Elektronika cyfrowa.pdf

(2344 KB) Pobierz
WSTĘP
ELEKTRONIKA CYFROWA
1
 
SPIS TREŚCI
1.WPROWADZENIE................................................................................................... 4
1.1.Systemy liczbowe........................................................................................................................4
1.1.1.Dziesiętny system liczbowy....................................................................................................5
1.1.2.Dwójkowy system liczbowy....................................................................................................5
1.1.3.Szesnastkowy system liczbowy.............................................................................................6
1.2.Kody.............................................................................................................................................7
2.PODSTAWOWE FUNKCJE LOGICZNE I FUNKTORY UKŁADÓW LOGICZNYCH.
2.1.Wstęp..........................................................................................................................................9
2.2.Podstawowe funkcje logiczne...................................................................................................10
2.3.Sposoby przedstawiania funkcji logicznych...............................................................................13
2.4.Funktory układów logicznych.....................................................................................................15
2.5.Układy TTL................................................................................................................................20
3.UKŁADY KOMBINACYJNE I SEKWENCYJNE...................................................... 23
3.1.Wstęp........................................................................................................................................23
3.2.Metoda Karnaugha....................................................................................................................24
4.PRZERZUTNIKI...................................................................................................... 32
4.1.Wstęp........................................................................................................................................32
4.2.Przerzutniki asynchroniczne......................................................................................................34
4.3.Przerzutniki synchroniczne........................................................................................................35
4.3.1.Wstęp...................................................................................................................................35
4.3.2.Przerzutnik synchroniczny D................................................................................................35
4.3.3.Przerzutnik synchroniczny T................................................................................................37
4.3.4.Przerzutnik synchroniczny RS.............................................................................................37
4.3.5.Przerzutnik synchroniczny JK..............................................................................................38
5.REJESTRY............................................................................................................. 42
5.1.Wstęp........................................................................................................................................42
5.2.Rejestry równoległe...................................................................................................................43
5.3.5.3 Rejestry szeregowe.............................................................................................................45
6.PAMIĘCI................................................................................................................. 46
6.1.6.1 Wstęp..................................................................................................................................46
6.2.6.2 Pamięci o dostępie swobodnym RAM.................................................................................46
6.3.Pamięci stałe ROM....................................................................................................................49
6.3.1.Zastosowania pamięci ROM (PROM).................................................................................50
7.LICZNIKI CYFROWE.............................................................................................. 52
7.1.Wiadomości ogólne...................................................................................................................52
7.2.Liczniki asynchroniczne ............................................................................................................52
7.3.Liczniki synchroniczne...............................................................................................................56
8.UKŁADY ARYTMETYCZNE................................................................................... 59
8.1.Wstęp........................................................................................................................................59
8.2.Sumatory...................................................................................................................................59
8.2.1.Sumatory równoległe...........................................................................................................62
8.2.2.Sumatory szeregowe...........................................................................................................64
8.3.Komparatory..............................................................................................................................65
8.3.1.Komparatory jednobitowych liczb dwójkowych....................................................................65
8.3.2.Komparatory równoległe......................................................................................................66
8.3.3.Komparatory szeregowe......................................................................................................68
9.UKŁADY KOMUTACYJNE .................................................................................... 70
9.1.Wstęp........................................................................................................................................70
9.2.Enkodery...................................................................................................................................70
9.3.Dekodery...................................................................................................................................72
9.4.Transkodery...............................................................................................................................75
9.4.1.Przykłady syntezy i rozwiązań transkoderów.......................................................................76
9.5.Multipleksery i demultipleksery..................................................................................................81
9.5.1.Wstęp...................................................................................................................................81
2
 
9.5.2.Multipleksery........................................................................................................................81
9.5.3.Demultipleksery...................................................................................................................84
10.GENERATORY..................................................................................................... 86
10.1.Przerzutniki monostabilne.......................................................................................................86
10.2.Generatory fali prostokątnej....................................................................................................87
10.2.1.Generowanie pojedynczego impulsu.................................................................................88
10.2.2.Opóźnienie sygnału o zadany czas....................................................................................90
10.2.3.Generowanie ciągu impulsów............................................................................................91
11.BIBLIOGRAFIA:.................................................................................................... 93
3
 
