Й.Янсен Курс цифровой электроники. Том 2. Проектирование устройств на цифровых ИС (1987) (1092082), страница 10
Текст из файла (страница 10)
2.2. Здесь две группы по 4 бит в каждой (группы А и В) сравниваются между собой. Три выхода этой схемы, называемой компаратором, позволяют установить, равны ли между собой А и В, больше одна из них или меньше. Сигналы с выхода компа- Всогначениг .атЭК Вьтосгат эллт'эсэ стстяяяяо— Весятяаяного ;нодт с Ехай т нодо ' чся обогни«гн.ге Л7ЭК этл 7Е, о г г ВлтхэВлт Весятяиннэгг носят т е е с Вх А» ВВо-~ р иного ласта Юоэяаяение ЛтэК ВетхоВот .РЕСНИК ВВои яяяго яосрт ВхоЬт сРе сяяти оного люда ратора можно подать для дальнейшей обработки на другие логические схемы, Их можно использовать для управления вторым компаратором, что позволит сравнивать между собой большее число входных переменных.
В этом случае говорят о каскадном включении компараторов. При рассмотрении конкретных цифровых компараторов мы коснемся этих вопросов более подробно. На рис. 2.3 приведены примеры схем преобразователей, называемых также конверторами. Рис. 2.3. Преобразователи кодов. а — кода Грея в двовчно-десятичный код; 6 двоячного в десятвчный код; е деев- тнчного в двоичный код.
Глава е Преобразователь, представленный на рис. 2.3, а, преобразует код Грея в двоично-десятичный код, а преобразователь на рис. 2.3,б преобразует двоичный код в десятичный, В цифровой технике эти преобразователи применяются более широко, чем .декодеры (схемы декодирования). Наконец, на рис. 2.3,в показан преобразователь десятичного кода в двоичный. Если к входу этой схемы подключить кнопочную панель с цифрами на Обозначения суэй э ко ~Жсй ,Ф аэа Одозяа неяия ЛЗОЯ в с с яеоеяооа х Оолявсй еуяггагоо в с с„,с Ос шд О леоеяооа Ркс.
2.4. Функция ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. а — даоичнов сложаииа; б — нолусумматор; е — иолиын сумматор. Для каждого случая ириаадваы таблицы истинности. кнопках от О до 9, то, набрав кнопками на входе десятичное число, получим на выходе преобразователя двоичный эквивалент этого числа. На рнс. 2.4 показаны схемы, выполняющие функции ИС'КЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. Соотношения состояний на входах и .выходах показаны в таблице истинности рядом со схемой. Схема выполняет логическое суммирование; это значит, что две двоичные величины складываются без переноса. Подвести на вход данные переноса от других схем тоже невозможно.
Поэтому эту схему иногда называют полусумматором. Схема полного сумматора показана на рис. 2.4,в. Полный сумматор имеет промежуточные вход и выход, что позволяет манипули- Логические схемы и области их применения ровать с инвертированными данными переноса. По таблице истинности полного сумматора видно, что он действительно образует сумму с переносом. Каким образом можно дальше использовать сложные комбинированные функции, чтобы получить определенную систему обработки информации или управления, легче всего показать на примере простого автомата для управления игрушечной железной дорогой.
Такая игрушка отражает суть процесса значительно проще, чем специально разработанная система автоматизации какого-нибудь промышленного производства. В модели железной дороги весь маршрут разбит на отдельные участки, как это, кстати, имеет место в действительности на железной дороге. Каждый участок с помощью электронных схем проверяется на наличие или отсутствие в нем поезда. Ток привода на каждый участок дороги также подается от автомата управления. Сигналы управления стрелками, перекрестками, светофорами посылаются схемами управления, снабженными информацией, специфичной для данной системы.
На рис. 2.5 показана структурная схема модели автоматической железной дороги. В системе обработки информации имеются два накопителя данных (ЗУ): накопитель данных о ситуации на каждом из участков маршрута и накопитель данных блока управления. В первом накопителе ситуации, которые могут возникнуть на участках маршрута, заложены в память в виде 10-битных слов. Каждая ситуация требует проведения ряда операций, заложенных в память системы управления (на структурной схеме справа). Процесс управления протекает следующим образом. На один из компараторов поступают сигналы о ситуации на данном участке дороги н информация из накопителя данных о возможных ситуациях на этом участке.
Последние сравниваются с конкретно сложившейся ситуацией на данном участке. Как только обнаруживается совпадение, наступает короткая пауза и управляющий регистр получает соответствующие данные из накопителя, исходя из которых производится операция, заложенная в память системы управления. Все возможные ситуации, записанные в управляющий регистр, с помощью счетчика коммутаций и схемы выбора передаются на схему сравнения по собирательной шине.
Собирательная шина состоит из ряда сигнальных линий. Последовательность операций устанавливается схемой управления, которая обозначается ТСК. На рис. 2.5 приведена ее структурная схема. В положении 1 схемы ТСР ситуации, сложившиеся на участках дороги, сравниваются с ситуациями, введенными в память. В этом положении опрашиваются все ячейки памяти и полученная информация сравнивается с информацией о си- Диаглолг ~а цапмана Сззйра,лаи- вгзг глглнт Рнс. 2.5.
Структурная схема блока упраалення моделью железной дороги. Логические схемег и области их применения туациях, существующих на участках в данный момент. Как только наступает совпадение сравниваемых информаций, схема ТСР переходит в состояние 2, и опрос заканчивается. Следующий импульс опроса переведет цепь управления в положение 3, и управляющий регистр получит информацию, необходимую для управления участками дороги (она хранится в ЗУ). Управляющий регистр подаст команду на схему управления переключателями участков дороги, на стрелки, светофоры и т.
д. Более подробно на задачах управления моделью железной дороги мы здесь останавливаться не будем. Приведенная иллюстрация имела своей целью лишь показать комбинационные возможности сложных схем, объединенных в систему. Мы видим, что в описанной системе использованы два накопителя информации, компаратор, один селектор, один коммутатор, один генератор тактовых импульсов, один счетчик. Работу такого автомата можно сделать более гибкой, если для управления использовать микропроцессор, заложив в его память программу всех функций, которые должны быть выполнены системой, и данные о возможных ситуациях. Массив команд микропроцессора позволяет осуществлять функции выбора и сравнения; для подачи команд и управления моделью могут использоваться устройства ввода н выдачи данных. Перед тем как перейти к рассмотрению комбинированных функций, полезно вкратце познакомиться с условными обозначениями сигналов на схемах.
Существуют два вида логических сигналов. Сокращенно они обозначаются заглавными буквами с черточкой наверху илп без черточки, например А и А ~А означает «не А», или отрицание А). Сигналы обоих типов считаются истинными, если уровень данной переменной имеет приоритет. Если такое условие выполняется, то символически это записывается так: после обозначения сигнала ставится буква Н в скобках. Так, например, запись А(Н) означает, что А является истинным сигналом, если Н его уровень. То же относится и к записи А~Н), которая означает, что «не А» является истинным сигналом, если Н его уровень.
Обе эти переменные обладают активностью при высоком уровне сигнала. Названные переменные А и А могут быть активными и при низком уровне, это значит, что каждый нз сигналов может быть истинным, если приоритет отдается низкому уровню. В этом случае после обозначения сигнала ставится буква Б в скобках, т. е. А~1.) или А~1.). Таким образом, мы получили четыре различных обозначения сигналов для двух уровней напряжения (высокого и низкого), Это означает, что в пределах четырех возможных обо- Глава 2 значений существует эквивалентность, Так, напркмер, А(Н) эквивалентно А(Ц и А(Ц эквивалентно А(Н).
Эта эквивалентность корректна, о чем можно судить по обратимости вычитания А из А и А из А. То же справедливо, если буквы в скобках после обозначения сигнала заменить на обратные или поменять местами. Двойное обращение означает двукратное инвертирование, т. е. говорит о том, что мы возвращаемся к исходному значению сигнала (к его исходной полярности). Тем не менее при использовании обозначений сигналов, эквивалентных друг другу, мы будем придерживаться определенного правила, согласно которому переменная А или ее антипод А (не А) на соответствующем входе должны быть активными, При каком уровне сигнала (высоком или низком) возникает эта активность, мы опять указываем буквой Н или Ь в скобках после обозначения сигнала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
