cit kombinační obvody

CITKombinační obvody

Díl V

Číslicová technika

Téma: Kombinační obvody (5) Předmět: CIT Ročník: 2 Autor: Juránek Leoš Ing. Škola: SŠE Frenštát p.R. Počet: 25 snímků Verze: 1.2008

Obsah „Kombinační obvody“ Syntéza kombinačních obvodů Kombinační obvod Dekodér, kodér Multiplexer Demultiplexor Komparátor Sčítačka Hlídání a generování parity

Nová kapitola

Pojmy k zapamatování Kombinační obvod, dekodér (binární kód - 7 segmentů , 1 z N) , kodér, multiplexer, demultiplexer, sčítačka, komparátor, generátor parity.

Syntéza kombinačních obvodů

1. Slovní zadání2. Definování vstupních a výstupních

logických proměnných3. Popis logických funkcí pomocí

pravdivostní tabulky.4. Minimalizace logické funkce.5. Obvodová realizace pomocí

elektronických nebo reléových obvodů.

5NEXT: PROBLÉMOVÝ PŘÍKLAD

Signalizace výšky hladiny1. Výška hladiny je snímána třemi senzory

SH – horní senzorSP – prostřední senzorSD – dolní senzor

Senzor dává log 1 pokud je zaplaven vodou.

6NEXT: FUNKCE Y1

Problémový příklad

2. Y1=1 V nádrži poklesla voda pod dolní senzor, horní a prostřední indikuje stav bez vody.

7NEXT: FUNKCE Y4

Problémový příkladSignalizace výšky hladiny

SH

SDSP

3. Y4=1 Všechny tři senzory indikují vodu.

8NEXT: FUNKCE Y2


SH

SDSP

4. Y2=1 Hladina je mezi dolním a prostředním senzorem.

9NEXT: FUNKCE Y3


SH

SDSP

5. Y3=1 Hladina je mezi prostředním a horním senzorem.

10NEXT: FUNKCE YE


SH

SDSP

6. Ye=1 Horní senzor indikuje vodu a senzory níže položené nikoliv neboprostřední senzor indikuje vodu spodní nikoliv nebo horní senzor a spodní senzor indikuje vodu prostřední nikoliv. ...

11NEXT: BLACK BOX


Úkol: nalezněte zapojení černé skříňky

12NEXT: PRAVDIVOSTNÍ TABULKA


Černá skříňka

?

SH

SD

SPPlná Y4

Skoro plná Y3

Skoro prázdná Y2

Prázdná Y1

Chyba Ye

Pravdivostní tabulka

13NEXT: KARNAUGHOVY MAPY


VstupSH SP SD0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1

Y110000000

Y201000000

Y300010000

Y300000001

Ye00101110

Karnaughovy mapy

14NEXT: MINIMALIZOVANÉ FUNKCE


1 0 0 00 0 0 0

SD

SH

SP

15NEXT: K-MAPA 3 PROMĚNNÉ

Y1Problémový příkladSignalizace výšky hladiny

Karnaughova mapa

0 1 0 00 0 0 0



SH

SD SP

0 0 1 00 0 0 0



SH

SD SP

0 0 0 00 0 1 0



SH

SD SP

0 0 1 00 1 1 1


YeProblémový příkladSignalizace výšky hladiny

SH

SD SP

Minimalizované funkce

20NEXT: VÝROK


SHSPSPSDYe

SHSPSDYSHSPSDY

SHSPSDY

SHSPSDY

..

..4

..3

..2

..1

21NEXT: VÝROK


Nová kapitola

Kombinační obvody

22NEXT: KOMBINAČNÍ OBVOD

Kombinační obvodOkamžitá hodnota výstupních proměnných je dána pouze okamžitou hodnotou vstupních proměnných.

)X(fY ji

23NEXT: TYPY KOMBINAČNÍCH OBVODŮ

Typy kombinačních obvodů

Dekodér a kodér (kódování a dekódování)Multiplexor a demultiplexor (přepínač)Sčítačka (provádí aritmetické operace)Generátor parity (vypočítává paritní bit)

24NEXT: DEKODÉR, KODÉR

DekodérDekodér je logický obvod,

který v závislosti na kombinaci vstupních proměnných, generuje na výstupech kód.


Binární dekodérpřevádí dvojkové číslo na jiné dvojkové číslo.

Dekodér 1 z Npřevádí dvojkové číslo na kód 1 z N

BCD dekodérpřevádí dvojkové číslo na BCD.

Dekodér pro segmentové displeje

Dekodér


Kód 1 z N znamená, že v každém stavu má pouze jeden výstup hodnotu 1

Vstup VýstupB A EN Y0 Y1 Y2 Y3x x 0 0 0 0 00 0 1 1 0 0 00 1 1 0 1 0 01 0 1 0 0 1 01 1 1 0 0 0 1

Dekodér 1 z 4


Vstup A,B Výstup Y0,Y1,Y2,Y3 Povolovací vstup EN

Dekodér 1 z 4

Decoder

AB

Y0Y1Y2Y3

EN


Dekodér z BCD do 7-seg.displejSegment svítí je-li na výstupů log 0, displej je se společnou anodou

a

b

c

d

e

fg


Vstup VýstupD C B A a b c d e f g

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 0 0 1 1 0 0 1 1 1 10 0 1 0 0 0 1 0 0 1 00 0 1 1 0 0 0 0 1 1 00 1 0 0 1 0 0 1 1 0 00 1 0 1 0 1 0 0 1 0 00 1 1 0 0 1 0 0 0 0 00 1 1 1 0 0 0 1 1 1 11 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0

a

b

c

d

e

fg

Dekodér z BCD do 7-seg.displej

Vstup A,B Výstup Y0,Y1,Y2,Y3 Povolovací vstup EN

Dekodér 1 z 4

Decoder

AB

Y0Y1Y2Y3

EN

31NEXT: KODÉR

Kodér

Vstup VýstupA B C D EO Y1 Y01 0 0 0 1 0 00 1 0 0 1 0 10 0 1 0 1 1 00 0 0 1 1 1 1

Ostatní 0 0 0

Kodér převádí kód 1 z N na binární kódPříkladem kódování je zapojení klávesnice

32NEXT:KÓDER

Vstup A,B,C,D Výstup Y0,Y1 Stav výstupu EO

Kodér

Encoder

ABCD

Y0Y1

EO


MultiplexorMutliplexor je obvod, který v závislosti na adrese, přepojuje datové vstupy na jeden výstup.


Multiplexor

Vstup D0,D1,D2,D3

Adresa A0,A1

Povolovací vstup E

Výstup Y


VstupE A1 A0 D0 D1 D2 D3

1 0 0 0 X X X1 0 0 1 X X X1 0 1 X 0 X X1 0 1 X 1 X X1 1 0 X X 0 X1 1 0 X X 1 X1 1 1 X X X 01 1 1 X X X 10 X X X X X X

Pravdivostní tabulkaMultiplexor

VýstupY

010101010

36NEXT: JINÉ TYPY MULTIPLEXERŮ

Typ Logická funkce N A D

74150 1x16 vstupů 1 4 16

74151 1x8 vstupů 1 3 8

74153 2x4 vstupy 2 2 4

74157 4x2 vstupy 4 1 2

Multiplexor

37NEXT: DEMULTIPLEXOR

DemultiplexorDemultiplexorje obvod, který v závislosti na adrese , přepojuje jeden datový vstup na více výstupů

38NEXT: FUNKČNÍ SCHÉMA

Demultiplexor

Vstup D0

Adresa A0,A1

Povolovací vstup E

Výstupy Y0,Y1,Y2,Y3


VstupE A1 A0 D0

1 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 10 X X X

Pravdivostní tabulkaDemultiplexor

VýstupY0 Y1 Y2 Y3

1 0 0 00 0 0 00 0 1 00 1 0 00 0 0 00 0 1 00 0 0 00 0 0 10 0 0 0

Typ Logická funkce N A D

74138 Dekóder 1 z 8 vstupů 1 3 8

74139 Dekóder 2 x 1 z 4 vstupů 2 2 4

74154 Dekóder 1 z 16 vstupů 1 4 16

Demultiplexor

41

Sčítačka

Sčítačkaje obvod, který provádí sčítání dvou binárních čísel

42

11001111011101011

BAcarry

BA

Sčítačka

43

Sčítáme jednotlivé bity čísla a zároveň přičítáme přenosy z nižších řádů.

