Шифратор және дешифратор

                                            КІРІСПЕ

 

Бұл курстық жұмыcты бастамас бұрын студенттің микросхематехника пәнінен білімі жоғары болу керек. Бұл курстық жұмыстағы тақырыптар бір бірімен тығыз баилынысты. Айтып өтсек шифратор, дешифратор, санауыш және тағы басқа сандақ құрылғыларды қарастырамыз.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Шифратордан Электрлік принципиалды схемасын құру

 

1. Шифратор (нышандағыш)

Шифратор немесе кодер (coder немесе encoder) – сандық ақпараттардың  екілік код түрінде орындайтын СҚ, яғни ондық сандардың код сөздеріне түрлендірү. Кез-келген шифратордың тиісті ондық сандар кірісіне және сәйкес код сөздеріне шығыстары болады. Шифраторлар көпфункционалды СҚ микросхемасында қолданылуы мүмкін. Шифратор кескіні ағылшын әріпімен (сурет 1.2) CD (coder) белгіленеді.

Микросхема түрінде  шифратор екі түрде шығарылады:

1. Кез-келген ондық санды екілік-ондық кодқа “2421” түрлендіруде 10х4 (10 кіріс және 4 шығысты) шифратор қолданылады. Ондық сандар 0-ден 9-ға дейінгі сан құрамынан тұрғандықтан, көрсетілетін санға байланысты шифратор да он кірістен тұрады. Код «2421” төрт разрядты болғандықтан, берілген код үшін шифраторлар шығысы 4 болады. Оның шығыстары «2421” код үшін А, В, С, D әріптермен белгіленген. Олар клавиатура көмегімен сандық ақпаратты енгізгенде қолданылады.
2. Алғашқы сегіз 0 -ден 7-ге дейінгі ондық санды үш разрядты екілік кодқа түрлендірүде 8х3 шифраторы қолданылады. Олар көбіне басқа СҚ жұмысын басқаруда қолданылады.

Нұсқа бойынша нақты  кодтің түрі және түрлендірілетін m-саны кесте 1.1-де берілген.

Кесте 1.1

Нұсқаның номері	Кодтың түрі	Енгізілетін цифралардың  саны	Тригерлердің түрлері	n	m
1	2421	12	D	10	2

 

 

 

Сурет 1.2

2. Кіріс және шығыс саны мен қызметін анықтау:

Мұндай шифратор барлық 0...9-ға дейінгі ондық сандар үшін он

кірістен және “2421”  төртразрядты код үшін 4 шығыстан тұрады.

3. Шифратордың ақиқат кестесін түземіз (кесте 1.2) 1.3 кестесін қолдана отырып “2421” кодын әрбір ондық санға жазамыз. Код шығыстарының шарт белгілерін КР1533ИВ3 микросхемасы сияқты көрсетеміз.

Кесте 1.2

Ондық сан кірістері	“2421” код шығыстары
X	D	C	B	A
0	0	0	0	0
1	0	0	0	1
2	0	0	1	0
3	0	0	1	1
4	0	1	0	0
5	1	0	1	1
6	1	1	0	0
7	1	1	0	1
8	1	1	1	0
9	1	1	1	1

Кесте 1.3

Ондық сандар	Екілік – ондық  код
	8421	7421	5421	2421	5311	Грей
0	0000	0000	0000	0000	0000	0000
1	0001	0001	0001	0001	0001	0001
2	0010	0010	0010	0010	0011	0011
3	0011	0011	0011	0011	0100	0010
4	0100	0100	0100	0100	0101	0110
5	0101	0101	1000	1011	1000	0111
6	0110	0110	1001	1100	1001	0101
7	0111	1000	1010	1101	1011	0100
8	1000	1001	1011	1110	1100	1100
9	1001	1010	1100	1111	1101	1101

 

Кесте 1.3 жалғасы

Ондық сандар	Екілік – ондық  код
	3-тен артық	5-тен 2	3а + 2	51111	Джонсон
0	0011	11000	00010	00000	00000
1	0100	01100	00101	00001	00001
2	0101	00110	01000	00011	00011
3	0110	00011	01011	00111	00111
4	0111	10001	01110	01111	01111
5	1000	10100	10001	10000	11111
6	1001	01010	10100	11000	11110
7	1010	00101	10111	11100	11100
8	1011	10010	11010	11110	11000
9	1100	01001	1101	11111	10000

 

 

4. Әрбір шифратор шығысына СДНФ жазамыз:

A = X₁ V X₃ V X₅ V X₇ V X₉.

B = X₂ V X₃ V X₅ V X₈ V X₉.

C = X₄ V X₆ V X₇ V X₈ V X₉.

D = X₅ V X₆ V X₇ V X₈ V X₉.

5. И-НЕ базисіне ауысамыз және тиісті логикалық элемент санын анықтаймыз:

Бұл базиске өту үшін әуелі

1. Екілік инверсия заңын. A=A
2. Де Морганның 1-ші заңын пайдаланамыз.

B V C V D... = B * C * D...

3. Алынған логикалық мәнді “Шеффер штрихы” символымен жазу ұсынылады. X₁ * X₂ = X₁ I X₂

A = X₁ V X₃ V X₅ V X₇ V X₉ = X₁ * X₃ * X₅ * X₇ * X₉ = X₁ I X₃ I X₅ I X₇ I X₉

1 элемент 5И-НЕ.