1.
WPROWADZENIE
1.1.
SYSTEMY LICZBOWE
Cyframi arabskimi są znaki: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Cyfry te służą do zapisywania liczb.
Do podstawowych systemów zapisywania liczb należą systemy pozycyjno - wagowe, w których wartość cyfry zależy od miejsca, czyli
pozycji, jaką ta cyfra zajmuje w napisanej liczbie. Każda pozycja ma określoną stałą wagę liczbową (znaczenie).
Oznaczając podstawę dowolnego pozycyjnego systemu liczbowego przez p , można każdą n - cyfrową liczbę całkowitą przedstawić w
postaci szeregu:
1
a
p
n
1
a
p
n
2
...
a
p
1
a
p
0
a
p
n
n
2
1
0
i
i
i
0
lub w skróconej postaci:
a
n
1 ...
n
2
a
1
a
0
p
gdzie:
p – podstawa systemu, którą jest liczba całkowita dodatnia,
n – numer pozycji
a i – cyfry z zakresu od 0 do p – 1 .
Pierwszej cyfrze w lewo od przecinka przypisuje się wagę p 0 , drugiej  p 1 , a trzeciej  p 2 . Natomiast cyfrom zapisywanym w prawo od
przecinka przypisuje się kolejno następujące wagi: pierwszej  p -1 , drugiej  p -2 , trzeciej p -3 itd. (patrz przykład 1.1 i 1.2 ).
W systemach cyfrowych bardzo ważną rolę odgrywają zbiory znaków złożone z 2, 8, 10 i 16 elementów. Zbiory takie nazywamy
odpowiednio:
zbiorem dwójkowym (binarnym) o podstawie p = 2,
zbiorem ósemkowym (oktalnym) o podstawie p = 8,
zbiorem dziesiątkowym o podstawie p = 10,
zbiorem szesnastkowym (heksadecymalnym) o podstawie p = 16.
Najważniejszą rolę w systemach cyfrowych odgrywa zbiór dwójkowy, ponieważ układy podstawowe, z których zbudowane są te systemy,
mają naturę dwójkową.
W tablicy 1.1 przedstawiono cyfry używane w systemach o p = 2, 3, 8, 10 i l6 . Zauważmy, że dla p > 10 należy wprowadzić dodatkowe
znaki.
Tablica 1.1
Podstawa p
System liczbowy
Cyfry używane w systemie liczbowym
2
Dwójkowy
0, 1
3
Trójkowy
0, 1, 2
8
Ósemkowy
0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
10
Dziesiętny
0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
16
Szesnastkowy
0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F
4
n
1
a
5769667.002.png
Tablica 1.2 Przykłady liczb wyrażonych w różnych systemach
System dziesiętny
System dwójkowy
System
ósemkowy
System
szesnastkowy
0
0
0
0
1
1
1
1
2
10
2
2
3
11
3
3
4
100
4
4
5
101
5
5
6
110
6
6
7
111
7
7
8
1000
10
8
9
1001
11
9
10
1010
12
A
11
1011
13
B
12
1100
14
C
13
1101
15
D
14
1110
16
E
15
1111
17
F
16
10000
20
10
17
10001
21
11
18
10010
22
12
19
10011
23
13
20
10100
24
14
100
1100100
144
64
1000
1111101000
1750
3E8
1.1.1. Dziesiętny system liczbowy
Do zapisania dowolnej liczby w powszechnie stosowanym dziesiętnym systemie liczbowym wykorzystuje się dziesięć (wszystkie) cyfr
arabskich. W dziesiętnym systemie liczbowym podstawa systemu p = 10 . Kilka wybranych liczb dziesiętnych przedstawiono w pierwszej kolumnie
tablicy 1.2.
Przykład 1.1:
Liczbę 15, zapisana w systemie dziesiętnym można zapisać:
15 = (1 x 10 1 )+(5 x 10 0 )
Liczba ta składa się z elementów o wadze 10 0 = 1 i jednego elementu o wadze 10 1 = 10
Przykład 1.2:
Zapis:
574, 28 10
jest skróconym zapisem wyrażenia :
(5 x 10 2 )+(7 x 10 1 )+(4 x 10 0 )+(2 x 10 -1 )+(8 x 10 -2 )
W tym przykładzie 5 jest na pozycji setek (10 2 ), 7 na pozycji dziesiątek (10 1 ), 4 na pozycji jedności (10 0 ), 2 na pozycji dziesiętnych (10 -1 ) i 8 na
pozycji setnych (10 -2 ).
1.1.2. Dwójkowy system liczbowy
Najprostszym systemem liczbowym wykorzystującym zapis pozycyjny jest system dwójkowy. Elementami zbioru znaków systemu dwójkowego jest
para cyfr: 0 i 1 . Znak dwójkowy (ang. Binary Digit ) często jest nazywany w skrócie bit. W dwójkowym systemie liczbowym podstawa systemu
p = 2 . Kilka wybranych liczb dwójkowych przedstawiono w drugiej kolumnie tablicy 1.2.
Przykład 1.3:
Zapis:
1101 2
oznacza liczbę powstałą z sumowania
(1 x 2 3 )+(1 x 2 2 )+(0 x 2 1 )+(1 x 2 0 ) = 13 10
Przykład 1.4:
Zapis:
1001, 1 101 2
jest zapisem skróconym wyrażenia:
(1 x 2 3 )+(0 x 2 2 )+(0 x 2 1 )+(1 x 2 0 )+(1 x 2 -1 )+(1 x 2 -2 )+(0 x 2 -3 )+(1 x 2 -4 ) = 9,8125 10
Przykład ten może posłużyć również jako ilustracja konwersji liczby dwójkowej na równoważną jej liczbę dziesiętną.
Konwersji dziesiętno – dwójkowej można dokonać na drodze wielokrotnego dzielenia na 2 całkowitej części oraz mnożenia przez 2
ułamkowej części przetwarzanej liczby dziesiętnej.
Przykład 1.5:
Niech N 10 = 9,8125
9 : 2 = 4 reszta
1 (LSB)
4 : 2 = 2
0
2 : 2 = 1
0
1 : 2 = 0
1 (MSB)
0,8125 x 2 = 1,6250 = 0,6250 nadmiar
1 (MSB)
0,6250 x 2 = 1,2500 = 0,2500
1
0,2500 x 2 = 0,5000 = 0,5000
0
0,5000 x 2 = 1,0000 = 0,0000
1 (LSB)
5
5769667.001.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin