Mga binary encoder

Ang mga encoder, tulad ng iminumungkahi ng pangalan, nag-encode ng isang mas malaking impormasyon sa isang mas maliit na halaga ng kaunti. Maraming uri ng mga encoder batay sa bilang ng mga input at output at batay sa kung paano ito tumatakbo. Ngunit ang bawat Encoder ay may isang napapailalim na panuntunan, ang bilang ng mga linya ng output sa isang Encoder ay palaging magiging mas mababa sa bilang ng mga linya ng pag-input. Malalaman namin ang higit pa tungkol sa mga encoder, kung ano ang isang encoder, paano at kung bakit ginagamit ang mga ito sa mga digital na circuit sa artikulong ito.

Pangunahing Prinsipyo ng Encoder:

Ipagpalagay natin na ang isang Encoder ay isang itim na kahon tulad ng ipinakita sa ibaba na mahiwagang binabawasan ang bilang ng mga linya ng Input mula 4 hanggang 2 linya ng output, ngunit nagbibigay pa rin ng parehong impormasyon nang walang anumang pagkawala ng data.

Alamin muna natin kung ano ang magiging pangalan ng Encoder na ito. Mayroon itong apat na input at dalawang output kaya ang pangalan ng Encoder na ito ay magiging 4: 2 Encoder. Kung ang isang Encoder ay may " n " na bilang ng mga linya ng output pagkatapos ang bilang ng mga linya ng pag-input ay magiging 2 ­_­ ^n, sa aming kaso ang bilang ng mga linya ng output ay dalawa (n = 2) samakatuwid ang bilang ng mga linya ng pag-input ay dapat na (2 ² = 4) apat na eksakto ang kaso. Ang apat na Mga Input Pins ay may label mula I0 hanggang I3 at ang dalawang output pin ay may label mula O0 hanggang O1

Kaya paano binago ng Encoder ang apat na signal sa dalawa, maaari itong maunawaan sa pamamagitan ng pagtingin sa talahanayan ng katotohanan sa ibaba. Mahalagang malaman din na ang isang ordinaryong Encoder tulad ng ipinakita dito ay may patakaran na sa naibigay na oras isang input pin lamang ang dapat na mataas kaya sa sumusunod na talahanayan ng katotohanan isang input lamang ang magiging mataas.

Ang bawat posibleng kondisyon ng input na output ay ipinapakita sa talahanayan sa itaas na katotohanan. Halimbawa kapag ang O1 lamang ang mataas (1) at lahat ng iba pang mga input ay mababa (0) pagkatapos ang parehong mga output pin ay mababa (0). Katulad nito para sa bawat kaso ang mga output pin ay magbabago rin ng katayuan nito. Sa pamamagitan ng paggamit ng katayuang Output bits na ito, magagawa ng gumagamit na mag-trace pabalik sa kung anong signal ng input ang ibibigay sa Encoder.

Okay, ano ang magarbong tungkol sa pag-convert ng 4 na linya sa 2 linya bakit kailangan pa natin ito?

Para sa hangarin ng pag-unawa ipinaliwanag namin ang isang 4: 2 Encoder, ngunit may iba pang mga encoder na maaaring kumuha ng isang mas mataas na bilang ng mga input at i-convert ang mga ito sa mas mababang bilang ng mga output tulad ng 8: 3 Encoder, 16: 4 Encoder atbp Ang mga ganitong uri ng Encoder ay lubhang kapaki-pakinabang kapag kailangan nating bawasan ang bilang ng mga pin na ginamit sa isang MCU / MPU o bawasan ang bilang ng mga signal na nagdadala ng signal sa PLC at iba pang mga system kung saan ang isang hanay ng switch o LED. Ginagamit din ito sa mahusay na paglilipat ng data sa pamamagitan ng paggamit ng mas mababang mga wire. Sa ilang mga aplikasyon maaari kaming magkaroon ng isang sitwasyon kung saan higit sa isang pag-input ay maaaring maging mataas (1) sa kasong iyon ay may tinatawag kaming Priority Encoder na tatalakayin pa namin sa artikulong ito.

Pagbuo ng Mga Encoder gamit ang Combinational Logic Designs

Ngayon alam na namin kung paano gumagana ang isang Encoder at kung saan ito ginagamit. Alamin natin kung paano bumuo ng isa gamit ang simpleng mga gate ng lohika. Kahit na ang mga Encoder tulad ng 8: 3 ay magagamit bilang maayos ang solong pakete IC tulad ng SN74LS148 mahalagang malaman kung paano sila itinayo upang makagawa kami ng mga pasadyang encoder para sa aming mga proyekto batay sa kinakailangang talahanayan ng katotohanan.

Boolean Expression:

Ang una sa pagdidisenyo ng aparato ng Combinational Logic ay upang hanapin ang Boolean Expression para sa talahanayan ng katotohanan. Napakadali at madaling matukoy sa pamamagitan lamang ng pagtingin sa talahanayan ng katotohanan. Ang talahanayan ng katotohanan na nakita namin kanina ay ibinibigay sa ibaba na may ilang mga guhit upang higit mong maunawaan.

Ang bilang ng mga expression ay magiging katumbas ng bilang ng mga linya ng output, narito mayroon kaming dalawang output at samakatuwid mayroon kaming dalawang Pagpapahayag. Para sa unang output O0, suriin lamang kung aling kundisyon ito ay mataas (1) at subaybayan ang kaukulang numero ng input pin na nananatiling mataas din (1). Katulad nito para sa lahat ng mataas na halaga ng O0 tala kung aling input pin number ang mataas at idagdag ang mga pin. Ang mga input pin na naaayon sa Output pin O0 ay naka-highlight sa pula sa itaas at para sa O1 ay naka-highlight sa Blue. Kaya ang Expression para sa O0 at O1 ay magiging

O ₁ = I ₃ + I ₂ O ₀ = I ₃ + I ₁

4: 2 Diagram ng Encoder Circuit:

Sa sandaling makuha natin ang Boolean Expression kailangan lamang nating iguhit ito sa anyo ng Gates. Dito dahil mayroon kaming karagdagan (+) na operasyon gagamitin namin ang O mga pintuan para sa pagbuo ng aming mga circuit. Maaari mo ring gawing simple o baguhin ang ekspresyon ng Boolean alinsunod sa iyong mga pangangailangan. Ang circuit diagram para sa expression sa itaas ay ipinapakita sa ibaba

Ang circuit ay madaling mabuo gamit ang isang 7432 O gate IC. Itinayo ko ang aking encoder circuit sa isang breadboard tulad ng ipinakita sa ibaba

Ang apat na mga linya ng pag-input (I0, I1, I2 at I3) ay ibinibigay ng apat na mga pindutan ng push, kapag pinindot ang pindutan na naka-link ito + 5V sa pin na ginagawa itong lohika 1 at kapag ang pindutan ay hindi pinindot ang pin ay gaganapin sa lupa sa pamamagitan ng isang 10k pull down risistor upang gawin itong zero na lohika. Ang mga output (O0 at O1) ay kinakatawan gamit ang isang pares ng pulang LED. Kung ang LED glows pagkatapos ito ay nangangahulugan na ang output lohika ay 1 at kung sila ay naka-off pagkatapos ito ay nangangahulugan na ang output lohika 0. Ang kumpletong pagtatrabaho ng Encoder Circuit ay ipinapakita sa video sa ibaba

Tulad ng nakikita mo kapag ang unang pindutan ay pinindot ang input I0 ay ginawang mataas at samakatuwid ang parehong mga output ay mananatiling mababa. Kapag pinindot ang pangalawang pindutan ang input I1 ay nakabukas at sa gayon ang isang LED ay mataas upang ipahiwatig na ang O0 ay mataas. Panghuli kapag pinindot ang pang-apat na pindutan ang input I3 ay ginawang mataas at sa gayon pareho ang LED ay mataas. Ito ay isang napaka-simpleng circuit kung gayon madali naming naitayo ito sa isang breadboard ngunit, para sa mga praktikal na encoder ang circuit ay makakakuha ng medyo kumplikado. Gayunpaman ang mga Encoder ay magagamit din bilang mga IC packages na maaaring mabili kung nababagay ito sa iyong proyekto.

8: 3 Mga Encoder:

Ang pagtatrabaho at paggamit ng 8: 3 Encoder ay katulad din sa 4: 2 Encoder maliban sa bilang ng mga input at output pin. Ang 8: 3 Encoder ay tinatawag ding Octal to Binary Encoder na ang block diagram ng isang 8: 3 Encoder ay ipinapakita sa ibaba

Narito ang Encoder ay may 8 input at 3 output, muli lamang ang isang input ay dapat na mataas (1) sa anumang naibigay na oras. Dahil may 8 mga input ito ay tinawag bilang octal input at dahil mayroong tatlong mga output tinatawag din itong binary output. Ang talahanayan ng katotohanan ng Encoder ay ipinapakita sa ibaba.

8: 3 Talahanayan ng Katotohanan ng Encoder:

Boolean Expression:

Dahil mayroon kaming mga output sa iyo magkakaroon kami ng tatlong mga expression tulad ng ipinakita sa ibaba

O ₂ = I ₇ + I ₆ + I ₅ + I ₄ O ₁ = I ₇ + I ₆ + I ₃ + I ₂ O ₀ = I ₇ + I ₅ + I ₃ + I ₁

8: 3 Diagram ng Encoder Circuit:

Kapag ang Boolean expression ay nakuha nang palagi maaari nating maitayo ang circuit Diagram gamit ang OR gate tulad ng ipinakita sa ibaba.

