CIT Kombinační obvody Díl V

Číslicová technika Téma: Kombinační obvody (5) Předmět: CIT Ročník: 2 Autor: Juránek Leoš Ing. Škola: SŠE Frenštát p.R. Počet: 25 snímků Verze: 1.2008

Obsah „Kombinační obvody“ Nová kapitola Syntéza kombinačních obvodů Kombinační obvod Dekodér, kodér Multiplexer Demultiplexor Komparátor Sčítačka Hlídání a generování parity

 Pojmy k zapamatování Kombinační obvod, dekodér (binární kód - 7 segmentů , 1 z N) , kodér, multiplexer, demultiplexer, sčítačka, komparátor, generátor parity.

Syntéza kombinačních obvodů Slovní zadání Definování vstupních a výstupních logických proměnných Popis logických funkcí pomocí pravdivostní tabulky. Minimalizace logické funkce. Obvodová realizace pomocí elektronických nebo reléových obvodů. 5 Next: Problémový příklad

Signalizace výšky hladiny Problémový příklad Signalizace výšky hladiny Výška hladiny je snímána třemi senzory SH – horní senzor SP – prostřední senzor SD – dolní senzor Senzor dává log 1 pokud je zaplaven vodou. 6 Next: Funkce Y1

Signalizace výšky hladiny Problémový příklad Y1=1 V nádrži poklesla voda pod dolní senzor, horní a prostřední indikuje stav bez vody. SH SP SD 7 Next: Funkce Y4

Všechny tři senzory indikují vodu. Signalizace výšky hladiny Problémový příklad Y4=1 Všechny tři senzory indikují vodu. SH SP SD 8 Next: Funkce Y2

Hladina je mezi dolním a prostředním senzorem. Signalizace výšky hladiny Problémový příklad Y2=1 Hladina je mezi dolním a prostředním senzorem. SH SP SD 9 Next: Funkce Y3

Hladina je mezi prostředním a horním senzorem. Signalizace výšky hladiny Problémový příklad Y3=1 Hladina je mezi prostředním a horním senzorem. SH SP SD 10 Next: Funkce Ye

Horní senzor indikuje vodu a senzory níže položené nikoliv nebo Signalizace výšky hladiny Problémový příklad Ye=1 Horní senzor indikuje vodu a senzory níže položené nikoliv nebo prostřední senzor indikuje vodu spodní nikoliv nebo horní senzor a spodní senzor indikuje vodu prostřední nikoliv. ... 11 Next: Black box

Next: Pravdivostní tabulka Signalizace výšky hladiny Problémový příklad Úkol: nalezněte zapojení černé skříňky SH Černá skříňka ? Plná Y4 SP Skoro plná Y3 SD Skoro prázdná Y2 Prázdná Y1 Chyba Ye 12 Next: Pravdivostní tabulka

Next: Karnaughovy mapy Signalizace výšky hladiny Problémový příklad Pravdivostní tabulka Vstup SH SP SD 1 Y1 1 Y2 1 Y3 1 Y3 1 Ye 1 13 Next: Karnaughovy mapy

Next: Minimalizované funkce Signalizace výšky hladiny Problémový příklad Karnaughovy mapy 14 Next: Minimalizované funkce

1 Y1 SP SD SH Karnaughova mapa Signalizace výšky hladiny Problémový příklad Y1 SP SD 1 SH Karnaughova mapa 15 Next: K-mapa 3 proměnné

1 Y2 SP SD SH Signalizace výšky hladiny Problémový příklad 16 1 SH 16 Next: K-mapa 3 proměnné

1 Y3 SP SD SH Signalizace výšky hladiny Problémový příklad 17 1 SH 17 Next: K-mapa 3 proměnné

1 Y4 SP SD SH Signalizace výšky hladiny Problémový příklad 18 1 SH 18 Next: K-mapa 3 proměnné

1 Ye SP SD SH Signalizace výšky hladiny Problémový příklad 19 1 SH 19 Next: K-mapa 3 proměnné

Minimalizované funkce Signalizace výšky hladiny Problémový příklad Minimalizované funkce 20 Next: Výrok

Signalizace výšky hladiny Problémový příklad 21 Next: Výrok

Next: Kombinační obvod Nová kapitola Kombinační obvody 22 Next: Kombinační obvod

Next: Typy kombinačních obvodů Kombinační obvod Okamžitá hodnota výstupních proměnných je dána pouze okamžitou hodnotou vstupních proměnných. Next: Typy kombinačních obvodů

Typy kombinačních obvodů Dekodér a kodér (kódování a dekódování) Multiplexor a demultiplexor (přepínač) Sčítačka (provádí aritmetické operace) Generátor parity (vypočítává paritní bit) 24 Next: Dekodér, kodér

Dekodér Dekodér je logický obvod, který v závislosti na kombinaci vstupních proměnných, generuje na výstupech kód. 25 Next: Dekodér, kodér

převádí dvojkové číslo na jiné dvojkové číslo. Dekodér Binární dekodér převádí dvojkové číslo na jiné dvojkové číslo. Dekodér 1 z N převádí dvojkové číslo na kód 1 z N BCD dekodér převádí dvojkové číslo na BCD. Dekodér pro segmentové displeje 26 Next: Dekodér, kodér

Dekodér 1 z 4 Kód 1 z N znamená, že v každém stavu má pouze jeden výstup hodnotu 1 Vstup Výstup B A EN Y0 Y1 Y2 Y3 x 1 27 Next: Dekodér, kodér

Vstup A,B Výstup Y0,Y1,Y2,Y3 Povolovací vstup EN Decoder A B Y0 Y1 Y2 Dekodér 1 z 4 Decoder A B Y0 Y1 Y2 Y3 EN Vstup A,B Výstup Y0,Y1,Y2,Y3 Povolovací vstup EN 28 Next: Dekodér, kodér

Dekodér z BCD do 7-seg.displej Segment svítí je-li na výstupů log 0, displej je se společnou anodou a b c d e f g 29 Next: Dekodér, kodér

1 a b c d e f g Vstup Výstup D C B A a b c d e f g Dekodér z BCD do 7-seg.displej Vstup Výstup D C B A a b c d e f g 1 a b c d e f g

Vstup A,B Výstup Y0,Y1,Y2,Y3 Povolovací vstup EN Decoder A B Y0 Y1 Y2 Dekodér 1 z 4 Decoder A B Y0 Y1 Y2 Y3 EN Vstup A,B Výstup Y0,Y1,Y2,Y3 Povolovací vstup EN 31 Next: Kodér

Kodér Kodér převádí kód 1 z N na binární kód Příkladem kódování je zapojení klávesnice Vstup Výstup A B C D EO Y1 Y0 1 Ostatní 32 Next:Kóder

Vstup A,B,C,D Výstup Y0,Y1 Stav výstupu EO Encoder A B C D Y0 Y1 EO 33 Kodér Encoder A B C D Y0 Y1 EO Vstup A,B,C,D Výstup Y0,Y1 Stav výstupu EO 33 Next: Dekodér, kodér

Multiplexor Mutliplexor je obvod, který v závislosti na adrese, přepojuje datové vstupy na jeden výstup. 34 Next: Dekodér, kodér

Next: Pravdivostní tabulka Multiplexor Vstup D0,D1,D2,D3 Adresa A0,A1 Povolovací vstup E Výstup Y 35 Next: Pravdivostní tabulka

Next: Jiné typy multiplexerů Multiplexor Pravdivostní tabulka Vstup E A1 A0 D0 D1 D2 D3 1 X Výstup Y 1 36 Next: Jiné typy multiplexerů

37 Typ Logická funkce N A D 74150 1x16 vstupů 1 4 16 74151 1x8 vstupů Multiplexor Typ Logická funkce N A D 74150 1x16 vstupů 1 4 16 74151 1x8 vstupů 3 8 74153 2x4 vstupy 2 74157 4x2 vstupy 37 Next: Demultiplexor

Demultiplexor Demultiplexor je obvod, který v závislosti na adrese , přepojuje jeden datový vstup na více výstupů 38 Next: Funkční schéma

Next: Pravdivostní tabulka Demultiplexor Vstup D0 Adresa A0,A1 Povolovací vstup E Výstupy Y0,Y1,Y2,Y3 39 Next: Pravdivostní tabulka

Pravdivostní tabulka 1 X 1 Vstup E A1 A0 D0 Výstup Y0 Y1 Y2 Y3 Demultiplexor Pravdivostní tabulka Vstup E A1 A0 D0 1 X Výstup Y0 Y1 Y2 Y3 1