0. řád součtu = 0. řád sčítance 1 + 0. řád sčítance 2

1. řád součtu = 1. řád sčítance 1 +1. řád sčítance 2 + přenos z 0. řádu

Sčítačka

44

Sčítačka

Sčítačka se skládá z poloviční sčítačky a z několika úplných sčítaček

45

Sčítačka

46

Poloviční sčítačkamá jen dva vstupy - A0 a B0

Vstup Výstup

A0 B0 S0 C0vstup součet přenos

0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1

Sčítačka

47

Úplná sčítačkamá tři vstupy - An a Bn a Cn

Vstup VýstupCn An Bn Sn+1 Cn

vstup součet přenos

0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1

Sčítačka

48

KomparátorKomparátor je obvod, který porovnává dvě binární čísla

Vstup VýstupA B Y0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

BAY

Porovnání realizuje logická funkce Exklusive OR

Jednotlivé bity se porovnají obvodem EXCLUSIVE OR. Výstupy vyhodnotíme vícevstupým obvodem NAND

Komparátor

Komparátor

Vstupy VýstupyA1 A0 B1 B0 f1 f2 f30 0 0 0 0 1 00 0 0 1 1 0 00 0 1 0 1 0 00 0 1 1 1 0 00 1 0 0 0 0 10 1 0 1 0 1 00 1 1 0 1 0 00 1 1 1 1 0 01 0 0 0 0 0 11 0 0 1 0 0 11 0 1 0 0 1 01 0 1 1 1 0 01 1 0 0 0 0 11 1 0 1 0 0 11 1 1 0 0 0 11 1 1 1 0 1 0

Komparátor

Generátor parityParitním bitem se kontroluje správnost přenesených datLichá parita (odd) je doplnění do lichého počtu jedniček Sudá parita (even) je doplnění do sudého počtu jedniček A B ODD

0 0 1

0 1 0

1 0 0

1 1 1

A B EVEN

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

Kontrola parityPo přijetí dat se vygeneruje paritní bit

Paritní bit vygenerovaný se porovná obvodem ekvivalence s přijatým paritním bitem

Vytvořte generátor liché parity pro čtyřbitové číslo

Generátor parity

?A0A1

A2A3

LP

Generátor parity

VstupN A3 A2 A1 A0

0 0 0 0 01 0 0 0 12 0 0 1 03 0 0 1 14 0 1 0 05 0 1 0 16 0 1 1 07 0 1 1 18 1 0 0 09 1 0 0 1

10 1 0 1 011 1 0 1 112 1 1 0 013 1 1 0 114 1 1 1 015 1 1 1 1

LP

1001011001101001

Chod tří ventilátorůChod ventilátorů je snímán třemi senzory

V1 – ventilátor V1V2 – ventilátor V2V3 – ventilátor V3

Senzor dává log 1 pokud je ventilátor spuštěn.

59NEXT: FUNKCE Y1

Řešené příklady

a. Y1=1 Je-li v chodu právě jeden (libovolný) ventilátor ze tří.

b. Y2=1Jsou-li právě dva libovolné ventilátory v chodu.

c. Y3=1Jsou-li v chodu nejméně dva ventilátory.

d. Y4=1Jsou-li v chodu všechny tři ventilátory.

60NEXT: FUNKCE Y4

Řešený příkladChod tří ventilátorů

Pravdivostní tabulka

61NEXT: KARNAUGHOVY MAPY

VstupV3 V2 V10 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1

Y101101000

Y200010110

Y300010111

Y300000001


0 1 0 11 0 0 0

V1

V3

V2


Y1Řešený příkladChod tří ventilátorů

0 0 1 00 1 0 1

V2



V1

V3

0 0 1 00 1 1 1

V2



V1

V3

0 0 0 00 0 1 0

V2



V1

V3

Minimalizované funkce

66NEXT: VÝROK

3.2.143.22.13.13

3.2.13.2.13.2.12

3.2.13.2.13.2.11

VVVYVVVVVVY

VVVVVVVVVY

VVVVVVVVVY


cit kombinační obvody

Documents