod cyfrowy (również z wyjątkiem kodu 1 z N). Typowym przykładem takiego układu jest układ zamieniający naturalny kod binarny na segmentowy.
Ad. 3
Multiplekser (w skrócie MUX) – układ kombinacyjny, najczęściej cyfrowy, służący do wyboru jednego z kilku dostępnych sygnałów wejściowych i przekazania go na wyjście. Multiplekser jest układem komutacyjnym (przełączającym), posiadającym k wejść informacyjnych (zwanych też wejściami danych, zazwyczaj k=2n), n wejść adresowych (sterujących) i jedno wyjście y. Posiada też wejście sterujące działaniem układu oznaczane S (wejście strobujące, ang. strobe) lub e (ang. enable). Działanie multipleksera polega na przekazaniu wartości jednego z wejść xi na wyjście y. Numer i wejścia jest podawany na linie adresowe a0... an-1. Jeśli na wejście strobujące (blokujące) S podane zostanie logiczne zero, to wyjście y przyjmuje określony stan logiczny (zazwyczaj zero), niezależny od stanu wejść X i A.
Demultiplekser – układ kombinacyjny, posiadający jedno wejście x, n wejść adresowych oraz k wyjść (zazwyczaj k=2n), którego działanie polega na przekazaniu sygnału z wejścia x na jedno z wyjść yi. Wyjście jest określane przez podanie jego numeru na linie adresowe a0... an-1. Na pozostałych wyjściach jest stan zera logicznego. Zazwyczaj spotykane są demultipleksery o wyjściach zanegowanych, czyli na wybranym wyjściu jest stan 
a na wszystkich pozostałych 1 logiczna. Demultipleksery o wyjściach prostych są znacznie rzadziej stosowane. Jeśli na wejście strobujące (blokujące, ang. strobe) S podane zostanie logiczne zero, to wyjścia yi przyjmują określony stan logiczny (zwykle zero), niezależny od stanu wejścia x oraz od wejść adresowych.
Ad. 4
Multiplekser można zbudować z dekodera o takiej liczbie wejść, ile wejść adresowych posiada dany multiplekser oraz bramek AND. Do jednego wejścia każdej bramki AND należy podłączyć odpowiednie wyjście dekodera, do drugiego - odpowiednia linię wejściową. Wyjścia wszystkich bramek AND należy podłączyć do wejść bramki OR.
Multiplekser budowa :
Demultiplekser budowa:
Ad. 5
Przerzutnik (ang. flip-flop) – jest to układ sekwencyjny, którego sygnał na wyjściu może zależeć od stanu na jego wejściu lub od jego stanu wewnętrznego. Istnieją trzy rodzaje przerzutników bistabilne, monostabilne (tzw. uniwibratory) oraz astabilne (tzw. multiwibratory). W układach cyfrowych najczęściej stosowane są przerzutniki bistabilne mogące być stosowane jako układy pamiętające[1]. Grupa czterech lub ośmiu połączonych ze sobą przerzutników bistabilnych może tworzyć tzw. rejestr, zdolny do pamiętania jednego bajta informacji.
Zastosowanie przerzutników:
Przerzutniki stosuje się do przechowywania małych ilości danych, do których musi być zapewniony ciągły dostęp. Jest to spowodowane fizycznymi i funkcjonalnymi cechami przerzutników. Są one większe od pojedynczej komórki pamięci, ale pozwalają pozostałym częściom układu na bezpośredni dostęp do przechowywanych danych. Ze względu na łatwy odczyt i zapis, przerzutniki są szczególnie często stosowane w celu:
-Pamiętania stanu układu, zobacz: Maszyna stanów skończonych (ang. FSM od Finite State Machine),
-Przechowywania obecnie przetwarzanego słowa danych, zobacz: rejestr, akumulator, ALU,
-Implementacji liczników,
-Implementacji rejestrów przesuwających,
-Implementacji rejestrów przesuwających z liniowym sprzężeniem zwrotnym (ang. LFSR od Linear Feedback Shift Register).
Rodzaje przerzutników:
Wśród monolitycznych (scalonych) przerzutników wyróżnia się:
-Przerzutnik typu JK-MS (MS od Master i Slave),
-Synchroniczny przerzutnik typu RS.
Przerzutnik asynchroniczny typu RS
Podstawowa wersja tego przerzutnika zawiera dwa wejścia: S i R. Wejście S (ang. SET - ustawić) powoduje ustawienie na wyjściu przerzutnika Q poziomu H (ang. HIGH - wysoki). Wejście R (ang. RESET - kasuj) służy do ustawiania na wyjściu sygnału L (ang. LOW - niski). W przerzutniku tym doprowadzenie do wejść R i S poziomu L(0) jest niedopuszczalne.
