I vantaggi dei sistemi digitali per la codifica e decodifica dei comandi nelle apparecchiature di controllo remoto per modelli sono già stati notati in letteratura. Di seguito descriviamo un'altra versione del complesso codificatore-decodificatore per 15 comandi discreti, destinati allo stesso scopo.

Il circuito dell'encoder è mostrato in Fig. 1, ed il decodificatore - in Fig. 2. La forma d'onda in alcuni punti caratteristici del dispositivo è mostrata in Fig. 3.

All'uscita dell'encoder di comando si verificano raffiche di impulsi di polarità negativa (grafico 4 in Fig. 3).

La frequenza di ripetizione dei treni di impulsi è pari a f/32, dove f è la frequenza dell'oscillatore principale, realizzato sugli elementi logici DD1.1.DD1.2 (Fig. I) secondo un circuito multivibratore simmetrico.

Dall'oscillatore principale, gli impulsi (grafico 1) vengono inviati al contatore DD2 e all'elemento di coincidenza DD4.1. Gli impulsi con frequenza f passeranno attraverso questo elemento quando i trigger DD3 e DD1.3.DD1.4 sono nello stato singolo (grafici 2 e 3). Il trigger di conteggio DD3 commuta dopo ogni 16° impulso che arriva al contatore DD2. Gli ingressi liberi del trigger DD3 sono combinati e collegati tramite una resistenza da 1 kOhm al terminale positivo dell'alimentatore. Il trigger RS ​​DD1.3.DD1.4 è impostato sullo stato singolo dal livello del segnale zero sull'uscita 0 (pin 1) del decoder DD5 e sullo stato zero dal livello del segnale zero su quello delle uscite del decoder che è collegato al pin 2 dell'elemento DD1.4 tramite i contatti di uno dei pulsanti SB I-SB 15.

Il numero di impulsi nel pacchetto è pari al numero del pulsante premuto. Se non viene premuto nessuno dei pulsanti, l'encoder produce pacchetti di 16 impulsi, poiché il trigger RS ​​DD1.3.DD1.4 non viene trasferito allo stato zero.

Il decodificatore di comando è assemblato su quattro microcircuiti (Fig. 2). Unità assemblata sugli elementi DD1.2.DD1.3. è un selettore di impulsi. Durante il tempo tra due impulsi di polarità negativa con frequenza f, il condensatore C1 non ha il tempo di caricarsi ad una tensione sufficiente per trasferire l'elemento DD1.2 allo stato zero e l'uscita dell'elemento DD1.3 mantiene un livello di segnale corrispondente a 0 logico. Durante lo stesso Durante l'intervallo di tempo tra le raffiche di impulsi, il condensatore C1 viene caricato alla tensione unitaria sul pin 2 dell'elemento DD1.2 (grafico 5) e il segnale 1 appare all'uscita dell'elemento DD1.3 (grafico 6) . Il diodo VDI garantisce una scarica rapida del condensatore C1.

In base alla diminuzione degli impulsi dall'uscita dell'elemento DD1.3, il contatore DD2 viene impostato allo stato zero e dai loro fronti il ​​circuito differenziatore C3.R4 genera impulsi per la registrazione delle informazioni dal contatore DD2 al nodo di memorizzazione sul grilletto DD3. Con un impulso in un pacchetto, il contatore DD2 rimane nello stato zero, con due va allo stato 1, con tre - allo stato 2, ecc.

Gli attuatori sono collegati alle uscite del decoder DD4 tramite un collegamento intermedio: un relè elettronico. Il circuito del relè elettronico è mostrato in Fig. 4. Il primo relè elettronico è collegato all'uscita O (pin 1) del decoder DD4, il secondo all'uscita 1, ecc. Il sedicesimo relè, collegato al pin 17, viene attivato quando non viene premuto alcun pulsante nell'encoder. Con questa struttura del ricevitore è possibile accendere solo un attuatore alla volta. Si accende per la durata della pressione del pulsante nell'encoder di comando nel trasmettitore.

Per accendere e spegnere indipendentemente gli attuatori tra il decoder e ciascun relè elettronico, è necessario attivare il trigger RS ​​secondo lo schema in Fig. 5. Gli ingressi trigger sono collegati a due uscite decoder adiacenti; ad esempio, gli ingressi S e R del primo trigger sono collegati rispettivamente alle uscite 0 e 1 del decodificatore, il secondo alle uscite 2 e 3, il terzo alle uscite 4 e 5, ecc. Il numero di attuatori è dimezzato. Il condensatore C1 è necessario per impostare il trigger RS ​​su un singolo stato quando l'alimentazione è accesa.

Quando l'uscita del trigger RS ​​è alta, il relè K1 è diseccitato. Se viene applicato un segnale 0 all'ingresso R per un certo tempo, il trigger verrà impostato su zero e il relè K1 si accenderà. Il relè si spegne quando viene applicato per un certo tempo un livello di segnale zero all'ingresso S. Pertanto, un comando su uno dei canali accende il relè e su quello adiacente lo spegne. Se necessario è possibile collegare parte dei relè elettronici secondo lo schema di Fig. 4, e il resto - con trigger RS. Relè K1 - RES15, passaporto RS4.591.003.

Quando si verifica la funzionalità del dispositivo, l'uscita dell'encoder di comando è collegata all'ingresso del decoder. La frequenza dell'oscillatore principale può essere scelta in modo diverso; è sufficiente selezionare il condensatore C1 nel decodificatore di comando (a una frequenza più alta, la capacità del condensatore dovrebbe essere inferiore). Non ci sono requisiti elevati per la stabilità della frequenza dell'oscillatore principale.

I dispositivi logici si dividono in due classi: combinatori e sequenziali.

Il dispositivo viene chiamato combinatorio, se i suoi segnali di uscita in un determinato momento sono determinati in modo univoco dai segnali di ingresso che si verificano in quel momento.

Altrimenti il ​​dispositivo è chiamato macchina a stati sequenziali o finiti (macchina digitale, macchina con memoria). I dispositivi sequenziali hanno necessariamente elementi di memoria. Lo stato di questi elementi dipende dalla storia dei segnali di ingresso. I segnali di uscita dei dispositivi sequenziali sono determinati non solo dai segnali disponibili agli ingressi in un dato momento, ma anche dallo stato degli elementi di memoria. Pertanto, la risposta di un dispositivo seriale a determinati segnali di ingresso dipende dalla sua storia operativa.

Tra i dispositivi sia combinatori che sequenziali, i più utilizzati nella pratica sono quelli tipici.

Crittografi

Un codificatore è un dispositivo combinatorio che converte i numeri decimali in un sistema di numeri binari e a ciascun ingresso può essere assegnato un numero decimale e un insieme di segnali logici di uscita corrisponde a un codice binario specifico. L'encoder viene talvolta chiamato “coder” (dall'inglese coder) e viene utilizzato, ad esempio, per convertire i numeri decimali digitati sulla tastiera di una pulsantiera in numeri binari.

Se il numero di ingressi è così grande che l'encoder utilizza tutte le possibili combinazioni di segnali di uscita, allora tale encoder viene chiamato completo, se non tutto, quindi incompleto. Il numero di ingressi e uscite in un encoder completo è legato alla relazione n = 2 m, dove n è il numero di ingressi, m è il numero di uscite.

Quindi, per convertire un codice della tastiera in un numero binario a quattro bit, è sufficiente utilizzare solo 10 ingressi, mentre il numero totale di ingressi possibili sarà 16 (n = 2 4 = 16), quindi l'encoder 10 × 4 ( da 10 a 4) risulterà incompleto.

Consideriamo un esempio di costruzione di un codificatore per convertire un codice unitario di dieci bit (numeri decimali da 0 a 9) in codice binario. Si presuppone che il segnale corrispondente a quello logico venga fornito a un solo ingresso alla volta. Il simbolo di tale encoder e la tabella di corrispondenza dei codici sono mostrati in Fig. 3.35.

Utilizzando questa tabella di corrispondenza, scriveremo espressioni logiche, includendo nella somma logica quelle variabili di input che corrispondono all'unità di alcune variabili di output. Quindi, all'uscita 1 avrà un "1" logico quando l'"1" logico è all'ingresso X 1, o X 3, o X 5, o X 7, o X 9, cioè y 1 = X 1 + X3 + X5 + X7 +X9

Allo stesso modo otteniamo y 2 = X 2 + X 3 + X 6 + X 7 y 3 = X 4 + X 5 + X 6 + X 7 y 4 = X 8 + X 9

Immaginiamo in Fig. 3.36 schema di un tale encoder che utilizza elementi OR.
In pratica, viene spesso utilizzato un codificatore prioritario. In tali encoder, il codice del numero binario corrisponde al numero più alto dell'ingresso a cui è applicato il segnale "1", cioè i segnali possono essere inviati all'encoder prioritario su più ingressi, e imposta il codice del numero corrispondente all'ingresso più alto in uscita.

Consideriamo come esempio (Fig. 3.37) un encoder prioritario (encoder prioritario) K555IVZ della serie di microcircuiti K555 (TTLSh).

L'encoder dispone di 9 ingressi inversi, denominati PR l, ..., PR 9. L'abbreviazione PR sta per priorità. L'encoder dispone di quattro uscite inverse B l, ..., B 8. La sigla B sta per “autobus”. I numeri determinano il valore del livello attivo (zero) nel bit corrispondente del numero binario. Ad esempio, B 8 significa che uno zero su questa uscita corrisponde al numero 8. Ovviamente si tratta di un codificatore incompleto.

Se tutti gli ingressi sono logici, allora anche tutte le uscite sono logiche, che corrisponde al numero 0 nel cosiddetto codice inverso (1111). Se almeno un ingresso ha uno zero logico, lo stato dei segnali di uscita è determinato dal numero più alto dell'ingresso in cui è presente uno zero logico e non dipende dai segnali sugli ingressi che hanno un numero inferiore.

Ad esempio, se l'ingresso PR 1 è uno zero logico e tutti gli altri ingressi sono uno logico, le uscite hanno i seguenti segnali: V 1 − 0, V 2 − 1, V 4 − 1, V 8 − 1, che corrisponde al numero 1 in codice inverso (1110).

Se l'ingresso PR 9 è zero logico, allora, indipendentemente dagli altri segnali di ingresso, sulle uscite sono disponibili i seguenti segnali: V 1 − 0, V 2 − 1, V 4 − 1, V 8 − 0, che corrisponde al numero 9 nel codice inverso (0110) .

Lo scopo principale dell'encoder è convertire il numero della sorgente del segnale in un codice (ad esempio, il numero del pulsante premuto su una determinata tastiera).

Decodificatori

Si chiama dispositivo combinato, che converte un codice binario a n bit in un segnale logico che appare in uscita il cui numero decimale corrisponde al codice binario. Il numero di ingressi e uscite nel cosiddetto decodificatore completo è legato dalla relazione m= 2 n, dove n è il numero di ingressi e m è il numero di uscite. Se il decodificatore utilizza un numero incompleto di uscite, tale decodificatore viene definito incompleto. Quindi, ad esempio, un decoder che ha 4 ingressi e 16 uscite sarà completo, ma se avesse solo 10 uscite allora sarebbe incompleto.

Ad esempio, passiamo al decoder K555ID6 della serie K555 (Fig. 3.38).

Il decoder dispone di 4 ingressi diretti, denominati A 1, ..., A 8. L'abbreviazione A sta per “address” (dall'indirizzo inglese). Questi ingressi sono chiamati ingressi di indirizzo. I numeri determinano i valori del livello attivo (uno) nella cifra corrispondente del numero binario. Il decoder dispone di 10 uscite inverse Y 0, ..., Y 9. Le cifre definiscono il numero decimale corrispondente al numero binario dato sugli ingressi. Ovviamente, questo decodificatore è incompleto.

Il valore del livello attivo (zero) è l'uscita il cui numero è uguale al numero decimale determinato dal numero binario in ingresso. Ad esempio, se tutti gli ingressi sono zero logici, l'uscita Y 0 è zero logico e le uscite rimanenti sono uno logico. Se all'ingresso A 2 ce n'è uno logico e agli altri ingressi c'è uno zero logico, allora all'uscita Y 2 c'è uno zero logico e alle altre uscite ce n'è uno logico. Se l'input è un numero binario maggiore di 9 (ad esempio, tutti gli input sono uno, che corrisponde al numero binario 1111 e al numero decimale 15), allora tutte le uscite sono logiche.

Il decodificatore è uno dei dispositivi logici ampiamente utilizzati. Viene utilizzato per costruire vari dispositivi combinatori.

I crittografatori e decrittografatori considerati sono esempi dei convertitori di codice più semplici.

Convertitori di codici

In generale, sono dispositivi progettati per convertire un codice in un altro e spesso eseguono conversioni di codice non standard. I convertitori di codice sono designati da X/Y.

Consideriamo le caratteristiche dell'implementazione del convertitore utilizzando l'esempio di un convertitore di codice da tre elementi a cinque elementi. Supponiamo che sia necessario implementare la tabella di corrispondenza dei codici mostrata in Fig. 3.39.

Qui N indica il numero decimale corrispondente al codice binario di input. I convertitori di codice spesso creano un circuito decodificatore - codificatore. Il decodificatore converte il codice di input in un numero decimale, quindi il codificatore genera il codice di output. Lo schema di un convertitore realizzato secondo questo principio è mostrato in Fig. 3.40, dove viene utilizzato un codificatore a diodi a matrice. Il principio di funzionamento di un tale convertitore è abbastanza semplice. Ad esempio, quando tutti gli ingressi del decodificatore sono "O" logici, sulla sua uscita 0 appare un "1" logico, che porta alla comparsa di "1" sulle uscite 4 e 5, cioè la prima riga del codice viene implementata la tabella delle corrispondenze.


L'industria produce un gran numero di crittografi, decrittografi e convertitori di codice, come un decoder 4×16 con strobo (K555IDZ), un convertitore di codice per il controllo di una matrice LED 7×5 (K155ID8), un convertitore di codice per il controllo di un indicatore di scala (K155ID15), ecc.

Argomento della lezione: Encoder e decoder. Scopo, struttura, applicazione

informazioni generali

Decodificatori e codificatori (così come gli elementi AND, OR, NOT, AND-NOT, OR-NOT) sono elementi combinatori: i potenziali alle loro uscite dipendono dallo stato momentaneo degli ingressi e, con il loro cambiamento, la situazione al cambiano anche le uscite; tali elementi non mantengono il loro stato precedente dopo aver cambiato potenziale agli ingressi, cioè non avere memoria.

I decryptor possono essere completi o incompleti. I decodificatori completi rispondono a tutti i codici di input, quelli incompleti - ai codici il cui valore non supera un certo valore predeterminato. Le uscite del decoder possono essere dirette o inverse.

I crittografi sono disponibili come prioritari e non prioritari. In un encoder prioritario, gli ingressi hanno priorità diverse. Un ingresso eccitato con priorità più alta sopprime l'azione di quello precedentemente eccitato e imposta sulle uscite un codice corrispondente al suo valore.

La conoscenza del materiale presentato in questo argomento darà allo studente l'opportunità di selezionare correttamente decodificatori e codificatori a seconda della profondità di bit richiesta, della necessità di utilizzare gli ingressi di controllo di questi elementi e della categoria delle uscite. Imparerà ad organizzare strutture con un gran numero di ingressi su elementi a basso input, nonché ad indirizzare dispositivi con codici la cui larghezza supera la larghezza degli elementi utilizzati.

Struttura del decodificatore.

Ogni codice digitale sugli ingressi del decoder (Fig. 3.2, a, b) corrisponde ad un 1 logico (o 0 logico) sull'uscita corrispondente. In altre parole, ciascun codice di ingresso indirizza la corrispondente uscita, che viene eccitata. Pertanto, gli ingressi del decodificatore sono spesso chiamati ingressi dell'indirizzo. I numeri accanto ad essi (1,2,4...) mostrano come sono correlati i pesi dei bit del numero binario in arrivo.

Le uscite del decoder sono digitalizzate in numeri decimali. Viene eccitata l'uscita il cui numero è uguale al peso del codice di ingresso, i cui bit hanno i pesi indicati, ovvero Il decodificatore decifra (decifra) un numero scritto in codice binario, rappresentandolo come un 1 logico (0 logico) sull'uscita corrispondente. Pertanto l'uscita 5 viene eccitata con il codice di ingresso 101, l'uscita 6 con il codice di ingresso 110, ecc. È conveniente immaginare che l'output del decodificatore rifletta il codice in input che lo ha eccitato.

L'ingresso V è l'ingresso di abilitazione marcia. Se è inverso (indicato da un cerchio), affinché il decodificatore funzioni deve avere un registro. 0 (è sufficiente collegare questo ingresso al filo comune – “terra”). L'ingresso diretto V è collegato all'alimentazione tramite un resistore. La presenza di un ingresso di risoluzione espande la funzionalità del microcircuito.

Il decodificatore è selezionato in modo tale che il numero dei suoi ingressi corrisponda alla profondità di bit dei codici binari in entrata. Il numero delle sue uscite è uguale al numero di codici diversi di questa profondità di bit. Poiché ogni bit di un codice binario assume due valori, il numero totale di combinazioni di n bit (codici binari di n bit) è 2n. Questo numero di uscite ha un decoder completo.

Viene selezionato un decoder incompleto quando alcuni valori del codice indirizzo non riflettono la realtà fisica. Quindi, ad esempio, un decoder progettato per acquisire codici binari della cifra decimale (può contenere i numeri 0,1,2...9) deve avere quattro ingressi (910 viene visualizzato come 10012). Tuttavia, le combinazioni maggiori di 10012 non visualizzano una cifra, ma un numero, e quindi (sebbene possano apparire agli ingressi) non dovrebbero essere registrate alle uscite, il cui numero non può superare dieci.

La struttura del decodificatore può essere basata su elementi AND; l'output di ciascuno di essi è l'output del decoder. Se questa uscita deve essere eccitata, allora agli ingressi dell'elemento AND devono essere raccolte le unità logiche. In questo caso i bit del codice di ingresso, che contengono quelli logici, devono essere forniti direttamente agli ingressi dell'elemento AND e i bit zero devono essere invertiti.

Esistono decrittografi e crittografi:

con input diretti

con input inversi

incompleto

non prioritario

priorità

Alcuni tipi di decodificatori hanno uscite inverse: l'uscita eccitata (attivata) ha uno 0 logico, mentre tutte le altre hanno un 1 logico. È conveniente utilizzare tali decodificatori quando il segnale attivo viene utilizzato per selezionare (mettere in funzione, inizializzare) un dispositivo, l'uscita del decodificatore è logico 0.

Espansione della capacità del decoder

Il caso generale di espansione della capacità dei decrittatori è illustrato nella Fig. 3.4. Il decodificatore sinistro (secondo il circuito) è costantemente attivato dall'1 logico all'ingresso V. Qualsiasi decodificatore DC0...DC15 può essere attivato (selezionato) tramite codici sui suoi ingressi di indirizzo. La scelta di una delle uscite 0...15 di ciascuno di essi è determinata dal codice sugli ingressi combinati 1, 2, 4, 8. Pertanto, qualsiasi delle 256 (28) uscite può essere attivata da un otto- codice bit, quattro dei quali selezionano il numero del decodificatore e quattro il numero di uscita.

