Курсовой проект - Разработка преобразователя кода по схеме шифратор-дешифратор - файл n1.doc

приобрести
Курсовой проект - Разработка преобразователя кода по схеме шифратор-дешифратор
скачать (155.1 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc354kb.12.11.2009 21:09скачать

n1.doc


Аннотация


В данном курсовом проекте разрабатывается преобразователь кода (ПК) по схеме дешифратор - шифратор, с шифратором, выполненным по матричной диодной схеме, для преобразова­ния входных функций.

Устройство предназначено для преобразования входной функции в соответствую­щую ей выходную функцию при условии, что входная функция задана двоич­ным четырехразрядным кодом.

Выходная функция должна быть задана двоичным пятиразрядным кодом.

Диапазон изменения параметра x составляет (01) с шагом 0,1.


Содержание





  1. Теоретические сведения…………………………………………………………………………………………………………………………………3

    1. Шифраторы………………………………………………………………………………………………………………………………………………………3

    2. Дешифраторы…………………………………………………………………………………………………………………………………………………4

    3. Преобразователи кодов…………………………………………………………………………………………………………………………….5

2. Выполнение курсового проекта……………………………………………………………………………………………………………………..7

2.1 Преобразование входной функции…………………………………………………………………………………………………………7

2.2 Преобразование выходной функции……………………………………………………………………………………………………..8

2.3 Построение схемы преобразователя кода……………………………………………………………………………………….9

Список литературы……………………………………………………………………………………………………………………………………………………11

1.Теоретические сведения


Устройства, оперирующие с двоичной (дискретной) информацией, подраз­деляются на два класса - комбинационные и последовательные (временные).

Цифровые комбинационные устройства характеризуются отсутствием за­поминающих устройств. Сигналы на выходах комбинационных устройств в любой момент времени однозначно определяются сочетанием сигналов на вхо­дах и не зависят от предыдущих состояний. Схемными признаками таких уст­ройств является отсутствие цепей обратной связи, т.е. замкнутых петель, для прохождения сигналов с выходов на входы.

Комбинационные устройства характеризуются большим разнообразием, однако среди них можно выделить ряд типовых, наиболее часто встречающихся на практике. К ним относятся дешифраторы, шифраторы, преобразователи ко­дов и другие.

1.1 Шифраторы


Шифратором называется комбинационное устройство, преобразующее унитарный код, подаваемый на входные шины, в соответствующий код на вы­ходных шинах.

Таким образом, шифраторы или кодер (СД) выполняют функцию, обратную функции, вы­полняемой дешифратором. Если с выходных шин шифратора снимается раз­рядный код, то максимальное число входных шин определяется числом воз­можных кодовых комбинаций и составляет 2n.

Шифратор может использоваться для отображений в виде двоичного кода номера нажатой кнопки или клавиши.

Рассмотрим в качестве примера синтез шифратора с пятью входами, пре­образующего унитарный вход в двоичный. Фрагмент таблицы истинности этого шифратора приведен в виде

табл. 3.

На остальных наборах входных переменных выходные функции имеют безразличные значения.

Уравнения, описывающие функции F1, F2 и F3 наиболее удобно предста­вить в следующем виде:

F1=x5 +хЗ+х1; F2=х4+х1; FЗ =х2+х1.

Наиболее просто шифраторы реализуются на диодной логике. Так, для приведенного примера диодный шифратор должен иметь пять входных и три выходных шины, причем каждая шина входная шина соединяется через диоды с выходными в соответствии с этими уравнениями (см. рис. 1) или непосредст­венно по таблице истинности (табл. 3).


Входы

Выходы

X1

X2

X3

X4

X5

F1

F2

F3

0

0

0

0

1

0

0

1

0

0

0

1

0

0

1

0

0

0

1

0

0

0

1

1

0

1

0

0

0

1

0

0

1

0

0

0

0

1

0

1
Таблица 3



Рис. 1. Схема диодного шифратора.
Если шифраторы, разрабатываемые на логических элементах, преобразуют унитарный выходной код практически в любой выходной параллельный вход соответствующей разрядности, то шифраторы, выполненные в виде микросхем, как правило, преобразуют сигнал, поданный только на один вход (например, 9) в выходной параллельный двоичный код (в данном случае 1001).

В микросхемах шифраторов для того, чтобы он откликался на сигнал толь­ко одного входа, его вход делают приоритетным. Тогда выходной код должен соответствовать номеру "старшего" входа, получившего сигнал.

Приоритетный шифратор входит в состав большинства цифровых серий микросхем.

Предположим, что активные уровни поступили на входы с номерами 3,4 и 9. Старший по номеру здесь 9, он обладает приоритетом, поэтому выходной код шифратора 1001.

. Кроме кодирования номера нажатой клавиши или положения многопозиционного переключателя шифраторы применяются для определения номера устройства, подавшего сигнал запроса на обслуживание в микропроцессорных системах. Они входят в состав микросхем-контроллеров прерываний, например КР580ВН59.
1.2.Дешифраторы

Дешифратор (декодер) - это комбинационное устройство с несколькими входами и выходами, у которого определенным комбинациям входных сигна­лов соответствует активное состояние одного из выходов. В условном обозначении на принципиальных схемах в основном поле прямоугольника пишут буквы DC.

Дешифраторы преобразуют двоичный и двоично-десятичный коды в уни­тарный код, т.е. код двоичного n- разрядного числа, представленного 2п разря­дами, только один из разрядов которого равен 1.

Дешифраторы могут быть полными и неполными. У полного дешифратора n входам соответствуют 2п выходов. У неполного дешифратора число выходов т<2п.

Дешифраторы входят в виде функциональных узлов в состав нескольких серий ТТЛ.

Их используют когда нужно обращаться к различным цифровым устройствам, и при этом номер устройства – его адрес – представлен двоичным кодом, поэтому входы дешифратора иногда называют адресными входами, и обычно их нумеруют не порядковыми номерами 0, 1, 2, 3, 4, 5…, а в соответствии с двоичными весами разрядов 1, 2, 4, 8, 16 … В соответствии с числом входов и выходов дешифраторы называют “3 – 8” – (три в восемь), “4 – 10” (четыре в десять, неполный).

Схемотехническая реализация дешифраторов может быть различной. Известны пирамидальные, линейные и прямоугольные структуры. Кроме того, различают одно- и многоступенчатые дешифраторы.

Пирамидальные дешифраторы применяются крайне редко в связи с громоздкой структурой и наибольшей задержкой распространения сигнала. В них обычно используются двухвходовые логические элементы.

Линейные дешифраторы относятся к числу наиболее быстродействующих, так как в них используется всего одна ступень логических элементов.

Прямоугольный дешифратор считается самым экономичным по аппаратурным затратам при большом количестве выходов.

1.3. Преобразователи кодов


Преобразователи кодов (ПК) предназначены для преобразования одного параллельного кода в другой. Они используются для шифрации и дешифрации цифровой информации и могут иметь n входов и к выходов.

Соотношения между числом входов и выходов может быть любым:

п < к или п > к.

У преобразователей кодов в основном поле условного обозначения пишут X/Y или A/B, что обозначает , что код А преобразуется в код В, или пишут общепринятые названия кодов, например GRAY/BIN – преобразователь кода Грея в бинарный код.

По назначению ПК можно разделить на два типа - с невесовым и весовым преобразованием кодов. В преобразователях первого типа отсутствует числен­ная взаимосвязь входного и выходного входов, а имеет место символьная взаи­мосвязь, например преобразование двоично-десятичного кода в код семисег-ментного индикатора десятичных цифр. Преобразователи второго типа исполь­зуются, как правило, для преобразования числовой информации, тогда между числами входного и выходного кодов имеет место определенная математиче­ская взаимосвязь.

Преобразование п - элементного кода в к - элементный можно осущест­вить с предварительной дешифрацией первого кода и без нее.

В первом случае сначала дешифрируется п - элементный код и на каждой из 2п выходных шин получаем сигнал, соответствующий одной из входных ко­довых комбинаций. Затем каждый из выходных сигналов кодируется в к - эле­ментном коде при помощи шифратора.

Рассмотрим в качестве примера преобразование трехэлементного кода в пятиэлементный, согласно табл. 4.

Схема, реализующая ПК, показана на рис. 2. В качестве дешифратора ис­пользуется полный дешифратор 3Ч8, а в качестве шифратора двойной матрич­ный шифратор.
Таблица 4

Трёхэлементный код

Пятиэлементный код

Х3

Х2

Х1

Y1

Y2

Y3

Y4

Y5

0

0

0

0

1

0

1

0

0

0

1

0

1

1

0

0

0

1

0

0

0

0

1

0

0

1

1

1

0

0

1

0

1

0

0

0

0

0

0

1

1

0

1

1

1

1

0

0

1

1

0

1

0

0

1

1

1

1

1

0

0

0

0

1



Рис. 2. Преобразователь трехэлементного кода в пятиэлементный

При построении ПК без предварительной дешифрации входного кода, дос­таточно, в соответствии с заданными условиями преобразования, составить структурные схемы для каждого из элементов того кода, в котором следует преобразовать заданный код, и затем составить его схему.

ПК с невесовым преобразованием кодов, как правило, описываются табли­цами истинности, однозначно определяющими входной и выходной коды. ПК с весовым преобразованием достаточно часто используются для численного пре­образования одной непрерывной функции в другую, например, sin? в cos?, путём их дискретизации, определения входных и выходных кодов ка­ждой функции в одни и те же моменты дискретизации.

На основании этих кодов реализуется схема ПК. В этих случаях разряд­ность кода определяет точность преобразования, так как с ее увеличением по­вышается точность аппроксимации непрерывной функции.

Промышленностью выпускаются специальные микросхемы преобразователей кода, например: преобразователи двоично-десятичного кода в двоичный К155ПР6, КМ155ПР6; преобразователи двоичного кода в двоично-десятичный К155ПР7, КМ155ПР7; преобразователи кода 8-4-2-1 позиционный код сегментных цифросинтезирующих индикаторов К161ПР2, К161ПР3.

2. Выполнение курсового проекта



Выбираем входную и выходную функцию

Допустим, входная функция FВХ=1-cos2 , а выходная FВЫХ= x

2.1 Преобразование входной функции

Результаты расчетов приводим ниже, где указаны значения - x, значения

-x, - (1-cos2 ?x) в десятичном коде, [(24-1)( 1-cos2 ?x)]- округленные значения до ближайшего целого десятичного числа значения функции (1-cos2 ?x) в десятичном коде с учетом разрядности входного двоичного кода; последней таблице соответствует двоичный четырехразрядный код преобра­зуемой функции.

Определяем дискретные значения входной функции при равномерной ­
дискретизации с шагом 0,1? при изменении x от 0 до 1.

х

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1


Рассчитываем значения [?x]є в градусах для дискретных значении x.

[?x]є(град

0

9

18

27

36

45

54

63

72

81

90


Производим расчет дискретных значений входной функции.

cos2 ?x

1

0,98

0,9

0,79

0,66

0,5

0,35

0,2

0,1

0,03

0

1- cos2 ?x

0

0,02

0,1

0,21

0,34

0,5

0,65

0,8

0,9

0,97

1


Полученные данные преобразуемой функции переводим в двоичный четы­рехразрядный код, для чего каждое из полученных дискретных значений функ­ции умножаем на число (24-1).

(24-1)( 1-cos2 ?x)


0


0,3


1,5


3,15


5,1


7,5


9,75


12


13,5


14,55


15


Результат округляем до целого десятичного числа.

(24-1)( 1-cos2 ?x)


0


0


2


3


5


8


10


12


14


15


15


Преобразуем десятичный код входной функции в двоичный четырехраз­рядный (бинарный).

(24-1)( 1-cos2 ?x)


0000


0000


0010


0011


0101


1000


1010


1100


1110


1111


1111


2.2 Преобразование выходной функции


Определяем дискретные значения выходной функции при тех же значени­ях и по этой же методике с учетом того, что выходная функция должна записы­ваться в двоичном пятиразрядном коде. Результаты расчетов, для рассматри­ваемого примера, показаны ниже.

Для перевода функции x в двоичный код используются коэффи­циенты (25-1).

Определяем дискретные значения выходной функции при равномерной дискретизации с шагом 0,1? при изменении x от 0 до 1.


х

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1


Полученные данные преобразуемой функции переводим в двоичный пятиразрядный код, для чего каждое из полученных дискретных значений функции умножаем на число (25-1).


(25-1)x

0

3,1

6,2

9,3

12,4

15,5

18,6

21,7

24,8

27,9

31


Результат округляем до целого десятичного числа.


(25-1)x

0

3

6

9

12

16

19

22

25

28

31


Преобразуем округленный десятичный код выходной функции в пятираз­рядный бинарный код.


(25-1)x

00000

00011

00110

01001

01100

10000

10011

10110

11001

11100

11111


Строим схему преобразователя кодов. Для этого используется дешифратор 4Ч16, выходные шины 015 которого с помощью диодов соединены с пя­тью выходными шинами шифратора, в соответствии с полученными в резуль­тате преобразования кодами входной и выходной функций.

При этом двоичный четырехразрядный код входной функции, на каждой схеме определяет номер выходной шины дешифратора.

Соответствующий ему двоичный пятиразрядный код определяет узлы со­единения этой выходной шины с соответствующей разрядной выходной шиной шифратора.

Соединения выходной шины дешифратора и выходных шин шифратора осуществляется с помощью диодов только в тех разрядах, где код выходного пятиразрядного двоичного числа равен единице.

Схема ПК приведена на рис. 3.

Одному и тому же входному коду соответствуют различные выход­ные коды, что объясняется погрешностями, вызванными дискретизацией не­прерывной функции конечным числом ее дискретных значений (два первых столбца табл. 5). Берём одно из значений выходного кода (для табл. 5 принят код 0000, (так как для x=1, функция 1-cos2 ?x=1,0).

Таблица 5


Операции

Дискретные значения преобразуемых функций

x

0

0,1

0,2

0,3



0,9

1

[?x]є(град)

0

9

18

27



81

90

1-cos2 ?x

0

0,002

0,01

0,21



0,97

1

(24-1)( 1-cos2 ?x)

0

0,3

1,5

3,15



14,55

15

[(24-1)( 1-cos2 ?x)]

0

0

2

3



15

15

Двоичный код (bin)

[(24-1)( 1-cos2 ?x)]

0000

0000

0010

0011



1111

1111
2.3 Построение схемы преобразователя кода




Операции

Дискретные значения преобразуемых функций

x

0

0,1

0,2

0,3



0,9

1

(25-1)x

0

3,1

6,2

9,3



27,9

31

[(25-1)x]

0

3

6

9



28

31

[(25-1)x]

00000

00011

00110

01001



11100

11111





Рис. 3. Схема рассчитанного примера преобразователя кода.

Список литературы


  1. Зинин Ю.М., Терешкин В.М. Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Электронные устройства электрооборудования летательных аппаратов».

  2. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника и микропроцессорная техника.




Аннотация
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации