Й.Янсен Курс цифровой электроники. Том 2. Проектирование устройств на цифровых ИС (1987) (1092082), страница 15
Текст из файла (страница 15)
В этом случае пришлось бы просто по-другому соединить переключатель со входами схемы, так как такой триггер управляется сигналами высокого уровня (рис. 2.23). В наших экспериментах мы часто будем применять переключатель без переходных процессов. Целесообразно собрать даже еиесколько таких схем на платах Ъ'ЕКОВОАКР просто для ХЛ/7(г( 5020(-ЗИ7~+02й ол (Н) 4к) ХМ м.нс. 2.23. Переключатель на триггерах с подавнтелем переходных процессов. л схема; б условное обозначение. триггер состоит нз двух элементов нли.не.
алесь можно использовать мннросхемы зн74ьз02х (зх7402мь того, чтобы всегда иметь их под рукой. Вполне достаточно иметь хотя бы 4 такие схемы. Условное обозначение переключателя показано на рис. 2.22,б. Видно, что элемент имеет два выхода: один для сигналов высокого уровня, другой для сигналов низкого уровня. 2П8. Диодные матрицы кодирования Диодные матрицы часто используются для преобразования гноследовательностн импульсов в двоичный код.
Посылка, создаваемая путем срабатывания контактной пары, может быть цифрой, буквой или печатным знаком. Рассмотрим теперь ,диодную матрицу, которая потребуется в следующих экспериментах. На рис. 2.24 показана диодная матрица, подключенная к восьми выключателям, обозначенным цифрами 0 — 7 (на ри:сунке сверху), Диоды внутри матрицы соединены так, что если замкнуть один из выключателей, то на выходе будет двоичная комбинация, соответствующая номеру выключателя. Верхняя .шина дает бит наименьшей значимости. Что же происходит в схеме? Допустим, что замыкается контакт под номером 3. Так 97 Логические схемы и области их применения как данная пара контактов соединяет линию +5 В с анодами диодов Р2 и Рб, то эти диоды отпираются, т. е.
становятся проводящими. Катоды диодов и включенные последовательно резисторы сопротивлением 270 Ом соединяются с шиной заземления, На выходах линий А и В появится напряжение +5 В +о о Ое От Ф Ф Ое З Ое От турелтмие дете дггедот ыкрхеу Рис. 2,24. Диодная матрица дяя преобразования электрических импульсов в двоичный код. за вычетом напряжения запирання диодов (для кремниевых диодов оно равно приблизительно 0,7 В). В результате выходное напряжение на линиях будет составлять приблизительно 4,3 В. Таким образом, линии А и В посылают на выход сигнал Н. Третья выходная линия (нижняя горизонтальная линия) не подключается к выключателю 53 ни через один диод.
Она остается под напряжением 0 В, потому что через сопротивление 270 Ом соединена с заземленной шиной. Линия С находится под напряжением 0 В, соответствующим логическому нулю двоичной посылки. Таким образом, при замыкании выключателя 53 линия А получает логическую единицу, линия  — тоже единицу, а линия С оказывается под напряжением, соответствующим логическому нулю. Именно так в двоичном исчислении выражается цифра 3. 98 Глава 2 Если теперь еще раз посмотреть на схему, то можно увидеть, что диоды в матрице расположены в строгом порядке: при замыкании данной пары контактов получаемая на выходах комбинация сигналов дает в двоичном выражении число, соответствующее номеру выключателя.
Мы рассмотрели пример с 8 выключателями. Можно, однако, построить матрицу с гораздо большим числом выходов, а это в свою очередь означает, что в двоичные кодовые посылки можно преобразовать цифры, буквы, печатные знаки. При замыкании контактов выключателя происходит и нечто большее. Верхняя точка резистора Я1 соединяется с одним из показанных внизу диодов (Р13 — Р20) и оказывается под потенциалом +4,3 В. Положительный потенциал этой узловой точки через конденсатор емкостью 100 пФ передается на базу ключевого транзистора Т51, который быстро переходит в состояние насыщения.
На выходе транзистора появляется узкий импульс отрицательной полярности. Отпертое состояние транзистора очень кратковременное, потому что конденсатор по цепи база — эмиттер быстро заряжается и соответственно ток быстро уменьшается до нуля. Импульс, возникающий на выходе транзистора Т51, можно использовать как команду о передаче данной информации с матрицы в регистр. Приход команды на регистр означает, что данный выключатель замкнут. Теперь подключим индикаторы к трем выходам диодной матрицы.
Если замкнуть один из выключателей, то на индикаторах можно увидеть данную цифру в виде двоичного числа. Описанная схема представляет собой простейшую схему кодирования, которая преобразует десятичную информацию в двоичный код. Порядок преобразования определяется расположением диодов в матрице. 2.19. Схема кодирования на логических элементах ИЛ И В описанном эксперименте десятичная информация преобразовалась в двоичный код, Преобразование было реализовано с помощью диодной матрицы. Такую же схему преобразования можно создать на логических элементах И, которые для сигналов низкого уровня выполняют функцию ИЛИ.
Эта схема показана на рис. 2.25. Обратите внимание на то, что в линиях А и ТК каскадно включены два элемента И для получения ИС с большим числом входов. Замкнув контакты одного из выключателей 50 — 59, мы можем одну нз вертикальных линий подключить к цепи логического нуля. Таким образом, входы элементов ИЛИ, соединенные с данной вертикальной линией, получают сигнал низкого уровня Т.. Посмотрим теперь, что произойдет, если замкнуть, Логические схемы и области их применения дВ ан д От Задо БВтунбавры саирлгвг лтагдиаааг тигга д ла.