Przerzutnik asynchroniczny typu RS
Podstawowa wersja tego przerzutnika zawiera dwa wejścia: R i S. Wejście S (ang. SET - ustawić) powoduje ustawienie na wyjściu przerzutnika Q poziomu H (ang. HIGH - wysoki). Wejście R (ang. RESET - kasuj) służy do ustawiania na wyjściu sygnału L (ang. LOW - niski). Syganły doprowadzone do wejść R, S przyjmują stany H lub L. W przerzutniku tym doprowadzenie do wejść sygnłu H(1) jest niedopuszczalne.
Przerzutnik synchroniczny typu RS
Przerzutnik synchroniczny RS ma, w porównaniu z przerzutnikiem asynchronicznym RS, dodatkowe wejście C, do którego doprowadza się sygnał taktujący (synchronizujący). Pracę przerzutnika synchronicznego RS można opisać podobnie jak przerzutnika asynchronicznego RS. Istotna różnica polega na tym, że zmiana stanu przerzutnika synchronicznego następuje w chwilach wyznaczonych przez sygnał taktujący. Stan logiczny wyjścia Q w umownym czasie tn+1 (po przyjściu sygnału taktującego) zależy od stanów logicznych S, R, Q w czasie tn (przed przyjściem sygnału taktującego). Stan S = R = 1 jest niedozwolony. W przedziale czasu między impulsami taktującymi przerzutnik nie zmienia stanu, innymi słowy, zachowuje swój stan niezależnie od stanów pojawiających się na wejściach S, R.
Przerzutnik typu D
Podstawowy przerzutnik RS może być wykorzystany jako podstawowa komórka pamięci. Wadą tego układu jest konieczność używania dwóch sygnałów wejściowych w celu wpisania do układu zera lub jedynki. Z punktu widzenia zastosowań praktycznych wygodniejszy byłby układ z jednym wejściem danych. Taką możliwość daje przerzutnik typu D(ang. DATA), nazywany często zatrzaskiem (ang. LATCH). Aby można było rozróżnić wartość wielkości wejściowej jest stosowany zegar. Przerzutnik zapamiętuje taką wartość danej, jaka występowała w momencie pojawienia się impulsu zegarowego. Mówimy, że ta wartość jest "zatrzaskiwana" w przerzutniku.
Przerzutnik typu T
Synchroniczny przerzutnik typu T (ang. TOGGLE) ma dwa wejścia: zegarowe C i przełączające T. Przerzutnik typu T można skonstruować używając przerzutnik typu RS. Poniżej przedstawiono przerzutnik typu T z komórką pamięci RS. Zmiana stanu przerzutnika odbywa się w momencie, kiedy sygnał zegara zmienia wartość z wysokiej na niską. Mówimy wówczas, że przerzutnik jest wyzwalany opadającym zboczem zegara.
Ad. 6
Rejestr – sekwencyjny układ logiczny, służący do przechowywania danych cyfrowych.
Licznik jest to układ cyfrowy,sekwencyjny służący do zliczania i pamiętania liczby impulsów podawanych na jego wejście zliczające.Ustawienie wszystkich przerzutników,z których zbudowany jest licznik,w stan 0 nazywa się zerowaniem licznika.Podział liczników ze względu na sposób zliczania impulsów:a)liczniki dodające-po każdym imp.wej.zwiększają liczbę pamiętaną o 1.b)licz.odejmujące-zmiejszają o 1.c)rewersyjne-mogą dodawać i odejmować.Liczba wyj.licz.jest równa liczbie przerzu. I określona mianem dług.licz.Określona kombinacja stanów przerzut.,z których zbudowano licz. nazywamy stanem licz.Jeżeli licz. zbudowano z n przerzut. To max ilość stanów licz wynosi N<2n. Jeżeli licz przechodzi przez wszyst. stany cykliczne to licz taki nazyw. Modulo n.L=k modulo n.Jeżeli licz przechodzi przez wszyst. stany jednokrotnie i po osiągnięciu ostatniego pozostaje w nim to taki licz nazywamy licz do N.Licz szeregowy(asynchr.)-wyj. Przerz. Jest źródłem sygnału zegarowego(wejś)dla kolejnego przerz.Licz równoległy-syg. Zegarowy jest doprowadzony jednocześnie do wej. Synchronizujących wszyst. przerz.Rejestrem nazywamy ukł. Zbudowany z przerz. Służący do przech. Inform. Liczba bitów infor.jaka może być przech. W rej. Jest nazywana długością rej. I odpowiada zawsze liczbie przerz.,z których zbudowany jest rej. Infor. Może być wprowadzona do rej. Szereg. Lub równoleg.W związku z powyższym rozróżnia się nast. Rodz. Rej.a)szereg-szereg SISO zapis i odczyt odbywa się szereg.b)szereg-równoleg. SIPO.c)równoleg-szereg PISO.d)równoleg-równoleg PIPO.Rej. mający w swojej nazwie określenie szeregowo(-y) charakt. Się koniecznością przesuwania infor.a)Rej. Jednokierunkowy-infor. Może być przesuwana w prawo lub w lewo.b)dwukierunkowy-i w prawo i w lewo.