Қалған логикалық мәндер осындай құрылымда болады, И-НЕ базисіне алмасу поцессі дәл осындай. Сондықтан  алынған шешімді жазуымызға болады.

B = X₂ I X₃ I X₅ I X₈ I X₉       1 элемент 5И-НЕ.

C = X₄ I X₆ I X₇ I X₈ I X₉       1 элемент 5И-НЕ.

D = X₅ I X₆ I X₇ I X₈ I X₉       1 элемент 5И-НЕ.

Шифратор схемасын құру үшін: 4 элемент 5И-НЕ қажет.

Ескеру қажет, логикалық  мәндердің X₁, X₂, X₃ барлық кіріс сигналдарын терістеу қажет. Осы операцияны орындау үшін схемаға логикалық элементтнрді енгізбейміз: шифратордың барлық кірістерін (К555ИВ3 микросхемасындай) терісті деп есептейміз.

6. Микросхеманы таңдау: КР1533ЛА2 бір микросхемасын (5И-НЕ элементінен тұратын схема жоқ, сол себептен 8И-НЕ элементті тандаймыз. Себебі кез-келген СҚ элементінің немесе логикалық элементтің қолданылмайтын кірісін еш уақытта бос қалдыруға болмайды, оларды міндетті түрде бір нәрсеге жалғау керек. И және И-НЕ элементінің артық кірісін логикалық 1 сигналының көзіне, ал ИЛИ және ИЛИ-НЕ элементінің артық кірістерін логикалық 0 сигналының көзіне жалғау керек.) алу керек.
7. И-НЕ базисіне шифратор схемасын сызамыз (сурет 1.3)

 

 

 

 

Сурет 1.3

8. Осы схемаға элемент тізімін түземіз (кесте 1.4)

Кесте 1.4

Поз. Шарты	Аталуы	Саны	Ескерту
D1...D4	КР1533ЛА2	4

 

9. Қандай да бір ондық санды түрлендіру үшін статистикалық режимде шифратор жұмысына анализ жасаймыз (сурет 1.3).

Шифратор 2 санын кодтау керек. Ол үшін активті сигналды 0 (өйткені  барлық кірістері инверсті) осы 2 санының  кірісіне береміз. Қалған барлық сан  кірісіне пассивті логикалық деңгей 1 береміз. Біздің құрған схемамыз (сурет 1.3) көшірме. Соңғы вариантты орындау керек:

1. Ешқайда қосылмайтын қосымша сызықтарды алып тастау керек.

2. Жұмысқа анализдеуді орындағанда қолданған сигналдарды алып тастау керек. ИМС корпусын шығыстар нөмірін көрсетуде олар кедергі болады.

3. Микросхеманың корпус шығыстарын нөмірлеу керек.

4. Схемаларды оқуға ыңғайлы болу үшін ішкі жалғастыру сымдардың қиылысу желілерінің ең аз мәнін алу керек.

5. Кірісті солға жылжыту керек.

Жоғарыда айтылғандарды  ескере отырып шифратор схемасы 1.4 суретте көрсетілген түрде болады.

 

 

Сурет 1.4

 

2. Санауыштың принципиалды электрлік схемасын құру

 

 

1. Санауыштар дегеніміз – цифрлық электронды құрылғы, кірісінде қанша рет логикалық күйдін өзгеруін есептеуге арналған құрылғы.

Санауыштардың негізі ретінде екілік кодты және екілік ондық кодты пайдалану болып табылады. Санауыштардың келесі типтері кен ауқымды таралған:

Әр импульс келген сайын есептеу нәтижесі бірге  өсетін болса қосылғыш (суммируюший) деп аталады. Қосылғыш (септеуіш), есептеу  барысында белгілі бір санды бір дәрежеге қосу болып табылады немесе арттыру, әғни бір импульс келгеннен кейін екінші импульс келіп жеткен кезде есептеуіш өзінің келесі күйін бастапқы күйге өзгертеді. Есептеуіштердің күйлерін Q шығысынан анықтаймыз.

 Егер есептеу процесінде бұл нәтиже бірге кемісе бұндай есптеуіш алу (вычитающий) деп аталады. Егер осы екі қасиеттері бірге қолданса ондай есептеуіш реверстік деп аталады.

2. Санауыштың триггерлер санын, санайтын кірулердің және шығулардың санын анықтаймыз:

Нұсқа бойынша онға дейінгі импульстар санын есептеп шығару керек. Санауыштар негізі, тригерлердің тек екіге (0, 1) дейін ғана санай алатынын біле отырып қажетті триггерлер санын біз 2ⁿ=10 теңдеуінен n-санын мәні ретінде табуымызға болады. Сонымен 2³<10<2⁴ болғандықтан, n=4 деп аламыз, әғни триггерлер саны төрттен кем болмауы тиіс. Бірақ тағы ескеретін жай: төрт триггерден тұратын триггер 16-ға деиін санай алады. Санауыш тек қана бір режимде – ол қосу режимінде жұмыс жасағандықтан, оның санайтын кіруі де біреу болады.