Электрическая функциональная схема дешифратора

Электрическая принципиальная схема дешифратора

DD2-DD7: К155ЛИ6 (4И)

2.2.1. Карты Карно

Карта Карно́ — графический способ минимизации переключательных (булевых) функций, обеспечивающий относительную простоту работы с большими выражениями и устранение потенциальных гонок. Представляет собой операции попарного неполного склеивания и элементарного поглощения. Карты Карно рассматриваются как перестроенная соответствующим образом таблица истинности функции. Карты Карно можно рассматривать как определенную плоскую развертку n-мерного булева куба. [10]

Карты Карно были изобретены в 1952 Эдвардом В. Вейчем и усовершенствованы в 1953 Морисом Карно, физиком из «Bell Labs», и были призваны помочь упростить цифровые электронные схемы.

В карту Карно булевы переменные передаются из таблицы истинности и упорядочиваются с помощью кода Грея, в котором каждое следующее число отличается от предыдущего только одним разрядом.

Карты Карно являются альтернативным способом представления таблицы истинности в виде двухмерной сетки.

Рис.2.1. Пример карты Карно

Правила минимизации логических выражений с помощью карт Карно просты: [2]

1. Постройте карту Карно, исходя либо из логического выражения, либо из таблицы истинности.

2. Образуйте новые группы, состоящие из единиц. Образовывать группы можно только по вертикали и горизонтали (не по диагонали!), и стремитесь к тому, чтобы этих групп было как можно больше. Группы могут частично перекрываться (совпадать) и распространяться вверх и в стороны.

3. Теперь считайте с карты новые группы и запишите их в виде суммы произведений.

Рассмотрим этот способ на примере схемы мажоритарного выбора, описанной ранее. На Рис.2.4а представлена ее карта Карно. С помощью правил, приведенных выше, образуем новые группы единиц (Рис.2.46) и упростим выражение:

Z = АВ + АС + ВС.

Минимизированная схема мажоритарного выбора представлена на Рис. Рис.2.4в. Минимизация комбинационных схем с помощью карт Карно — это самый простой способ минимизации, поскольку наибольшие возможные группы единиц легко заметны.

Рис.2.2 Элемент «И» серии SN74

Рис.2.3 Элемент «ИЛИ» серии SN74

Рис. 2.4. Упрощение схемы мажоритарного выбора:

а — исходная карта Карно;

б — создание новых групп;

в — упрощенная схема

2.3. Семисегментный индикатор

Семисегме́нтный индика́тор — устройство отображения цифровой информации. Это — наиболее простая реализация индикатора, который может отображать арабские цифры. Для отображения букв используются более сложные многосегментные и матричные индикаторы. [1]

Семисегментный индикатор, как говорит его название, состоит из семи элементов индикации (сегментов), включающихся и выключающихся по отдельности. Включая их в разных комбинациях, из них можно составить упрощённые изображения арабских цифр. Часто семисегментные индикаторы делают в курсивном начертании, что повышает читаемость.

Цифры, 6, 7 и 9 имеют по два разных представления на семисегментном индикаторе.

Сегменты обозначаются буквами от A до G; восьмой сегмент — десятичная запятая, предназначенная для отображения дробных чисел.

Изредка на семисегментном индикаторе отображают буквы.

Светодиодные индикаторы имеют предельно простую форму, так как в них применяются светодиоды, отлитые в форме сегментов, и чем меньше разных типов светодиодов, тем дешевле устройство. В жидкокристаллических, газорязрядных, вакуумно-люминесцентных (катодно-люминесцентных) и других индикаторах дизайнеры находят место для вариации формы сегментов.

Большинство одноразрядных семисегментных индикаторов устроены на светодиодах, хотя существуют и альтернативы — лампы тлеющего разряда, электровакуумные индикаторы (катодолюминесцентные, накаливаемые), лампы накаливания, жидкие кристаллы и т. д. На больших табло наподобие цен на бензин всё ещё применяются механические индикаторы, переключающиеся с помощью электромагнитов.

В обычном светодиодном индикаторе девять выводов: один идёт к катодам всех сегментов, и остальные восемь — к аноду каждого из сегментов. Эта схема называется «схема с общим катодом», существуют также схемы с общим анодом.

Многоразрядные индикаторы часто устроены по матричному принципу. Выводы всех одноимённых сегментов всех разрядов соединены вместе. Чтобы выводить информацию на такой индикатор, управляющая микросхема должна циклически подавать ток на общие выводы всех разрядов, в то время как на выводы сегментов ток подаётся в зависимости от того, зажжён ли данный сегмент в данном разряде. Таким образом, чтобы получить десятиразрядный экран микрокалькулятора, нужны всего восемнадцать выводов (8 анодов и 10 катодов) — а не 81. Сходным образом сканируется клавиатура калькулятора.

Существуют специальные микросхемы семисегментных дешифраторов, переводящие четырёхбитный код в его семисегментное представление. К примеру, отечественные КР514ИД1 для индикаторов с общим катодом или КР514ИД2 с общим анодом. Иногда дешифраторы встраивают прямо в индикатор.

Часто на ценниках применяются закрашиваемые фломастером сегменты. Также встречаются трафареты в виде семисегментных индикаторов для изображения цен или телефонных номеров.

Отображение букв.

Кроме десяти цифр, семисегментные индикаторы способны отображать буквы. Но лишь немногие из букв имеют интуитивно понятное семисегментное представление. [4]

В латинице: заглавные A, B, C, E, F, G, H, I, J, L, N, O, P, S, U, Y, Z, строчные a, b, c, d, e, g, h, i, n, ñ, o, q, r, t, u.

В кириллице: А, Б, В, Г, г, Е, и, Н, О, о, П, п, Р, С, с, У, Ч, Ы(два разряда), Ь, Э/З.

Карта Карно для сегмента b:

	0	0	0	0
	0	1	0	1
	0	0	0	0
	0	0	0	0

Электрическая принципиальная схема сегмента b