- Osnovni princip kodera:
- Izgradnja enkodera pomoću kombiniranih logičkih dizajna
- Davači 8: 3:
- Nedostaci normalnih kodera:
- Prioritetni koder:
Davači, kao što naziv govori, veći bit informacija kodira u manju vrijednost bita. Mnogo je vrsta enkodera na temelju broja ulaza i izlaza i na temelju toga kako djeluje. Ali svaki koder ima jedno osnovno pravilo, broj izlaznih linija na koderu uvijek će biti manji od broja ulaznih redaka. U ovom ćemo članku saznati više o enkoderima, što je enkoder, kako i zašto se koriste u digitalnim krugovima.
Osnovni princip kodera:
Zamislimo da je koder crni okvir kao što je prikazano ispod koji čarobno smanjuje broj ulaznih linija s 4 na samo 2 izlazne linije, ali i dalje pruža iste informacije bez ikakvog gubitka podataka.
Prvo odredimo kako bi se zvao ovaj koder. Ima četiri ulaza i dva izlaza, tako da će naziv ovog kodera biti 4: 2 kodera. Ako koder ima " n " broj izlaznih linija, tada će broj ulaznih linija biti 2 n, u našem slučaju broj izlaznih linija je dva (n = 2), stoga bi broj ulaznih linija trebao biti (2 2 = 4) četiri što je upravo slučaj. Četiri ulazne iglice označene su od I0 do I3, a dvije izlazne iglice od O0 do O1
Pa kako enkoder pretvara četiri signala u dva, to se može razumjeti bacanjem pogleda na donju tablicu istine. Također je važno znati da obični koder poput ovog prikazanog ovdje ima pravilo da u datom trenutku samo jedan ulazni pin mora biti visok, tako da će u sljedećoj tablici istina biti visok samo jedan ulaz.
Svi mogući uvjeti ulaznog izlaza prikazani su u gornjoj tablici istine. Na primjer, kada je samo O1 visok (1), a svi ostali ulazi su niski (0), tada će oba izlazna pina biti niska (0). Slično tome, za svaki slučaj izlazne igle također će promijeniti svoj status. Korištenjem ovog statusa izlaznih bitova korisnik će se moći vratiti do onog ulaznog signala koji bi bio dat koderu.
Dobro, što je neobično u pretvaranju 4 retka u 2 retka, zašto nam je uopće potreban?
U svrhu razumijevanja objasnili smo davač 4: 2, ali postoje i drugi koderi koji mogu uzeti veći broj ulaza i pretvoriti ih u manji broj izlaza poput kodera 8: 3, kodera 16: 4 itd. Ove vrste kodera vrlo su korisni kada moramo smanjiti broj pinova koji se koriste na MCU / MPU ili smanjiti broj žica za prijenos signala u PLC-u i drugim sustavima s nizom prekidača ili LED-a. Također se koristi za učinkovit prijenos podataka korištenjem manjih žica. U nekim bismo programima mogli imati situaciju da više od jednog ulaza može biti visoko (1), u tom ćemo slučaju nazvati prioritetni koder o čemu ćemo dalje razgovarati u ovom članku.
Izgradnja enkodera pomoću kombiniranih logičkih dizajna
Sad kad znamo kako enkoder radi i gdje se koristi. Naučimo kako ga izraditi pomoću jednostavnih logičkih vrata. Iako su enkoderi poput 8: 3 dostupni kao uredni IC-paketi s jednim paketom poput SN74LS148, važno je znati kako su izrađeni kako bismo mogli izraditi prilagođene kodere za naše projekte na temelju tražene tablice istine.
Logički izraz:
Prvo u dizajniranju uređaja s kombinacijskom logikom pronalazak je logički izraz za tablicu istine. Vrlo je jednostavno i lako se može utvrditi samo gledanjem tablice istine. Ista tablica istine koju smo vidjeli ranije data je u nastavku s nekoliko ilustracija kako biste bolje razumjeli.
Broj izraza bit će jednak broju izlaznih linija, ovdje imamo dva izlaza i stoga imamo dva izraza. Za prvi izlaz O0, samo provjerite u kojem je stanju visok (1) i pronađite odgovarajući broj ulaznog pina koji također ostaje visok (1). Slično za sve visoke vrijednosti O0, zabilježite koji je ulazni broj pina velik i dodajte igle. Ulazni pinovi koji odgovaraju izlaznom pinu O0 gore su označeni crvenom bojom, a za O1 plavom bojom. Tako će Izraz za O0 i O1 biti
O 1 = I 3 + I 2 O 0 = I 3 + I 1
Kružni dijagram 4: 2:
Jednom kad dobijemo logički izraz, jednostavno ga moramo nacrtati u obliku Gatesa. Ovdje ćemo, budući da imamo operaciju zbrajanja (+), za izradu naših krugova koristiti OR vrata. Također možete pojednostaviti ili izmijeniti logički izraz prema svojim potrebama. Shema sklopa za gornji izraz prikazana je u nastavku
Krug se lako može izraditi pomoću IC IC-a 7432 OR. Izgradio sam svoj krug kodera preko ploče kako je prikazano dolje
Četiri ulazne linije (I0, I1, I2 i I3) pružaju četiri tipke, kada se pritisne tipka, povezuje + 5V na pin čineći ga logičnim 1, a kada gumb nije pritisnut, pin se drži na zemlji kroz otpornik za spuštanje od 10 k kako bi logika postala nula. Izlazi (O0 i O1) predstavljeni su pomoću para crvenih LED-a. Ako LED svijetli, to znači da je izlazna logika 1, a ako su isključeni, to znači da je izlazna logika 0. Kompletan rad kruga kodera prikazan je u video ispod
Kao što vidite kada se pritisne prva tipka, ulaz I0 je postavljen visok i stoga oba izlaza ostaju niska. Kada se pritisne druga tipka, ulaz I1 se uključuje i tako jedna LED lampica ide visoko, što znači da je O0 visoka. Konačno, kada se pritisne četvrta tipka, ulaz I3 se podiže visoko i tako se i LED dioda povisuje. Ovo je vrlo jednostavan sklop, stoga smo ga lako izgradili na ploči, ali za praktične kodere sklop će postati malo složeniji. Međutim, koderi su dostupni i kao IC paketi koje možete kupiti ako to odgovara vašem projektu.
Davači 8: 3:
Rad i upotreba kodera 8: 3 također je sličan koderu 4: 2, osim broja ulaznih i izlaznih pinova. Davač 8: 3 naziva se i oktalnim prema binarnom koderu, blok dijagram davača 8: 3 prikazan je ispod
Ovdje koder ima 8 ulaza i 3 izlaza, opet samo jedan ulaz treba biti visok (1) u bilo kojem trenutku. Budući da postoji 8 ulaza, naziva se oktalni ulaz, a budući da postoje tri izlaza, naziva se i binarni izlaz. Tablica istinitosti kodera prikazana je u nastavku.
Tabela istine kodera 8: 3:
Logički izraz:
Budući da imamo te izlaze, imat ćemo tri izraza kao što je prikazano u nastavku
O 2 = I 7 + I 6 + I 5 + I 4 O 1 = I 7 + I 6 + I 3 + I 2 O 0 = I 7 + I 5 + I 3 + I 1
Kružni dijagram davača 8: 3:
Jednom kad se dobije logički izraz, kao i uvijek možemo izraditi dijagram sklopa koristeći OR vrata kao što je prikazano dolje.
Krug koristi IC s 4 ulaza ILI vrata, a možete i pojednostavniti logički izraz da biste koristili druge normalne IC ulaza s 2 ulaza.
Nedostaci normalnih kodera:
Ove vrste kodera imaju sljedeće glavne nedostatke
- Kada nijedan ulaz nije visok, izlaz će biti jednak nuli, ali to se također kosi s time da je prvi bit visok (MSB). Stoga uvijek treba paziti da barem bilo koji bit uvijek ostane UKLJUČEN
- Kada je više od jednog ulaza visoko, izlaz će biti sažet i može dati rezultat za bilo koji od ulaza što dovodi do zabune.
Da bismo prevladali ove poteškoće, koristimo drugu vrstu kodera nazvanu Priority Encoder koja koristi dodatni izlaz da bi utvrdio je li izlaz valjan i kada je više od jednog ulaza pomoć visoko, uzima se u obzir onaj koji ide visoko od LSD-a dok se ignorirajući ostale ulaze.
Prioritetni koder:
Analizirajmo prioritetni koder 4: 2 kao primjer kako bismo shvatili po čemu se razlikuje od uobičajenog kodera i može prevladati gore spomenuta dva nedostatka. Blok dijagram prioritetnog kodera 4: 2 prikazan je u nastavku
Prioritetni koder 4: 2 također ima 4 ulaza i 2 izlaza, ali mi ćemo dodati još jedan izlaz zvan V koji označava važeći bit. Ovaj valjani bit provjerit će jesu li sva četiri ulazna pina niska (0) ako su niska bit će se također učiniti niskim navodeći da izlaz nije valjan, tako da možemo prevladati prvi gore spomenuti nedostatak.
Tablica istine prioritetnog kodera 4: 2
Sljedeći se nedostatak može izbjeći davanjem prioriteta MSB bitovima, koder će provjeriti od MSB-a i nakon što pronađe prvi bit toliko visok (1) generirat će izlaz u skladu s tim. Stoga nije važno jesu li ostale igle visoke ili niske. Stoga su u donjoj tablici istine jednom kad se dosegne 1, vrijednosti bez obzira prikazane "X".
Logički izraz:
Sada moramo izvesti tri Izraza koji su za O0, O1 i V. Budući da tablica istine ne brine stavke, moramo za to izvesti Booleov izraz za korištenje metode K-map. Nećemo govoriti o načinu rješavanja K-mapama jer to nije obuhvaćeno ovim člankom. Ali karta je prikazana u nastavku kako biste se mogli sami miješati i učiti.
Na gornjim kartama lijeva je za O1, a desna za O0. Izlazne crte spominju y, a ulazne crte x. Dakle, uređujući jednadžbu u skladu s tim, dobit ćemo sljedeće.
O 1 = I 3 + I 2 O 0 = I 2 I 1 '+ I 3
Slično tome, za valjani bit "V" logički izraz može se dati kao
V = I 3 + I 2 + I 1 + I 0
Kružni dijagram:
Dijagram sklopa za ovaj projekt može se graditi pomoću logičkih izraza.
Krug se može graditi pomoću osnovnih vrata NOT, AND i OR. Ovdje se bitovi O0 i O1 smatraju izlazima, dok se bit V koristi za provjeru valjanosti izlaza. Samo ako je bit V visok, izlaz će se uzeti u obzir ako je vrijednost V niska (0), izlaz treba zanemariti, jer podrazumijeva da su svi ulazni pinovi nula.