Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ

ХАРЬКОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Кафедра БМЭ

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: Цифровая схемотехника

на тему: ”Преобразователи кодов”

Выполнил:

ст. гр. МНП-00-1 Прасол И.В.

Проверил: Кузьменко В.И.

Харьков 2003

РЕФЕРАТ

Целью данной курсовой работы является исследование преобразователя кодов. Который был промоделирован в пакете Electronic Work Bench.

Преобразователи кодов применяются в различных отраслях науки и техники. С помощью них можно проводить исследования в вычислительной технике, медицине, электронике и т. д.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОДОВ, МИКРОСХЕМА, КОД ГРЕЯ, ДВОИЧНЫЙ КОД, ДВОИЧНО-ДЕСЯТИЧНЫЙ КОД, КАРТЫ КАРНО, КОДОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1 Применение кода Грея

1.2 Разновидности кодов

2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ СХЕМЫ

2.1 Выбор схемы преобразователя кодов

2.2 Преобразователь прямого кода в дополнительный

3 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

4 РАСЧЕТ СХЕМЫ НА ЭВМ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ВВЕДЕНИЕ

преобразователь код грей

В наше время происходит стремительное развитие науки и техники, когда на первый план выдвигаются общечеловеческие ценности. Одной из главных забот общества должно стать здоровье человека. Одной из главных забот общества должно стать здоровье человека. Эта проблема приобрела особую актуальность в последнее время вследствие увеличившихся физических и психологических нагрузок, связанных с формированием новых экономических отношений и ухудшением экологической обстановки. Появляются новые болезни, которых человечество раньше не знало: СПИД, болезнью, связанные интенсификацией в сельском хозяйстве (применение гербицидов. нитратов); более сложные формы сердечно-сосудистых заболеваний; новые формы рака. для борьбы с этими болезнями необходим широкий комплекс различных мер, в том числе и создание новой медицинской аппаратуры, позволяющей совершить качественный скачек в диагностике и лечении заболеваний.

Современная медицинская техника весьма сложна и разнообразна. В ее состав может входить множество функциональных блоков. В этот состав входит и преобразователь кодов. Он изменяет вид кодирования информации.

Преобразователи кодов входят в состав приборов кардиологических исследований, например, электрокардиографы и электрокардтиоскопы. Входные коды поступают на блок формирования отведений, который согласует цепь пациента и осуществляет активную нейтрализацию синфазной помехи.

Также они используются в приборах для исследования гемодинамики. Показатели работы сердечно-сосудистой системы очень важны для оценки общего состояния организма и отдельных его участков. Сюда прежде всего относятся артериальное давление и частота пульса или сердечных сокращений, ударный объем сердца; скорость распространения пульсовой волны, характеризующая эластичность сосудов; скорость кровотока, позволяющая судить об образовании тромбов.

Микросхемы подгруппы преобразователей входят в основном в состав функционально полных серий 219, К224, 235, 435 и ряда других.

Микросхемы К228ПП1 и К228ПП2 используются как декодирующие преобразователи при разных по полярности питания напряжениях. Аналогично и К265ПП1 и К265ПП2. К преобразовующим микросхемам относятся диодный лист К119ПП1, управляемый делитель для системы АРУ235ПП1.

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1 Применение кода Грея

Среди независимых двоичных кодов применение находят такие, у которых переход к соседнему числу сопровождается изменениями только в одном разряде (коды с обменной единицей). Так, в технике аналого-цифрового преобразования и пересчетных устройствах широко используется код Грея, называемый также циклическим или рефлекснодвоичным кодом (таблица 1.1).

Таблица 1.1 - Таблица перевода в код Грея

Он позволяет существенно сократить время преобразования, упростить кодирующую логику, а также повысить эффективность защиты от нежелательных сбоев при переходах выходного кода. Недостатком кода Грея является то, что в нем затруднено выполнение арифметических операций и цифроаналоговое преобразование. Поэтому при необходимости кода Грея преобразование в двоичный. Переход от двоичного к коду Грея по правилу рис. 1.1.

Старшие разряды совпадают, а любой следующий разряд xk код Грея равен сумме по модулю второго соответствующегоxk и предыдущего xk-1 разрядов двоичного кода.

Рисунок 1.1 - Наглядная схема правила перехода от двоичного кода к коду Грея (а) и обратно (б)

Т.е. xk=xkxk-1. При обратном переходе старшие разряды также совпадают, но каждый следующий разряд получает в результате суммирование по модулю 2 полученного предыдущего разряда двоичного кода и соответствующего разряда кода Грея. Т.е. xk=xk-1xk. Эту процедуру можно также свести к следующему просмотру и преобразованию цифр кода Грея, начать со старшего разряда: цифра остаётся без изменения, если число предшествующих единиц четно (нуль считается четным числом) и инвертируется, если число предшествующих единиц нечетно.

1.2 Разновидности кодов

Функциональные узлы комбинационного типа характеризуются однозначным соответствием выходных сигналов допустимым комбинациям сигналов на выходе и не зависят от последовательности их смены. Для построения комбинационного функционального узла должны быть заданы всё множество кодов (слов) и соответствующий им набор выходных кодов либо система уравнений, описывающих зависимость каждого разряда выходного кода от независимых выходных переменных.

Комбинационные схемы строятся либо на основе логических элементов, либо на основе ПЗУ, в которых записывается таблица преобразованных входных слов в выходные.

Преобразователь кодов предназначен для перевода чисел из одной формы представления в другую. Например, при вводе информации в ЭВМ необходимо преобразовать десятичные числа в двоичные, а при выводе информации на индикаторы или печатное устройство - двоичные и двоично-десятичные коды в коды управления знакогенератором, светодиодными или жидкокристаллическими индикаторами панелями, механизмом печати.

Таблица 1.2

Отправным пунктом для построения кодов является таблица соответствия, в которой записывается полный набор входных и соответственный набор выходных сигналов. Если входные и выходные слова записаны двоичными символами, то синтез преобразователя кода сводится к нахождению для каждого разряда выходного слова булевой функции, устанавливается связь данного разряда с входными наборами двоичных переменных. Нахождение такой связи минимизация булевого выражения осуществляется с помощью карт Карно (диаграмма Вейча). На заключительном этапе полученная функция преобразовывается к виду удобному для реализации в заданном (выбранном) элементном базисе. В таблице 1.1 приведены наиболее распространенные в ЦСХ двоичные коды. В обозначенных 824, 7421, 5421, 2421 указан десятичный вес pi двоичной единицы xi соответствующего разряда.

2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ СХЕМЫ

2.1 Выбор схемы преобразователя кодов

Преобразователи кодов изменяют вид кодирования данных. В ЭВМ используются несколько форм представления информации. Выходные и входные устройства оперируют с привычными человеку десятичными кодами, вычисления ведутся в двоичных кодах, промежуточной формой представления чисел служит двоично-десятичный код. Используются и другие представления данных. В широком смысле слова к преобразователям кодов можно отнести многие цифровые устройства, в частности дешифраторы и шифраторы, однако по традиции эти устройства выделяют в отдельные классы.

Двоичные числа могут быть представлены в прямом, обратном или дополнительном кодах.

2.2 Преобразователь прямого кода в дополнительный

Преобразователь прямого кода в дополнительный (дополнение числа до 2n) сложно реализуется. В этом случае операция преобразования не является поразрядной, и для определения значения кода в каком-либо разряде требуется анализ значений других разрядов. Для получения дополнительного кода нужно проинвертировать вес разряда преобразуемого кода и затем прибавить к результату единицу.

Сопоставление прямого и дополнительного кодов показывает, что последний отличается от первого инвертированием старшего разряда от (n-1) до (i+1) включительно, где i-номер первого справа разряда, соединяющую единицу. Остальные разряды остаются неизменными. Например, прямого кода 10100100 дополнительным будет код 01011100. Аналитически это правило записывается в виде:

aвых i= aвх i( aвх i-1 aвх i-2 aвх 0), (2.1)

согласно чему для получения i-го разряда дополнительного кода нуж-но сложить по модулю 2 исходный код этого разряда с дизъюнкцией всех предыдущих (младших) разрядов (рис. 2.1). Знаковый разряд преобразованного кода использоваться как управляющий сигнал.

С ростом объемов запоминающих устройств стало рациональным выполнять преобразователи кодов на основе памяти (табличным методом). Типовые микросхемы (К155ПР6), (К155ПР7) построенных на ПЗУ емкостью 256 бит.

Для преобразователей большей разрядности собираются схемы с каскадированием рассмотрим шестиразрядных преобразователей.

Рисунок 2.1- Схема преобразователя прямого кода в дополнительный

Схемы для преобразования двух или 3 двоично-десятичного кода (рис. 2.2 а, б) содержат соответственно 2 и 6 микросхем ПЗУ и имеют логическую глубину 2 и 5. условное обозначение преобразователей кодов показано на рис. 3.2 а.

а) б)

Рисунок 2.2 - Условное обозначение преобразователя кодов (а) и схема преобразователя двух (б) тетрад двоично-десятичного кода

Покажем правильность функционирования схемы на рис. 2.2, б. Анализ работы требует знания таблицы её функционирования.

Здесь приведена лишь часть таблицы шестиразрядного преобразователя , однако при необходимости легко получить любую строку этой таблицы, по следующей закономерности: в пяти строках таблицы строки совпадают со входами; в пяти следующих строках выходное слово есть входное, из которого вычитается 3; в пяти следующих для получения выходного слова нужно вычесть из входного 6; и, наконец, в пяти последних строках выход равняется входу за вычетом 9.

Возьмём для примера число 55, которое в двоично-десятичном коде выражается словами рис. 2.3, показаны сигналы, появляющиеся на выходах и входах шестиразрядных преобразователей при подаче на схему двоично-десятичного кода числа 55, свидетельствующие о правильности функционирования схемы.

Таблица 2.1

Рисунок 2.3 - Пример преобразования конкретного кода

С помощью каскадирования строятся и схемы большей разрядности. При этом для преобразователя шести тетрад, например, требуется 28 микросхем, а логическая глубина схемы равна 13.

3 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

Код Грея образован последовательностью двоичных чисел, в которых два любых соединенных числа (первое и последнее число также считаются соседними) отличаются только одним разрядом.

Пусть необходимое построение преобразователя двоичного кода 421 в трехразрядный код Грея. Запишем таблицу соответствия (таблица 3.1).

Таблица 3.1 - Таблица соответствия

Каждый разряд yi получаем на выходе кода является независимой функцией выходных наборов x2x1x0 которые необходимо найти и мини-мизировать. Для этого воспользуемся картами Карно, записав в клетки карты значения yi для каждого из наборов:

Соответствующие выражения (3.1) - (3.3) можно получить различные варианты преобразователей (рис. 3.1, а, б, в).

Таблица 3.2

, (3.1)

Таблица 3.3

, (3.2)

Таблица 3.4

(3.3)

а) б)

в)

Рисунок 3.1- Варианты схем преобразователя

Выбор наилучшего варианта реализации производит разработчик, руководствуясь техническими соображениями.

Аналогично используя ту же таблицу можно выполнить обратное преобразование кода Грея в код 421.

Таблица 3.5

, (3.4)

Таблица 3.6

, (3.5)

Таблица 3.7

(3.6)

На рис. 3.2 показан один из возможных вариантов преобразования кода Грея в двоичный код 421.

Рисунок 3.2 - Преобразователь кода Грея в код 421

4 РАСЧЕТ СХЕМЫ НА ЭВМ

При помощи современных САПР была проведена проверка правильности функционирования схемы на ЭВМ, используя Electronics Workbench.

Рисунок 4.1 - Схема преобразователя кодов

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовой работе был рассмотрен преобразователь кодов, приведены его схемы, а также промоделирована работа в программе Electronic Work Bench. Были приведены таблицы истинности для этих схем.

Передача информации выполняется с помощью кодов, которых несколько видов. Была приведена таблица соответствия этих кодов и наборов их выходных и входных сигналов.

Среди независимых двоичных кодов применение находят такие, у которых переход к соседнему числу сопровождается изменением только в одном разряде (коды с обменной единицей). Это широко распространенный код Грея. Он позволяет существенно сократить время преобразования, упростить кодирующую логику, а также повысить эффективность защиты от нежелательных сбоев при переходах выходного кода.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

1. Зубчук В.И. Справочник по цифровой схемотехнике. - М.:Высш.шк., 1979. - 425 с.

2. Угрюмов Е.П. Проектирование элементов и узлов ЭВМ. - М.:Наука, 1981. - 380 с.

3. Батушев О.Н., Виниаминов Е.В. Микросхемы и их применение. - Мн.:Беларусь, 1996 с.

4. Изделия электронной техники. ЛебедевО.Н. и др.- М.: Высш.шк., 1978, 267 с.

5. Цифровые интегральные микросхемы: Справочник/М.И. Богданович, И.Н. Грель, С.А. Дубина и др.- Минск: Беларусь, Полымя. 1996.- 605 с.

6. Остроухов В.Д. Конспект лекций по курсу «Теория, расчет и проектироване биотехнических аппаратов и систем» - Харьков ХИРЭ 1993. - 132с.

Размещено на Allbest.ru