0уат кноатги атйгга 0000звауу ЯФ вд П У0 г ь Рнс. 2.25. Преобразователь десятичного нона в двоичный. а пенная структурная схема; 6 — часть схемы с микрасхемей НЕ 555 (триггерк например, пятый выключатель. Вертикальная линия к пятому выключателю соединится с шиной заземления. Это значит, что логические элементы И, обозначенные буквамн А и С, получат на входы сигнал низкого уровня Е, что в свою очередь вследствие инвертирования приведет к возникновению на их выходах сигнала высокого уровня Н. Выходы элементов В и Р остаются под низким уровнем, потому что их входы через ре- Глава 2 зисторы (1 кОм) подключены к линии высокого уровня. Остальные выключатели пока не трогаем.
Двоичная посылка на выходе получит вид 0101 — так в двоичном исчислении выражается цифра 5. Теперь замкнем выключатель 9. Под низким уровнем окажутся входы логических элементов А и О. Сигналы на входах элементов В и С сохраняют высокий уровень. Теперь на выходе схемы кодирования получаем двоичное выражение цифры 9, которое имеет вид 1001. Таким образом, используя элементы И, выполняющие функцию ИЛИ, мы закодировали цифру, получив ее в виде посылки двоичных сигналов. Две ИС И, обозначенные на рисунке ТК, управляют моиостабильным мультивибратором (МЕ 555). Они ведут себя как элементы ИЛИ в отношении сигналов низкого уровня и указывают лишь на то, что сработал данный выключатель. Наконец, при несработанном выключателе 5в сигнал низкого уровня может получить один из выходов А, В, С или В.
Но если один вход элемента И в каскаде Тй соединить с вертикальной линией выключателя 6, то при его срабатывании индикатор засветится, Выход комбинированной ИС ИЛИ, реализованной в каскаде ТК, получит сигнал низкого уровня, который инвертирует моностабильный мультивибратор. Схема выдаст импульс, который можно ввести в четырехбитный регистр.
Схема моностабильного мультнвибратора ХЕ 555 показана в нижней части рис. 2.25. Запускающий импульс подается на вывод 2 микросхемы МЕ 555 через конденсатор емкостью 1 мкФ. Этот пример показывает, как из базовых логических элементов И и ИЛИ можно получить более сложную логическую схему. В нашем случае это была схема кодирования десятичной цифры в посылку двоичного кода. 2.20. Запись двоичной информации в регистр На рис. 2.26 показана простая логическая схема, состоящая из диодной матрицы и двух регистров.
К выходам второго регистра В подключены индикаторы. Сначала с помощью диодной матрицы преобразуем одно переключение контактной пары (переведем выключатель в положение 1) в посылку двоичного кода. Для простоты ограничим десятичное число цифрой 4 (от 0 до 3). Для записи одной цифры требуется регистр, состоящий из двух триггеров (2 бит). Наши два регистра содержат именно по 2 триггера. Для подготовки триггеров к записи их необходимо перевести в состояние 0 (сброс). Для этого на регистр А подается импульс высокого уровня от переключателя 54, а на регистр  — импульс с переключателя 56.
Теперь триггеры регистров готовы к приему информации. Если затем замкнуть один из переключателей (переведем, например, пере- аоРос гг сор РУ с ддухряднии расяояожеяиедт ЙгВоВоР Рис 2.26. Диоднан матрица и два регистра (А и В) длн записи двоичноА информации.
К амхеду регистра подключены «ндккатары, пекааыеаюгдне аапнсанные цифры. !о2 Глава 2 ключатель 52 в положение 1), то диодная матрица выдаст кодовую последовательность, соответствующую цифре 2. Входы регистра А ВАР! и 5АЯ2 (селектор регистра А) получат соответственно 0 и 1. Если вводимый из матрицы сигнал имеет высокий уровень, то в зависимости от состава кодовой посылки регистры перейдут либо в состояние 1, либо сохранят состояние О. Триггеры, однако, состоят из логических элементов ИЛИ-НЕ, которые, как нам уже известно, инвертируются импульсами низкого уровня.
В момент ввода Н на выходе регистра ЯАЙ1 появится сигнал Т., так как сигнал на верхнем входе элемента И-НЕ будет низкого уровня. Таким образом, триггер йй! регистра А информацию не примет и останется в состоянии О. Сигнал на выходе ЯАК2 в момент ввода имеет низкий уровень, так как сигнал на входах 4 и 5 имеет высокий уровень. Второй триггер АК2 регистра А будет также в положешш 1. Когда сигнал ввода исчезнет (переключатель матрицы переводится в положение О), информация не пропадает — она сохраняется триггером А в виде последовательности, соответствующей цифре 2. Теперь двоичную цифру 2 можно передать с регистра А на регистр В, не разрушая содержание А. Если разомкнуть переключатель 55, то сигнал высокого уровня (.ВВ(Н) будет на регистре В.
Элементы 5ВК! и ЯВК2 полностью повторят прежние положения на выходах БАц! и ЯАЙ2, при этом нпвертируется состояние В)12 и сохраняется состояние ВИ. Мы предлагаем читателям разобрать самостоятельно этот этап работы схемы. Итак, регистр В принял информацию от переключателя 55. Набранное переключателями (кнопками) число можно прочитать на индикаторах. Чтобы вернуть оба регистра в исходное состояние, нужно замкнуть переключатели 54 и 55. (В положении 1 их оставлять не следует, так как это приведет к режиму постоянного возврата.) С помощью регистров А и В и трех триггеров можно получить 2' комбинаций, т. е. 8 цифр. С помощью четырех триггеров можно получить 2'=16 цифр.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
