Dr. Oniga István DIGITÁLIS TECHNIKA 4

Átírás

1 Dr. Oniga István DIGITÁLIS TECHNIKA 4

2 Kombinációs logikai hálózatok Logikai hálózat = olyan hálózat, melynek bemenetei és kimenetei logikai állapotokkal jellemezhetők Kombinációs logikai hálózat: olyan logikai hálózat, mely kimenetei csak a bemenetek állapotaitól, kombinációitól függnek, semmi mástól. Szekvenciális logikai hálózat (sorrendi): kimenetei nem csak a bemenetek kombinációitól, hanem az előzményektől, a különböző kombinációk sorrendjétől is függenek.

3 Kombinációs logikai hálózatok A kimeneti jelek értékei csak a bemeneti jelek pillanatnyi értékétől függenek. x 0 x KH y 0 y x n- y m- A kimenetek egy-egy függvénykapcsolattal írhatók le. y k =f k (x 0,x, x n- )

4 Kombinációs hálózatok vizsgálata Az áramkör kapcsolási rajzából kiindulva a működés leírását (igazságtáblázatot vagy a logikai függvényt) eredményezi. A B A B A B Y L L L L L L H H L H H L L H H H H L L L

5 Kombinációs hálózatok tervezése Igazságtábla felállítása (n jel esetén 2 n sorral rendelkező táblázat) Logikai függvény felírása (Logikai függvény minimalizálása) (Hazárdmentesítés) Megvalósítás logikai kapukkal

6 Kombinációs hálózatok tervezése I Igazságtábla felállítása (n jel esetén 2 n sorral rendelkező táblázat) Logikai függvény felírása (Logikai függvény minimalizálása) (Hazárdmentesítés) Megvalósítás logikai kapukkal NOT, AND, OR kapuk használatával NOT, OR, AND kapuk használatával NAND kapuk használatával NOR kapuk használatával

7 Kombinációs hálózatok tervezése II Pl. A kizáró-vagy (XOR) függvény megvalósítása B A

8 NOT, AND, OR kapuk alkalmazása. Szorzatok összege (NOT, AND, OR): Karnaugh diagram Y (A B) (A B) 2. Összegek szorzata (NOT, OR, AND) Karnaugh diagram Y (A B) (A B)

9 XOR megvalósítása NAND vagy NOR kapukkal De Morgan tételeit alkalmazva az előző két kifejezésen: 3. NAND kapuk alkalmazása: Y Y A B A B (A B) (A B) 4. NOR kapuk alkalmazása Y Y (A B) (A B) (A B) (A B)

10 Funkcionális kombinációs egységek A következő funkcionális egységek logikai felépítésével, és működésével foglalkozunk: kódolók, dekódolók, multiplexerek, demultiplexerek, komparátorok, összeadok, paritásvizsgáló áramkörök.

11 Kódolók A kódoló egy olyan áramkör amelynek bármelyik az m - ből bemenetének az aktiválása esetén egy k bites kódot szolgál Y m decimális BCD átalakító r 0 a n I n r = 0,,,(k-), I Y 3 Y 2 Y Y 0 I I I I I I I I 7 0 I I Decimális bemenet BCD kimenet

12 Decimális BCD átalakító A táblázat alapján felírhatók az egyes kimeneteket megvalósító logikai függvények Y 0 =I +I 3 +I 5 +I 7 +I 9 Y =I 2 +I 3 +I 6 +I 7 Y 2 =I 4 +I 5 +I 6 +I 7 Y 3 =I 8 +I 9 I Y 3 Y 2 Y Y 0 I I I I I I I I 7 0 I I 9 0 0

13 Prioritásos kódoló I Ha egyidejűleg egynél több bemenet aktív, az eredmény nem meghatározható. A megoldás: a bemenetekhez prioritást rendelünk Ha egy vagy több bemenet aktív, akkor a legmagasabb prioritásúnak megfelelő eredményt kapjuk

14 Prioritásos kódoló II

15 Prioritásos kódoló III Alkalmazási példa: billentyűzet kódoló V CC Pl. 74HC47 R 7 R 8 R 9 V CC Decimális bemenet () (2) (3) () (2) (3) (4) (5) (0) (6) HPRI/BCD (9) (7) (6) (4) BCD kimenet 4 R 4 R 5 R R R 2 R BCD complement of key press 74HC47 (8) GND R 0 0 Floyd, Digital Fundamentals, 0 th ed

16 Dekódolók A dekódoló (dekóder) egy olyan áramkör amely a bemenetére adott kód alapján egyetlen kimenetet tesz aktívvá Egy bináris dekódolónak n bemenete és 2 n kimenete van (ezek közül egyidejűleg csak egy lehet aktív logikai értékű).

17 Bináris dekódoló 2-ról 4-re

18 Bináris dekóder 3-ról 8-ra A dekóder elvi rajza A 2 A A 0 Y 0 Y Y 2 Y 3 Y 4 Y 5 Y 6 Y

19 4-ről 6-ra dekódoló Az 74HC54 típusú dekóder: a két engedélyező CS bemenet logikai ÉS kapcsolatban van, a bemenet akkor igaz, ha mindkettő alacsony (ezért vannak negáltan jelölve) Ez az áramkör az adat szempontjából alacsony logikai szintű, azaz az L az aktív szint a H CS CS szint az nem aktív. 2 A 0 A A 2 A 3 X/Y & 5 EN 74HC54

20 BCD 7 szegmenses dekódoló A dekóder, BCD 842 súlyozású kódból állítja elő a 7 szegmensű kijelző vezérlésére alkalmas jeleket az a, b, c, d, e, f, g jelű kimenetein. Közös anód Közös anód Közös katód

21 BCD 7 szegmenses dekódoló II a Az igazságtáblázatból felírhatjuk a következő logikai függvényt: = D C B A + DCB A BA DC D CB A + DCBA D CBA D C B A DC BA D C BA Zecimal D C B A a b c d e f g X X X X X X X 0 X X X X X X X X X X X X X X 3 0 X X X X X X X 4 0 X X X X X X X 5 X X X X X X X X X X X D 0 x X a = D B CA C A B C A _ A _ C a

22 BCD 7 szegmenses dekódoló III A függvény megvalósítassa NAND kapukkal -Az előző függvény átalakítható De Morgan tételek használatával a = D B CA CA D B CA CA D B C A C A

23 BCD 7 szegmenses dekódoló IV A függvény megvalósítassa 2 bemenetű NAND kapukkal

24 7447, BCD 7 szegmenses dekódoló LT RBI A B C D 7447 V CC 6 BCD/ - seg LT RBI BI/RBO 8 GND a b c d e f g BI/RBO BCD.0 k +5.0 V BCD/7-seg LT a BI/RBO b RBI c A d B e C f g D Rs = a b c d e f g +5.0 V 3, 9, 4

25 BCD Decoder/Driver The 74LS47 features leading zero suppression, which blanks unnecessary leading zeros but keeps significant zeros as illustrated here. The BI/RBO output is connected to the RBI input of the next decoder RBI LT RBI LT RBI LT RBI LT LS47 74LS47 74LS47 74LS47 g f e d c b a BI/RBO g f e d c b a BI/RBO g f e d c b a BI/RBO g f e d c b a BI/RBO Blanked Blanked Depending on the display type, current limiting resistors may be required.

26 BCD Decoder/Driver Trailing zero suppression blanks unnecessary trailing zeros to the right of the decimal point as illustrated here. The RBI input is connected to the BI/RBO output of the following decoder RBI LT RBI LT RBI LT RBI LT LS47 74LS47 74LS47 74LS47 g f e d c b a BI/RBO g f e d c b a BI/RBO g f e d c b a BI/RBO g f e d c b a BI/RBO 0 0 Decimal point Blanked Blanked

27 MUX-DEMUX Kevés számú adathordozó (vezeték, rádióhullám, stb.) igénybevételével - nagy számú jelek továbbítására alkalmas. Adatgyűjtés, adatelosztás Analóg multiplexelés, digitális multiplexelés Byte vagy bitszervezésű multiplexelés Időmultiplexelés vagy címszerinti multiplexelés

28 MULTIPLEXEREK A multiplexer olyan digitális kapcsoló, amely m (m=2 n ) különböző forrásból származó adatokat kapcsol egy kimenetre. A kiválasztó bemenetek határozzák meg, hogy melyik adatforrás jele kerül a kimenetre 2 n féle adathoz 2 n különböző cím kell 2 n különböző címet n bittel tudunk előállítani,

29 4 x MULTIPLEXER 4 féle adathoz két különböző címbit kell 4 vonalas multiplexer blokkdiagramja 4 vonalas multiplexer áramköri megvalósítása Cím választó 0 A 0 A 0 MUX Adat kimenet A0 A D0 A0 A Adat bemenetek D 0 D D 2 D D D2 Y D3

30 Multiplexer alkalmazási példák I Több digites 7 szegmenses kijelzők meghajtása egy BCD/7 szegmenses dekóderrel 4 két bemenetű (A és B) multiplexer - 74LS57 BCD/7 szegmenses dekóder - 74LS47 Vcc 2:4 dekóder 74LS A 2A 3A 4A B 2B 3B 4B Y 4 2Y 7 3Y 9 4Y A B C D ~LT ~RBI ~BI/RBO OA 3 OB 2 OC OD 0 OE 9 OF 5 OG 4 5 ~A/B ~G G F E D C B A G F E D C B A CA CA 2 3 A B ~G Y0 4 Y 5 Y2 6 Y3 7

31 Multiplexer alkalmazási példák II Logikai függvény megvalósítása multiplexerrel A multiplexer kétszintű ÉS-VAGY felépítésű hálózat tehát multiplexer is alkalmazható a ÉS-VAGY függvények megvalósításához. A multiplexer kiválasztó bemeneteire a függvény változóit kötjük Az adatbemenetekre az igazságtáblázatban megadót értékeket kötjük Bemenetek Vcc C B A Y a. b. D0 D D2 D3 D4 D5 D6 D7 A B C ~G Y ~W 74LS5D. Y= P2+P4+P6+P7

32 Demultiplexerek A demultiplexer egy olyan digitális kapcsoló, amely egy bemenő forrást n kimenet valamelyikére kapcsolja. Általában n-ből 2 n re dekódolót használunk. A dekódoló engedélyező jele a demultiplexer adatbemenete.

33 Gyakorlat Digital Works 3.04 szimulációs program: