Бинарни енкодери

Кодери, како и само име говори, већи бит информација кодирају у мању вредност бита. Постоји много врста енкодера на основу броја улаза и излаза и на основу тога како функционише. Али сваки кодер има једно основно правило, број излазних линија на кодеру увек ће бити мањи од броја улазних линија. У овом чланку сазнаћемо више о енкодерима, шта је енкодер, како и зашто се користе у дигиталним круговима.

Основни принцип кодера:

Замислимо да је енкодер црни оквир као што је приказано испод који магично смањује број улазних линија са 4 на само 2 излазне линије, али и даље пружа исте информације без икаквог губитка података.

Прво одредимо како ће бити име овог кодера. Има четири улаза и два излаза, па ће име овог кодера бити 4: 2 кодера. Ако кодер има „ н “ број излазних линија, тада ће број улазних линија бити 2 ­_­ ^н, у нашем случају број излазних линија је два (н = 2), стога би број улазних линија требао бити (2 ² = 4) четири што је тачно случај. Четири улазна пина су означена од И0 до И3, а два излазна пина од О0 до О1

Па како енкодер претвара четири сигнала у два, то се може разумети бацањем погледа у доњу табелу истине. Такође је важно знати да обични кодер попут овог приказаног овде има правило да у датом тренутку само један улазни пин треба бити висок, тако да ће у следећој табели истине бити висок само један улаз.

Сви могући услови улазног излаза приказани су у горњој табели истине. На пример, када је само О1 висок (1), а сви остали улази су ниски (0), тада ће оба излазна пина бити ниска (0). Слично томе, за сваки случај излазни пинови ће такође променити свој статус. Коришћењем овог статуса излазних битова корисник ће моћи да се врати до оног улазног сигнала који би био дат кодеру.

Добро, шта је фенси о претварању 4 линије у 2 линије, зашто нам је то уопште потребно?

У сврху разумевања објаснили смо давач 4: 2, али постоје и други кодери који могу узети већи број улаза и претворити их у мањи број излаза попут кодера 8: 3, кодера 16: 4 итд. кодера су врло корисни када морамо да смањимо број пинова који се користе на МЦУ / МПУ или да смањимо број жица за пренос сигнала у ПЛЦ-у и другим системима где постоји низ прекидача или ЛЕД-а. Такође се користи за ефикасан пренос података коришћењем мањих жица. У неким апликацијама бисмо могли имати ситуацију да више од једног улаза може бити високо (1), у том случају ћемо користити нешто што се зове Приоритетни кодер о чему ћемо даље разговарати у овом чланку.

Изградња енкодера помоћу комбинационих логичких дизајна

Сада када знамо како енкодер ради и где се користи. Научимо како да га направимо користећи једноставне логичке капије. Иако су енкодери попут 8: 3 доступни као уредни ИЦ-пакети као СН74ЛС148, важно је знати како су направљени како бисмо могли да направимо прилагођене кодере за наше пројекте на основу тражене табеле истинитости.

Логички израз:

Прво у дизајнирању уређаја комбинационе логике је проналазак логичког израза за табелу истине. То је врло лако и лако се може утврдити само гледањем табеле истине. Иста табела истине коју смо раније видели дата је у наставку са неким илустрацијама како бисте боље разумели.

Број израза биће једнак броју излазних линија, овде имамо два излаза и отуда имамо два израза. За први излаз О0, само проверите у ком је стању висок (1) и пронађите одговарајући број улазног пина који такође остаје висок (1). Слично томе, за све високе вредности О0 забележите који је улазни број пина висок и додајте пинове. Улазни пинови који одговарају излазном пину О0 су горе означени црвеном бојом, а за О1 плавом бојом. Тако ће израз за О0 и О1 бити

О ₁ = И ₃ + И ₂ О ₀ = И ₃ + И ₁

Кружни дијаграм 4: 2 кодера:

Једном када добијемо Булов израз, само га морамо нацртати у облику Гатеса. Овде, пошто имамо операцију сабирања (+), користићемо ИЛИ капије за конструкцију наших кола. Такође можете поједноставити или изменити логички израз у складу са својим потребама. Шема кола за горњи израз је приказана доле

Коло се лако може изградити помоћу ИЦ 7432 ОР гате. Направио сам свој круг кодера преко плоче, као што је приказано доле

Четири улазне линије (И0, И1, И2 и И3) пружају четири тастера, када се притисне дугме повезује + 5В са иглом што га чини логиком 1, а када се дугме не притисне, пин се држи на земљи кроз 10к отпорни отпор како би логика постала нула. Излази (О0 и О1) су представљени помоћу пара црвених ЛЕД. Ако ЛЕД свијетли, онда то значи да је излазна логика 1, а ако су искључени, то значи да је излазна логика 0. Комплетан рад круга енкодера приказан је на видео снимку испод

Као што видите када се притисне прво дугме, улаз И0 је постављен висок и стога оба излаза остају ниска. Када се притисне друго дугме, улаз И1 се укључује и тако једна ЛЕД лампица прелази у високу вредност што показује да је О0 висока. Коначно, када се притисне четврто дугме, улаз И3 се подиже високо и самим тим обе ЛЕД лампице постају високе. Ово је врло једноставно коло, па смо га зато лако изградили на плочи, али за практичне енкодере круг ће постати мало сложенији. Међутим, кодери су доступни и као ИЦ пакети које можете купити ако то одговара вашем пројекту.

Кодирање 8: 3:

Рад и употреба кодера 8: 3 је такође сличан кодеру 4: 2, осим броја улазних и излазних пинова. Давач 8: 3 назива се и окталним према бинарном кодеру, блок дијаграм давача 8: 3 је приказан испод

Овде кодер има 8 улаза и 3 излаза, опет само један улаз треба да буде висок (1) у било ком тренутку. Будући да постоји 8 улаза, назива се октални улаз, а будући да постоје три излаза, назива се и бинарни излаз. Табела истинитости кодера приказана је доле.

Табела истине кодера 8: 3:

Логички израз:

Будући да имамо те излазе, имат ћемо три израза као што је приказано у наставку

О ₂ = И ₇ + И ₆ + И ₅ + И ₄ О ₁ = И ₇ + И ₆ + И ₃ + И ₂ О ₀ = И ₇ + И ₅ + И ₃ + И ₁

Шема кодера 8: 3:

Једном када се добије логички израз, као и увек можемо да направимо дијаграм кола користећи ОР капије као што је приказано доле.

Коло користи ИЦ са 4 улаза ИЛИ капија, а можете и да поједноставите логички израз да бисте користили друге нормалне ИЦ са 2 улаза.

Недостаци нормалних кодера:

Ове врсте енкодера трпе следеће главне недостатке

• Када ниједан улаз није висок, излаз ће бити једнак нули, али ово се такође сукобљава с тим да је први бит висок (МСБ). Стога увек треба пазити да бар било који бит остане увек УКЉУЧЕН
• Када је више од једног улаза високо, излаз ће бити сажет и може дати резултат за било који од улаза што доводи до забуне.

Да бисмо превазишли ове потешкоће, користимо другачију врсту кодера названу Приорити Енцодер која користи додатни излаз да би утврдио да ли је излаз ваљан и када је више од једног улаза високо помаже онај који иде високо почев од ЛСД-а узима се у обзир док се игноришући остале улазе.

Приоритетни кодер:

Анализирајмо приоритетни кодер 4: 2 као пример да бисмо разумели по чему се разликује од нормалног кодера и може превазићи горе поменута два недостатка. Блок дијаграм приоритетног кодера 4: 2 приказан је испод

Приоритетни кодер 4: 2 такође има 4 улаза и 2 излаза, али додаћемо још један излаз под називом В који означава важећи бит. Овај важећи бит ће проверити да ли су сва четири улазна пина ниска (0) ако су ниска, бит ће се такође учинити ниским, наводећи да излаз није важећи, тако да можемо превазићи први горе поменути недостатак.

Табела истине приоритетног кодера 4: 2:

Следећи недостатак може се избећи давањем приоритета МСБ битовима, кодер ће проверити од МСБ-а и када пронађе први бит толико висок (1), генерисаће излаз у складу с тим. Тако да није важно да ли су остале пинове високе или ниске. Отуда у доњој табели истине када се достигне 1, вредности „брига“ су представљене са „Кс“.

Логички израз:

Сада морамо извести три израза који су за О0, О1 и В. Будући да табела истине не брине ставке, морамо да користимо методу К-мапе да бисмо извели Булов израз за ово. Нећемо описивати како се решава К-мапама јер то није обухваћено овим чланком. Али, карта је приказана доле, тако да се можете сами умешати и учити.

На горњим мапама лева је за О1, а десна за О0. Излазне линије су поменуте и, а улазне линије к. Дакле, уређујући једначину у складу са тим, добићемо следеће.

О ₁ = И ₃ + И ₂ О ₀ = И ₂ И ₁ '+ И ₃

Слично томе, за важећи бит „В“ логички израз може се дати као

В = И ₃ + И ₂ + И ₁ + И ₀

Кружни дијаграм:

Дијаграм кола за овај пројекат може се изградити помоћу логичких израза.

Коло се може градити помоћу основних врата НОТ, АНД и ОР. Овде се битови О0 и О1 сматрају излазима, док се бит В користи за потврђивање излаза. Само ако је бит В висок, излаз ће се узети у обзир ако је вредност В ниска (0), излаз треба занемарити, јер подразумева да су сви улазни пинови нула.