w I-LO w Tarnowie
Materiały dla uczniów liceum
Wyjście Spis treści Wstecz Dalej
Autor artykułu: mgr Jerzy Wałaszek
©2024 mgr Jerzy Wałaszek
I LO w Tarnowie
|
Serwis Edukacyjny w I-LO w Tarnowie
Materiały dla uczniów liceum |
Wyjście Spis treści Wstecz Dalej
Autor artykułu: mgr Jerzy Wałaszek |
©2024 mgr Jerzy Wałaszek
|
Kod 1 z 10 jest kodem binarnym, w którym poszczególne bity reprezentują cyfry dziesiętne. W słowie kodowym może być ustawiony tylko jeden bit. Pozostałe bity muszą być w stanie przeciwnym. Cyfry dziesiętne są przyporządkowane poszczególnym bitom. Poniższa tabelka opisuje kolejne słówka kodu 1 z 10.
| Cyfra | logika dodatnia | logika ujemna | ||||||||||||||||||
| b0 | b1 | b2 | b3 | b4 | b5 | b6 | b7 | b8 | b9 | b0 | b1 | b2 | b3 | b4 | b5 | b6 | b7 | b8 | b9 | |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 2 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 3 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 4 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 5 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 6 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| 7 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 8 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 9 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
Tego typu kody nadają się do sterowania wyświetlaczy lampowych (lampy Nixie), w których kolejne bity sterują świeceniem włókienek w wyświetlaczu, uformowanymi w kształcie odpowiedniej cyfry. Takich wyświetlaczy dzisiaj się już nie stosuje, ale możesz się z nimi spotkać w starych urządzeniach. Poniższy rysunek przedstawia lampę Nixie. Zwróć uwagę na kształt elektrod wewnątrz lampy Nixie. Świecenie odbywało się na zasadzie pobudzania przez elektrodę gazu wypełniającego lampę.
Transkodery BCD na 1 z 10 mogą mieć zastosowanie w różnych układach zamków cyfrowych i rozdzielaczach sygnałów cyfrowych.
Zaprojektujemy teraz prosty konwerter kodu BCD na kod 1 z 10, przy czym wybierzemy logikę ujemną - cyfra reprezentowana stanem niskim odpowiadającego jej bitu. Najpierw zdefiniujemy sygnały wejściowe i wyjściowe:
Realizacja funkcji wyjściowych qi jest bardzo prosta i nie musimy posiłkować się tabelami Karnaugha. Każde wyjście qi reaguje tylko na jedną kombinację stanów sygnałów wejściowych A, B, C i D. Skoro tak, dla każdego wyjścia zastosujemy 4-wejściową bramkę NAND. Do wejść bramki doprowadzimy odpowiednie kombinację sygnałów i ich zaprzeczeń. Kombinacja ta powinna być taka, aby dla danego kodu BCD na wejściach bramki były same jedynki logiczne - wtedy wyjście bramki NAND przyjmie stan 0. Skorzystamy z poniższej tabelki:
| Cyfra | A | B | C | D | A | B | C | D | Funkcja |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 |  |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 |  |
| 2 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 |  |
| 3 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |  |
| 4 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 |  |
| 5 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 |  |
| 6 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 |  |
| 7 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |  |
| 8 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |  |
| 9 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 |  |
Podsumujmy:
Rozpoczynamy od sygnałów wejściowych i ich zaprzeczeń:
Teraz realizujemy funkcje poszczególnych wyjść:
...
Numerujemy bramki:
Definiujemy połączenia:
Na wejścia sieci będą podawane kolejne cyfry 0 ... 9 w kodzie BCD. Na wyjściu powinniśmy otrzymać kod 1 z 10 w logice ujemnej zgodnie z poniższą tabelką:
| BCD | Kod 1 z 10 | ||||||||||||
| D | C | B | A | q0 | q1 | q2 | q3 | q4 | q5 | q6 | q7 | q8 | q9 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
C++// Symulacja sieci logicznej
// transkodera BCD na 1 z 10
// (C)2020 mgr Jerzy Wałaszek
// I LO w Tarnowie
#include <iostream>
using namespace std;
// Funkcje bramek
int NOT(int a)
{
return !a;
}
int NAND(int a, int b, int c, int d)
{
return !(a && b && c && d);
}
int main( )
{
// Stany wejściowe oraz stany wyjściowe
int A,B,C,D,q0,q1,q2,q3,q4,q5,q6,q7,q8,q9;
// Stany wyjściowe bramek
int YB1, YB2, YB3, YB4, YB5, YB6, YB7, YB8, YB9, YB10;
int YB11,YB12,YB13,YB14;
int i;
cout << " D C B A | q0 q1 q2 q3 q4 q5 q6 q7 q8 q9\n"
"---------+-------------------------------" << endl;
// W pętli generujemy kody cyfr BCD od 0 do 9
for(i = 0; i < 10; i++)
{
// Wydobywamy bity kodu BCD
D = (i & 8) > 0;
C = (i & 4) > 0;
B = (i & 2) > 0;
A = (i & 1);
// Symulacja sieci
YB1 = NOT(D);
YB2 = NOT(C);
YB3 = NOT(B);
YB4 = NOT(A);
YB5 = NAND(YB4,YB3,YB2,YB1);
YB6 = NAND(A,YB3,YB2,YB1);
YB7 = NAND(YB4,B,YB2,YB1);
YB8 = NAND(A,B,YB2,YB1);
YB9 = NAND(YB4,YB3,C,YB1);
YB10 = NAND(A,YB3,C,YB1);
YB11 = NAND(YB4,B,C,YB1);
YB12 = NAND(A,B,C,YB1);
YB13 = NAND(YB4,YB3,YB2,D);
YB14 = NAND(A,YB3,YB2,D);
q0 = YB5;
q1 = YB6;
q2 = YB7;
q3 = YB8;
q4 = YB9;
q5 = YB10;
q6 = YB11;
q7 = YB12;
q8 = YB13;
q9 = YB14;
// Wyświetlamy wyniki
cout << " " << D << " " << C << " " << B << " " << A << " | "
<< q0 << " "
<< q1 << " "
<< q2 << " "
<< q3 << " "
<< q4 << " "
<< q5 << " "
<< q6 << " "
<< q7 << " "
<< q8 << " "
<< q9 << " " << endl;
}
cout << endl;
return 0;
}
|
| Wynik: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| D C B A | q0 q1 q2 q3 q4 q5 q6 q7 q8 q9 ---------+------------------------------- 0 0 0 0 | 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 | 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 | 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 | 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 | 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 1 | 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 | 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 | 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 | 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 | 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 |
|
Uwaga:
W symulatorze wyświetlacz LED reaguje na stan niski, czyli odpowiednia dioda LED zapala się, jeśli na jej wejściu qn pojawi się stan niski 0.
| Symulator |
Obciążenia wnoszone przez poszczególne wejścia: A - 5, B - 5, C - 5, D - 3,
Sieć logiczna konwertera wymaga zastosowania aż 6 układów scalonych TTL. To samo zadanie realizuje jeden układ scalonego konwertera BCD na kod 1 z 10 o symbolu SN7442. Schemat wyprowadzeń tego układu przedstawiamy poniżej.
Ponieważ stanem aktywnym jest stan niski, to do wyjść konwertera podłączamy diody LED w sposób następujący:
 |
Zespół Przedmiotowy Chemii-Fizyki-Informatyki w I Liceum Ogólnokształcącym im. Kazimierza Brodzińskiego w Tarnowie ul. Piłsudskiego 4 ©2024 mgr Jerzy Wałaszek |
Materiały tylko do użytku dydaktycznego. Ich kopiowanie i powielanie jest dozwolone
pod warunkiem podania źródła oraz niepobierania za to pieniędzy.
Pytania proszę przesyłać na adres email:
Serwis wykorzystuje pliki cookies. Jeśli nie chcesz ich otrzymywać, zablokuj je w swojej przeglądarce.
Informacje dodatkowe.
