Тема 3.2. Перетворювачі кодів Перетворювачі кодів, робота, призначення

Перетворювачами кодів називаються дискретні пристрої, які здійснюють перетворення слів вхідного алфавіту {х₁, x₂,…х_n}, у слова вихідного алфавіту {y₁, y₂, …,y_m}. У загальному випадку перетворювачі кодів мають n входів і m виходів. Обмеження на співвідношення величин n і m не накладаються. Відповідно до введеного визначення до перетворювачів кодів може бути віднесено багато дискретних пристроїв, які здійснюють перетворення одних простих кодів у інші, простих кодів - у керуючі і навпаки.

Однак на практиці під перетворювачами кодів розуміється більш вузький клас пристроїв комбінаційного типу, до яких відносяться пристрої, що перетворюють один конкретний код в інший (наприклад, двійково-десятковий у циклічний тощо). До таких перетворювачів кодів належать дешифратори і шифратори.

Галузь застосування перетворювачів кодів дуже широка, наприклад, в автоматизованих системах керування, системах зв'язку та обчислювальній техніці. Необхідність у перетворювачах кодів пояснюється тим, що при розробці різних дискретних пристроїв, призначених для спільної роботи, складно забезпечити потрібну надійність, швидкодію та інші технічні характеристики, обмежуючись лише одним способом кодування інформації.

Наведемо такий приклад. Структура арифметичного пристрою ЕОМ, якщо його будувати в припущенні, що всі арифметичні операції над двійковими кодами будуть виконуватися за звичайними правилами, виходить досить складною. її можна значно спростити, якщо звести всі арифметичні операції до операцій додавання, скориставшись зворотними і додатковими кодами двійкових чисел. Звідси виникає практична потреба у перетворювачах звичайного (прямого) двійкового коду у зворотний і додатковий коди.

Класифікація перетворювачів кодів (рис. 1) може бути здійснена за призначенням, принципом дії, принципом побудови. За призначенням розрізняють перетворювачі прямого коду у зворотний, двійкового - в двійково-десятковий, двійкового - в код семисегментного індикатора та багато інших. За принципом дії можуть бути виділені дві групи перетворювачів кодів: керовані (синхронні) та некеровані (асинхронні).

Рис. 1.

Важливою ознакою класифікації є принцип побудови перетворювачів кодів, згідно з яким їх можна поділити на чотири групи.

До першої групи відносяться перетворювачі кодів, що синтезуються як звичайні комбінаційні схеми на логічних елементах І, АБО, І-НЕ, АБО-НЕ та ін.

Другу і третю групу складають перетворювачі кодів, побудовані за блоковими схемами: дешифратор - шифратор, дешифратор - матриця запам'ятовуючого пристрою.

Четверту групу утворюють перетворювачі кодів, які реалізуються на основі програмованих логічних матриць. На рис.2 зображено умовні графічні позначення перетворювачів кодів.

У загальному вигляді в основному полі прямокутника міститься позначення Х/У (рис. 2, а). Букви X, У можуть бути замінені позначеннями інформації, присутньої відповідно на входах і виходах. Наприклад, на рис. 2,б зображено перетворювач двійкового коду в десятковий (В - від англ. binary - двійковий, DEC - від англ. decimal - десятковий), а на рис. 2,в. Перетворювач коду Грея у двійковий код.

Рис. 2.

Побудова перетворювачів кодів здійснюється відповідно до загальної методики синтезу комбінаційних дискретних пристроїв, яка включає три основних етапи:

1. Одержання таблиці відповідності, яка реалізується перетворювачем кодів.

2. Одержання і перетворення (мінімізація) логічних функцій, що описують синтезований перетворювач кодів.

3. Синтез функціональної та принципової електричних схем.

Реалізація другого і третього етапів синтезу перетворювачів кодів істотно залежить від вибраного принципу побудови і заданої елементної бази. Розглянемо декілька прикладів побудови різних перетворювачів кодів.

Приклад 1. Побудувати схему асинхронного перетворювача двійкового коду 8421 у код 2421 на інтегральних логічних елементах КР1533ЛРЗ, КР1533ЛН1.

Код 2421 використовується при побудові обчислювальних пристроїв, які обробляють інформацію у двійково-десятковій системі числення. Кожні чотири розряди цього коду служать для відображення одного десяткового розряду згідно з табл. 1, де х₄, х₃, х₂, х₁ - розряди двійкового коду з вагою 8421, а у₄, у₃, у₂, у₁ - розряди двійкового коду з вагою 2421.

Аналіз табл.1 показує, що синтезована схема перетворювача являє собою дискретний пристрій з чотирма входами і виходами. Значення виходів пристрою визначені тільки на 10 наборах з 16, решта (6 наборів) можуть бути віднесені до умовних, тому що вони не зустрічаються при роботі пристрою. Синтезована схема перетворювача описується системою логічних функцій.

Таблиця 1.

Після розв’язання задачі мінімізації одержимо такі типові ДНФ функції: На рис.3 наведено функціональну схему синтезованого перетворювача, який містить 3 елементи І- АБО - НЕ (3 корпуси) КР1533ЛР11 і 6 елементів НЕ (1 корпус) КР1533ЛН1.

Рис. 3.