Gumagamit ang circuit ng isang 4-input O gate IC, maaari mo ring gawing simple ang Boolean Expression upang magamit ang iba pang normal na 2 pag-input ng Gate IC's.

Kakulangan ng Normal na Mga Encoder:

Ang mga ganitong uri ng Encoder ay nagdurusa sa mga sumusunod na pangunahing drawbacks

• Kapag wala sa input ang mataas ang Output ay magiging pantay-pantay sa lahat ng zero, ngunit ang mga kundisyong ito ay sumasalungat din sa unang pagiging mataas (MSB). Samakatuwid ang pangangalaga ay dapat laging gawin na kahit papaano man ay medyo mananatiling ON palagi
• Kapag ang higit sa isang input ay mataas, ang output ay gumuho at maaaring magbigay ng resulta para sa alinman sa isa sa mga input na humahantong sa pagkalito.

Upang mapagtagumpayan ang mga paghihirap na ito gumagamit kami ng iba't ibang uri ng encoder na tinatawag na isang Priority Encoder na gumagamit ng isang karagdagang output upang matukoy kung ang output ay wasto, at kapag higit sa isang input ay makakatulong sa mataas ang isa na magiging mataas simula sa LSD ay nag-iisa na isinasaalang-alang habang hindi pinapansin ang iba pang mga input.

Priority Encoder:

Pag-aralan natin ang isang 4: 2 Priority Encoder bilang isang halimbawa upang maunawaan kung paano ito naiiba mula sa isang normal na Encoder at maaari nitong mapagtagumpayan ang nabanggit sa itaas na dalawang mga sagabal. Ang diagram ng block ng isang 4: 2 Priority Encoder ay ipinapakita sa ibaba

Ang isang priyoridad 4: 2 Ang Encoder ay mayroon ding 4 na mga input at 2 output, ngunit magdagdag kami ng isa pang output na tinatawag na V na nangangahulugang wastong kaunti. Ang wastong bit na ito ay susuriin kung ang lahat ng apat na mga input pin ay mababa (0) kung mababa ang kaunti ay gagawin ding mababa ang sarili na nagsasaad na ang output ay hindi wasto sa gayon ay malampasan natin ang unang sagabal na nabanggit sa itaas.

4: 2 Priority Talahanayan ng Katotohanan sa Encoder:

Ang susunod na sagabal ay maiiwasan sa pamamagitan ng pagbibigay ng priyoridad sa mga bitbit ng MSB, susuriin ng Encoder mula sa MSB at sa sandaling mahahanap nito ang unang medyo mataas (1) ay bubuo ito ng output nang naaayon. Kaya't hindi mahalaga kung ang iba pang mga pin ay mataas o mababa. Samakatuwid sa talahanayan ng katotohanan sa ibaba sa sandaling maabot ang isang 1 ang mga halaga ng pag-aalaga ay hindi ipinakita ng "X".

Boolean Expression:

Ngayon kailangan nating makuha ang tatlong Pagpapahayag na para sa O0, O1 at V. Dahil ang talahanayan ng katotohanan ay walang pakialam sa mga item kailangan naming gamitin ang K-map na pamamaraan upang makuha ang Boolean Expression para dito. Hindi namin sasaklawin kung paano lutasin ang mga K-map dahil wala ito sa saklaw ng artikulong ito. Ngunit ang Mapa ay ipinapakita sa ibaba upang makagambala ka at matuto nang mag-isa.

Sa mga mapa sa itaas, ang kaliwa ay para sa O1 at ang kanan ay para sa O0. Ang mga linya ng paglabas ay nabanggit ng y at ang mga linya ng pag-input ay nabanggit ng x. Kaya ang pag-aayos ng equation nang naaayon makukuha namin ang mga sumusunod.

O ₁ = I ₃ + I ₂ O ₀ = I ₂ I ₁ '+ I ₃

Katulad nito, para sa wastong bit na "V" ang expression ng Boolean ay maaaring ibigay bilang

V = I ₃ + I ₂ + I ₁ + I ₀

Diagram ng Circuit:

Ang circuit diagram para sa proyektong ito ay maaaring mabuo gamit ang mga expression ng Boolean.

Ang circuit ay maaaring bumuo gamit ang pangunahing HINDI, AT, at O ​​mga gate. Dito ang mga bit na O0 at O1 ay isinasaalang-alang bilang mga output habang ginagamit ang bit V upang mapatunayan ang output. Kung ang bit V ay mataas, ang output ay isasaalang-alang kung ang halaga ng V ay mababa (0) ang output ay dapat na hindi pansinin, dahil ipinapahiwatig nito na ang lahat ng mga input pin ay zero.