41 Typ Logická funkce N A D 74138 Dekóder 1 z 8 vstupů 1 3 8 74139 Demultiplexor Typ Logická funkce N A D 74138 Dekóder 1 z 8 vstupů 1 3 8 74139 Dekóder 2 x 1 z 4 vstupů 2 4 74154 Dekóder 1 z 16 vstupů 16 41

Sčítačka Sčítačka je obvod, který provádí sčítání dvou binárních čísel 42

Sčítačka 43

Sčítačka Sčítáme jednotlivé bity čísla a zároveň přičítáme přenosy z nižších řádů. 0. řád součtu = 0. řád sčítance 1 + 0. řád sčítance 2 1. řád součtu = 1. řád sčítance 1 +1. řád sčítance 2 + přenos z 0. řádu 44

Sčítačka se skládá z poloviční sčítačky a z několika úplných sčítaček 45

Sčítačka 46

1 Poloviční sčítačka má jen dva vstupy - A0 a B0 A0 B0 S0 C0 Vstup součet přenos 1 47

má tři vstupy - An a Bn a Cn Sčítačka Úplná sčítačka má tři vstupy - An a Bn a Cn Vstup Výstup Cn An Bn Sn+1 vstup součet přenos 1 48

Komparátor Komparátor je obvod, který porovnává dvě binární čísla Vstup Výstup A B Y 1 Porovnání realizuje logická funkce Exklusive OR

Komparátor Jednotlivé bity se porovnají obvodem EXCLUSIVE OR. Výstupy vyhodnotíme vícevstupým obvodem NAND

Komparátor

Komparátor Vstupy Výstupy A1 A0 B1 B0 f1 f2 f3 1

Generátor parity Paritním bitem se kontroluje správnost přenesených dat Lichá parita (odd) je doplnění do lichého počtu jedniček Sudá parita (even) je doplnění do sudého počtu jedniček A B ODD 1 A B EVEN 1

Kontrola parity Po přijetí dat se vygeneruje paritní bit Paritní bit vygenerovaný se porovná obvodem ekvivalence s přijatým paritním bitem

? Vytvořte generátor liché parity pro čtyřbitové číslo A0 LP A1 A2 A3 Generátor parity Vytvořte generátor liché parity pro čtyřbitové číslo A0 A1 LP ? A2 A3

Generátor parity Vstup 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 N A3 A1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 LP 1

Konec

Chod tří ventilátorů Chod ventilátorů je snímán třemi senzory Řešené příklady Chod tří ventilátorů Chod ventilátorů je snímán třemi senzory V1 – ventilátor V1 V2 – ventilátor V2 V3 – ventilátor V3 Senzor dává log 1 pokud je ventilátor spuštěn. 59 Next: Funkce Y1

Je-li v chodu právě jeden (libovolný) ventilátor ze tří. Y2=1 Chod tří ventilátorů Řešený příklad Y1=1 Je-li v chodu právě jeden (libovolný) ventilátor ze tří. Y2=1 Jsou-li právě dva libovolné ventilátory v chodu. Y3=1 Jsou-li v chodu nejméně dva ventilátory. Y4=1 Jsou-li v chodu všechny tři ventilátory. 60 Next: Funkce Y4

Next: Karnaughovy mapy Chod tří ventilátorů Řešený příklad Pravdivostní tabulka Vstup V3 V2 V1 1 Y1 1 Y2 1 Y3 1 Y3 1 61 Next: Karnaughovy mapy

1 Y1 V2 V1 V3 Chod tří ventilátorů Řešený příklad 62 1 V3 62 Next: K-mapa 3 proměnné

1 Y2 V2 V1 V3 Chod tří ventilátorů Řešený příklad 63 1 V3 63 Next: K-mapa 3 proměnné

1 Y3 V2 V1 V3 Chod tří ventilátorů Řešený příklad 64 1 V3 64 Next: K-mapa 3 proměnné

1 Y4 V2 V1 V3 Chod tří ventilátorů Řešený příklad 65 1 V3 65 Next: K-mapa 3 proměnné

Minimalizované funkce Chod tří ventilátorů Řešený příklad Minimalizované funkce 66 Next: Výrok