Преобразователи кодов

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ  УКРАИНЫ

ХАРЬКОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кафедра БМЭ

 

 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

по дисциплине: цифровая схемотехника

на тему: ”Преобразователи кодов”

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:         Проверил:

ст. гр. МНП-00-1        Прасол И.В.

 Кузьменко В.И.        

 

 

 

 

 

 

Харьков 2003

Харьковский          Национальный          Университет         Радиоэлектроники 

(название высшего  учебного заведения)

 

Кафедра Биомедицинских приборов и систем

Дисциплина Цифровая схемотехника

Специальность Физическая и биомедицинская электроника

Курс 4 Группа МНП-00-1 Семестр 7 

 

 

ЗАДАНИЕ

на курсовую работу студента

 

 

 

(фамилия, имя, отчество)

1. Тема работи Преобразователь кодов                                               

____________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Срок сдачи студентом оконченной  работи 25. 12. 03  

3. Выходные данные к работе 4-х  разрядный преобразователь 421 кода  в код Грея                           

4. Содержание расчетно-пояснительной  записки (перечень вопрсов, которые  подлежат разработки)_______________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________                    

5. Перечень графического  материала                                                  

6.Дата выдачи заания                            

 

КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН

 

№ п/п	Название этапов курсовой работы	Срок выполнения этапов курсовой работы	Примечания
1	Просмотр литературных источников	20.10.2003
2	Обоснование выбора схемы	30.10.2003
3	Расчет параметров схемы и
	выбор элементной базы	22.11.2003
4	Моделирование работы схемы на ЭВМ	10.12.2003
5	Оформление пояснительной записки	20.12.2003
6	Подготовка к защите	25.12.2003

 

Студент      

(подпись)

Руководитель        Прасок И.В.    (подпись)        (фамлия,имя, отчество)

 

РЕФЕРАТ

 

Пояснительная записка  содержит 20 страниц, 10 таблиц, 7рисунков,  приложения, 5 источников.

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           6

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР        7

1.1 Применение кода Грея         7

1.2 Разновидности кодов         9

2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ СХЕМЫ        9

2.1 Выбор схемы преобразователя  кодов       9

2.2 Преобразователь прямого  кода в дополнительный    9

3 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ         12

4 РАСЧЕТ СХЕМЫ НА  ЭВМ        16

ЗАКЛЮЧЕНИЕ           17

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК          18

ПРИЛОЖЕНИЕ А          20

 

ПРИЛОЖЕНИЕ Б          21

 

ВВЕДЕНИЕ

 

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

 

Числа	Двоичный код	Код Грея	Числа	Двоичный Код	Код Грея
0	0000	0000	8	1000	1100
1	0001	0001	9	1001	1101
2	0010	0011	10	1010	1111
3	0011	0010	11	1011	1110
4	0100	0110	12	1100	1010
5	0101	0111	13	1101	1011
6	0110	0101	14	1110	1001
7	0111	0100	15	1111	1000

 

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.

 

а)                                                      б)

 

 

 

 

 

Рисунок 1.1 - Наглядная схема правила перехода от двоичного кода

к коду Грея (а) и обратно (б)

 

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

Т.е. x_k=x_kÅx_k-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. x_k=x_k-1Åx_k. 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

Число	8421	7421	5421	Айкена	Код Грея
0	0000	0000	0000	0000	0000
1	0001	0001	0001	0001	0001
2	0010	0010	0010	0010	0011
3	0011	0011	0011	0011	0010
4	0011	0100	0100	0100	0110
5	0101	0101	1000	1011	0111
6	0110	0110	1001	1100	0101
7	0111	1000	1010	1101	0100
8	1000	1001	1011	1110	1100
9	1001	1010	1100	1111	1101

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 p_i двоичной единицы x_i 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:

 

a_{вых i}= a_{вх i}Å( a_{вх i-1}Ú a_{вх i-2}Ú¼Ú a_{вх 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.