Applicazione di decryptor

Lo scopo principale del decodificatore è selezionare (indirizzare, inizializzare) un oggetto tra i tanti presenti nel dispositivo. Riso. 3.5 illustra questa applicazione. Ad ogni oggetto viene assegnato un indirizzo specifico (numero). Quando un codice di indirizzo binario arriva agli ingressi del decodificatore, l'elemento corrispondente viene attivato per la comparsa dello 0 logico sull'uscita del decodificatore ad esso associato, mentre i restanti elementi rimangono bloccati.

Si può prevedere che un segnale di controllo venga inviato da una delle uscite del decoder ad un determinato blocco quando agli ingressi del decoder appare un determinato codice, corrispondente, ad esempio, al superamento di un parametro (temperatura, tensione, ecc.), che deve essere portato al livello normale del blocco specificato.

Quando il numero di dispositivi indirizzabili è piccolo, molte uscite del decodificatore rimangono inutilizzate. In questo caso può essere consigliabile (soprattutto per ragioni economiche) non utilizzare un chip decodificatore, ma implementare il suo frammento con elementi logici.

Sul decoder possono essere implementate funzioni logiche. Sia, ad esempio, y = />3 x2 />1 + />3 x2 x 1 + x3 />2 x 1. Le variabili logiche vengono fornite agli ingressi di indirizzo del decodificatore. La prima congiunzione (il suo peso è 2) eccita l'uscita n. 2, la seconda l'uscita n. 3, la terza l'uscita n. 5. Poiché in presenza di una qualsiasi di queste congiunzioni deve verificarsi la condizione y = 1, le uscite 2, 3 e 5 devono essere combinate mediante una disgiunzione.

Crittografi

Struttura dell'encoder.

L'encoder risolve il problema inverso rispetto al decoder: in particolare, alle sue uscite è installato un codice binario corrispondente al numero decimale dell'informazione eccitata in ingresso.

Quando si costruisce un codificatore per ottenere in uscita un codice binario naturale, si tiene conto che le cifre decimali dispari 1, 3, 5, 7,... hanno un 1 nella cifra meno significativa di tale codice, cioè, l'uscita della cifra meno significativa deve essere 1 se è presente all'ingresso n. 1 oppure all'ingresso n. 3, ecc. Pertanto gli ingressi con i numeri indicati sono collegati tramite l'elemento OR all'uscita della cifra bassa cifra dell'ordine. Le cifre decimali 2, 3, 6, 7,... hanno un'unità nella seconda cifra del codice binario; gli ingressi con questi numeri devono essere collegati tramite un elemento OR all'uscita dell'encoder, su cui è impostata la seconda cifra del codice. Allo stesso modo, gli ingressi 4, 5, 6, 7,... tramite un elemento OR devono essere collegati all'uscita su cui è impostato il terzo bit, poiché i loro codici hanno un uno in questo bit, ecc.

È possibile costruire un circuito encoder, dove E è l'ingresso di autorizzazione operativa, ed E0 è l'uscita, 0 logico su cui indica che non è eccitato un singolo ingresso di informazione. Per espandere la capacità di bit (in cascata) degli encoder, l'ingresso E dell'encoder successivo è collegato all'uscita E0 di quello precedente. Se gli ingressi informazioni dell'encoder precedente non sono eccitati (E0=0), l'encoder successivo riceve il permesso di operare.

Scopo e applicazione di crittografi e decrittografi

L'encoder può essere organizzato non solo per rappresentare (codificare) un numero decimale in codice binario, ma anche per emettere un codice specifico (il suo valore è preselezionato), ad esempio, quando viene premuto un tasto con il simbolo corrispondente. Quando viene visualizzato questo codice, il sistema viene avvisato che è stato premuto un tasto specifico della tastiera.

I crittografi vengono utilizzati nei dispositivi che convertono un tipo di codice in un altro. In questo caso, la combinazione del codice sorgente viene prima decifrata, in seguito alla quale sull'uscita corrispondente del decodificatore appare un 1 logico.Questa visualizzazione del codice di ingresso, il cui valore è determinato dal numero degli eccitati uscita del decoder, viene fornita all'encoder, organizzata in modo tale che ogni codice in ingresso provochi la comparsa di un dato codice in uscita

Uno degli elementi molto importanti della tecnologia digitale, e soprattutto nei computer e nei sistemi di controllo, sono i codificatori e i decodificatori. Quando sentiamo la parola codificatore o decodificatore, ci vengono in mente frasi tratte da film di spionaggio. Qualcosa del tipo: decifrare il messaggio e crittografare la risposta. Non c'è niente di sbagliato in questo, poiché le macchine di crittografia delle nostre stazioni e di quelle straniere utilizzano crittografi e decrittografi.

Crittografi.

Pertanto, un codificatore (codificatore) è un dispositivo elettronico, in questo caso un microcircuito, che converte il codice di un sistema numerico nel codice di un altro sistema. I più utilizzati in elettronica sono gli encoder che convertono il codice decimale posizionale in binario parallelo. In questo modo è possibile rappresentare l'encoder su uno schema elettrico.

Ad esempio, immagina di tenere tra le mani una normale calcolatrice, che ora utilizza qualsiasi scolaro.

Poiché tutte le azioni nella calcolatrice vengono eseguite con numeri binari (ricorda le basi dell'elettronica digitale), dopo la tastiera c'è un codificatore che converte i numeri inseriti in forma binaria.

Tutti i pulsanti della calcolatrice sono collegati a un filo comune e premendo, ad esempio, il pulsante 5 all'ingresso dell'encoder, riceveremo immediatamente in uscita la forma binaria di questo numero.

Naturalmente, l'encoder della calcolatrice ha un numero maggiore di input, poiché oltre ai numeri, è necessario inserire al suo interno alcuni altri simboli di operazioni aritmetiche, quindi non solo i numeri in forma binaria, ma anche i comandi vengono rimossi dalle uscite della calcolatrice. codificatore.

Se consideriamo la struttura interna dell'encoder, è facile vedere che è realizzato sugli elementi logici di base più semplici.

Tutti i dispositivi di controllo che funzionano secondo la logica binaria, ma dispongono di tastiera decimale per comodità dell'operatore, utilizzano encoder.

l'educazione sarà discussa nella terza parte del libro di testo.

Domande per l'autocontrollo

Cos'è un decodificatore?

Come si chiama un decodificatore lineare?

Spiegare il principio di funzionamento di un demultiplexer

Cos'è un crittografo?

Dove vengono utilizzati i crittografi?

Cos'è un multiplexer?

3.1.2 Crittografi

La crittografia è un modo per comprimere i dati trasformandoli M-bit codice unitario (decimale) in N-bit codice binario o decimale binario ( M> N). Crittografi ( CD, programmatore) svolgono la funzione inversa del decoder. Quando un segnale arriva ad uno degli ingressi dell'encoder, alle sue uscite viene generato un codice corrispondente al numero di tale ingresso.

Crittografia completa ( M – N) Esso ha M = 2N ingressi e N esce se M < 2N, l'encoder non è completo. Può anche essere non prioritario, se è consentito un solo segnale attivo, o prioritario, se è consentito inviare contemporaneamente più segnali attivi agli ingressi.

Il principio di funzionamento dell'encoder completo non prioritario (4 – 2) è spiegato dalla tabella della verità (Tabella 1).

Tabella della verità dell'encoder non prioritario (4 – 2) Tabella 1

reclutamento	Ingressi informativi				Esce
	X 3	X 2	X 1	X 0	F 1	F 0

Le mappe di Karnaugh solitamente non vengono utilizzate per ridurre al minimo il circuito dell'encoder a causa della complessità della compilazione con un gran numero di variabili.

Dalla tabella (1) segue che la cifra meno significativaF 0 Il codice all'uscita dell'encoder è uguale a uno quando ce n'è uno agli ingressi dispari:

Grado seniorF 1 il codice all'uscita dell'encoder è uguale a uno agli ingressiX 3 , X 2 unità presente:

Di conseguenza il circuito encoder (4 – 2) può essere realizzato utilizzando due elementi 2OR (Fig. 1, a).

Riso. 1 Circuiti di un encoder non prioritario (4 – 2) sugli elementi 2OR (a), 2OR-NOT (b)

Per la notazione inversa (Fig. 1, b):

Uno dei segnali di ingresso dell'encoder deve avere un singolo valore (Tabella 1). Se agli ingressi X 1 , X 2 , X 3 i valori zero sono significa h poi all'ingresso X 0 logicoun'unità corrispondente al set 0 e questo ingresso non può essere collegato al circuito (Fig. 1, a). Allo stesso modo perX 3 nel diagramma codificatore in Fig. 1, b. I circuiti encoder in figura differiscono per la ridisposizione speculare degli ingressi (in entrambi i casi il bit meno significativo X 0 , anzianoX 3 ) e invertendo i segnali di uscita (Fig. 1, b).

I crittografi di solito hanno input e output di servizio:

- Ingresso permissivo (stroboscopico).EI (IT ) per selezionare il tempo di risposta dell'encoder, soggetto aEI =1, anche per aumentare la profondità di bit del codice in ingresso.

- Uscita permissivaEO (IT ), determina l'assenza di segnali su tutte le uscite informative (EO = 1). Utilizzato per aumentare la profondità di bit collegando encoder aggiuntivi, condizione di connessione EO =1.

- Uscita permissivaG.S. (C.S. ), indica la presenza di un segnale informativo su almeno un ingresso, assumendone il valoreG.S. = 1. Fornisce il coordinamento tra l'encoder e i dispositivi esterni (microprocessore). Può essere utilizzato in uno schema per aumentare la profondità di bit dell'encoder per eliminare errori di conversione del codice.

Uno degli scopi principali del codificatore è inserire dati nei dispositivi digitali utilizzando una tastiera. I crittografi che, quando vengono premuti più tasti contemporaneamente, producono un codice composto solo dalla cifra più alta, sono chiamati priorità. Se questi codificatori rilevano l'unità alta (sinistra) e formano il codice binario del numero decimale corrispondente all'unità, vengono chiamati puntatori unità alta (designazione dell'elemento HPR 1/ BIDONE ).

Nella tabella della verità del puntatore delle unità di ordine superiore (Tabella 2), il simbolo "X" indica i valori delle variabili di ingresso che non sono importanti per il dispositivo e possono essere uguali a 0 o 1. Le unità in alto -le cifre dell'ordine dell'insieme corrispondente sono interessanti.

Il simbolo “–” indica i valori delle variabili che non entrano nell'encoder, perché all'ingresso di abilitazioneEI segnale zero logico,all'uscitaF 1 F 0 = 00.

Esempio: se viene premuto il tasto più significativo X 3 (set 5), che corrisponde ai codici 3 10 = 11 2, la pressione di altri tasti va ignorata.

Tabella di verità del puntatore dell'unità alta (4 – 2) Tabella 2
reclutamento	Servizio			Informazione
	Entrata	esce		Ingressi				Esce
	EI	G.S.	EO	X 3	X 2	X 1	X 0	F 1	F 0

Secondo la regola dell'incollaggio per l'uscita F 1 .

Tipo di lezione: lezione combinata.

Tecnologia: orientata alla personalità.

Durata: 45 minuti.

Attrezzatura: aula informatica attrezzata con tecnologia moderna e software concesso in licenza.

Obiettivi della lezione:

• ripetere metodi di presentazione delle informazioni in un computer;
• formare un'idea primaria della struttura di un computer e dello scopo dei suoi componenti;
• stimolare l’interesse per lo studio dell’informatica.

Obiettivi della lezione:

Educativo– formazione negli studenti di idee su un'immagine unificata del mondo (metodi identici di codificare informazioni di vario tipo).

Sviluppo- sviluppare il pensiero logico degli scolari attraverso la creazione di relazioni causa-effetto.

Educativo– coltivare l’interesse cognitivo degli studenti, le capacità di ascolto, l’accuratezza nel lavoro e il duro lavoro.

Preparazione per la lezione.

Per la lezione sono stati preparati:

Presentazione, diapositive mostrate sullo schermo utilizzando un proiettore (Appendice 1).

Modello elettronico dell'encoder, costruito utilizzando Excel. Il foglio di lavoro contiene una tabella di verità, un diagramma logico del codificatore e ne viene simulato il funzionamento (Appendice 2).

Progettazione della scheda.

Anche l'argomento della lezione è scritto alla lavagna programma delle lezioni per gli studenti:

1. Presentazione delle informazioni in un computer.
2. Un dispositivo per codificare le informazioni è un codificatore.
3. Circuito codificatore per codificare informazioni numeriche.

Piano di lezione per l'insegnante.

Durante le lezioni

I. Momento organizzativo.

II. Inizio motivazionale della lezione.

Insegnante. L'argomento della lezione di oggi è “Encoder. Scopo e principio di costruzione.” Durante la lezione, tu ed io dobbiamo studiare il dispositivo attraverso il quale le informazioni entrano nel computer. Ma prima, tu ed io dobbiamo ricordare come presentare le informazioni in un computer.

Domanda. Quali tipi di informazioni può elaborare un computer moderno?

Risposta. Informazioni numeriche, testuali, grafiche e audio. Le informazioni di ciascun tipo devono essere presentate in una forma comprensibile a un computer.

Domanda. In quale forma vengono presentate queste informazioni sul computer?

Risposta. Le informazioni numeriche, testuali, grafiche e sonore in un computer sono presentate sotto forma di codici binari.

Domanda. Perché è stato scelto il codice binario per rappresentare le informazioni in un computer?

Risposta. L'alfabeto del codice binario è composto dai simboli 0 e 1. Tecnicamente è molto più semplice implementare due stati diversi, ad esempio l'assenza di tensione può rappresentare 0, la presenza - 1; area della superficie di un disco magnetico (magnetizzata/non magnetizzata); area della superficie del disco laser (riflette/non riflette).

Domanda. Nominare i dispositivi per inserire informazioni in un computer?

Risposta. Tastiera, mouse, scanner, microfono, fotocamera, videocamera.

III. Spiegazione dell'argomento della lezione.

Un computer moderno può elaborare, come già sappiamo, informazioni numeriche, testuali, grafiche e audio. Le informazioni per l'elaborazione devono essere presentate in una forma comprensibile a un computer. Abbiamo anche nominato i dispositivi con cui le informazioni vengono inserite nel computer. Questa è, prima di tutto, una tastiera. Diamo un'occhiata a come vengono convertite le informazioni prima di apparire sul monitor.

Dal diagramma mostrato in Figura 1 si può vedere che il processore del computer elabora le informazioni presentate solo sotto forma di numeri binari e codici interni. Le informazioni dalla tastiera, prima di essere elaborate dal processore, vanno al dispositivo di codifica - codificatore. Il nome “crittografo” è dovuto al fatto che i primi codici (cifre) apparvero in tempi antichi e venivano utilizzati per classificare messaggi importanti provenienti da coloro ai quali non erano destinati. Il compito della nostra codifica non è classificare i messaggi, ma avere un obiettivo diverso: convertire le informazioni di input in una forma comprensibile al computer. Un dispositivo di codifica (encoder) destinato a questo scopo associa ogni carattere del testo sorgente ad uno specifico numero binario (codice). Successivamente, le informazioni sotto forma di codice binario vengono inviate al processore per l'elaborazione. Dopo l'elaborazione, le informazioni vengono inviate tramite un decodificatore (dispositivo per la conversione inversa) al dispositivo di output. Consideriamo più in dettaglio un dispositivo per la codifica delle informazioni numeriche. Per inserire informazioni numeriche in un computer, è possibile utilizzare una normale tastiera che contiene cifre decimali. Come sai, la base di un sistema numerico è il numero di segni o simboli utilizzati per rappresentare i numeri in un dato sistema numerico. Per il sistema numerico decimale, il numero di tali simboli è dieci, ovvero 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9. Nel sistema numerico binario ci sono due di questi caratteri: 0 e 1. Di conseguenza, il dispositivo di codifica (codificatore) deve convertire le informazioni di input sotto forma di numero decimale in un numero binario, ad es. Assegnare ciascuna cifra del sistema numerico decimale a uno specifico codice numerico binario. Conosciamo le regole per convertire i numeri dal sistema numerico decimale al sistema numerico binario. Sappiamo anche che per rappresentare il numero 9 nel sistema numerico binario è necessario un numero binario di quattro cifre. Creiamo una tabella di verità.

Tabella 1

Numero decimale	Codice numerico binario
	Quarta categoria	Terza categoria	Seconda categoria	Prima categoria
0	0	0	0	0
1	0	0	0	1
2	0	0	1	0
3	0	0	1	1
4	0	1	0	0
5	0	1	0	1
6	0	1	1	0
7	0	1	1	1
8	1	0	0	0
9	1	0	0	1

La tabella contiene numeri decimali e assegna loro numeri binari. Dopo aver analizzato la tabella, possiamo trarre le seguenti conclusioni necessarie per costruire un dispositivo di codifica. Il dispositivo di input deve contenere dieci chiavi, da 0 a 9. L'output del dispositivo sarà un codice binario a quattro bit. Inoltre all'uscita della prima cifra ci sarà l'informazione (1 logico) se vengono premuti i tasti 1,3,5,7,9. L'output della seconda cifra sarà 1 quando vengono premuti i tasti 2,3,6,7. L'output della terza cifra sarà 1 quando vengono premuti i tasti 4,5,6,7. L'output del quarto avviene quando vengono premuti i tasti 8 o 9. Per costruire il dispositivo, abbiamo bisogno di elementi OR logici che combineranno le informazioni dai tasti e le trasmetteranno al bit corrispondente.

Lo schema di tale dispositivo è mostrato nella Figura 2. Un'immagine convenzionale dell'encoder utilizzato nei circuiti logici è mostrata nella Figura 3.

IV. La fase della comunicazione, sistematizzazione della conoscenza e consolidamento di quanto appreso.

Insegnante. Per consolidare il materiale che abbiamo studiato, verificheremo il funzionamento dell'encoder su un modello elettronico. Il modello elettronico mostra: la tavola di verità dell'encoder, un'immagine simbolica sui circuiti logici, un circuito elettrico e tasti di input. Per verificare il funzionamento dell'encoder è sufficiente selezionare una qualsiasi cifra decimale e premere il tasto corrispondente. L'uscita dell'encoder sarà un codice binario del numero, con quelli mostrati in rosso. È necessario verificare la conformità del codice binario risultante con il contenuto della tabella di verità. Iniziamo.

Gli studenti lavorano sui computer.

V. Riassumendo. Compiti a casa.

Oggi abbiamo conosciuto un dispositivo che ha trovato ampia applicazione nella tecnologia moderna. Ognuno di noi incontra dispositivi di codifica molte volte nel corso della giornata. Si tratta, prima di tutto, di apparecchiature informatiche, telefono, telecomando TV, forno a microonde, lavatrice e altri elettrodomestici.

Come compito a casa, ti chiederò di ripetere il materiale presentato per la lezione successiva e di determinare in quali elettrodomestici, non nominati da me, gli encoder hanno trovato applicazione pratica. Grazie! Arrivederci!