Şifreleyiciler. Şifreleyicilerin çalışma prensibi. Telekontrol komutlarının kodlayıcısı ve kod çözücüsü Otokontrol soruları

Dijital teknolojinin ve özellikle bilgisayarlarda ve kontrol sistemlerinde en önemli unsurlardan biri kodlayıcılar ve kod çözücülerdir.

Kodlayıcı veya kod çözücü kelimesini duyduğumuzda aklımıza casus filmlerinden cümleler geliyor. Şöyle bir şey: Gönderimin şifresini çözün ve yanıtı şifreleyin.

Bizim ve yabancı istasyonlarımızın şifreleme makineleri şifreleyiciler ve şifre çözücüler kullandığından bunda yanlış bir şey yok.

Şifreleyiciler.

Dolayısıyla, bir kodlayıcı (kodlayıcı), bir sayı sisteminin kodunu başka bir sistemin koduna dönüştüren elektronik bir cihazdır, bu durumda bir mikro devredir. Elektronikte en yaygın olarak kullanılanlar, konumsal ondalık kodu paralel ikili koda dönüştüren kodlayıcılardır. Enkoder devre şemasında bu şekilde gösterilebilir.

Örneğin, elimizde şu anda herhangi bir okul çocuğunun kullandığı sıradan bir hesap makinesi tuttuğumuzu hayal edin.

Hesap makinesindeki tüm eylemler ikili sayılarla gerçekleştirildiğinden (dijital elektroniğin temellerini hatırlayın), klavyeden sonra girilen sayıları ikili biçime dönüştüren bir kodlayıcı vardır.

Hesap makinesinin tüm düğmeleri ortak bir kabloya bağlanır ve örneğin kodlayıcının girişindeki 5 numaralı düğmeye bastığımızda, çıkışında bu sayının ikili biçimini hemen alırız.

Elbette, hesap makinesinin kodlayıcısının daha fazla sayıda girişi vardır, çünkü sayılara ek olarak, içine aritmetik işlemlerin başka sembollerini de girmeniz gerekir, böylece yalnızca ikili formdaki sayılar değil, aynı zamanda komutlar da çıktılardan kaldırılır. kodlayıcı.

Kodlayıcının iç yapısını göz önünde bulundurursak, en basit temel mantıksal unsurlar üzerine yapıldığını görmek kolaydır.

İkili mantıkla çalışan ancak operatörün rahatlığı için ondalık klavyeye sahip tüm kontrol cihazları kodlayıcı kullanır.

Kod çözücüler.

Şifre çözücüler aynı gruba aittir ancak tam tersi şekilde çalışırlar. Paralel ikiliyi konumsal ondalığa dönüştürürler. Diyagramdaki sembolik grafik sembolü şu şekilde görünebilir.

Veya bunun gibi.

Şifre çözücüler hakkında daha detaylı konuşursak, ikili kodu farklı sayı sistemlerine (ondalık, onaltılık vb.) dönüştürebileceklerini söylemekte fayda var. Her şey mikro devrenin özel amacına ve amacına bağlıdır.

En basit örnek. Bir LED gibi yedi segmentli dijital bir göstergeyi birden fazla kez gördünüz. Çocukluğumuzdan beri alıştığımız ondalık rakamları ve sayıları (1, 2, 3, 4...) görüntüler. Ancak bildiğiniz gibi dijital elektronikler, 0 ve 1'in birleşimini temsil eden ikili sayılarla çalışır. İkili kodu ondalık sayıya dönüştüren ve sonucu yedi bölümlü dijital göstergeye besleyen şey neydi? Muhtemelen kod çözücünün bunu yaptığını zaten tahmin etmişsinizdir.

Bir kod çözücü çipinden oluşan basit bir devre kurarsanız, kod çözücünün çalışması canlı olarak değerlendirilebilir. K176ID2 ve aynı zamanda "sekiz rakamı" olarak da adlandırılan yedi bölümlü bir LED göstergesi. Diyagrama bir göz atın; kod çözücünün nasıl çalıştığını anlamanız daha kolay olacaktır. Bir devreyi hızlı bir şekilde monte etmek için lehimsiz bir devre tahtası kullanabilirsiniz.

Referans için. K176ID2 çipi, 7 segmentli LED göstergesini kontrol etmek için geliştirildi. Bu çip, ikili kodu dönüştürme yeteneğine sahiptir. 0000 önce 1001 0'dan 9'a (bir on yıl) kadar olan ondalık basamaklara karşılık gelir. Geri kalan daha yüksek kombinasyonlar görüntülenmez. C, S, K pinleri yardımcıdır.

K176ID2 yongasının dört girişi vardır (1, 2, 4, 8). Ayrıca bazen belirlenirler D0 - D3. Bu girişlere paralel bir ikili kod (örneğin 0001) sağlanır. Bu durumda ikili kod 4 bitten oluşur. Mikro devre, kodu çıkışlar ( a-g) yedi bölümlü göstergede alışık olduğumuz ondalık basamakları ve sayıları oluşturan sinyaller belirir. K176ID2 kod çözücü 0'dan 9'a kadar ondalık rakamları gösterebildiği için bunları yalnızca gösterge üzerinde göreceğiz.

K176ID2 kod çözücünün girişlerine 4 geçiş anahtarı (S1 - S4) bağlanır ve bunun yardımıyla kod çözücüye paralel bir ikili kod sağlanabilir. Örneğin geçiş anahtarı kapatıldığında S1 Mikro devrenin pin 5'ine mantıksal bir ünite sağlanır. Geçiş anahtarının kontaklarını açarsanız S1- bu mantıksal sıfıra karşılık gelecektir. Geçiş anahtarlarını kullanarak mikro devrenin girişlerinde mantıksal 1 veya 0'ı manuel olarak ayarlayabiliriz.

Diyagram, DD1 kod çözücünün girişlerine 0101 kodunun nasıl uygulandığını gösterir. LED göstergesi 5 sayısını gösterecektir. Yalnızca S4 geçiş anahtarını kapatırsanız gösterge 8 sayısını gösterecektir. 0'dan 9'a kadar bir sayı yazmak için. ikili kodda dört rakam yeterlidir: a 3 * 8 + a 2 * 4 + a 1 * 2 + a 0 * 1, Nerede 0 - 3, sayı sistemindeki sayılardır (0 veya 1).

0101 sayısını ondalık formda gösterelim 0101 = 0*8 + 1*4 + 0*2 + 1*1 = 4 + 1 = 5 . Şimdi diyagrama bakalım ve rakamın ağırlığının formülde 0 veya 1'in çarpıldığı sayıya karşılık geldiğini görelim.

Düşük voltajlı LED göstergeleri hala çok nadir olduğundan, 70'lerde büyük talep gören IN8, IN12 gibi gaz deşarjlı dijital göstergeleri kontrol etmek için bir zamanlar TTL teknolojisine dayalı bir kod çözücü - K155ID1 kullanıldı.

80'lerde her şey değişti. Yedi segmentli LED matrislerini (göstergeleri) serbestçe satın almak mümkün oldu ve radyo amatörleri arasında elektronik saatlerin montajında ​​bir patlama yaşandı. Sadece tembeller ev için ev yapımı bir elektronik saat monte etmedi.

Şifre çözücüler, bir tür ikili kodu diğerine dönüştürmenize olanak tanır. Örneğin, konumsal ikiliyi doğrusal sekizli veya onaltılı sayıya dönüştürün. Dönüşüm doğruluk tablolarında açıklanan kurallara göre gerçekleştirilir, dolayısıyla kod çözücülerin oluşturulması zor değildir. Bir kod çözücü oluşturmak için kuralları kullanabilirsiniz.

Ondalık kod çözücü

İkili koddan ondalık koda bir kod çözücü devresi geliştirmenin bir örneğini ele alalım. Ondalık kod genellikle ondalık basamak başına bir bit olarak temsil edilir. Ondalık kodda on basamak vardır, dolayısıyla bir ondalık basamağı görüntülemek için on kod çözücü çıkışı gerekir. Bu pinlerden gelen sinyal uygulanabilir. En basit durumda, LED'in üzerinde görüntülenen rakamı kolayca imzalayabilirsiniz. Ondalık kod çözücünün doğruluk tablosu Tablo 1'de gösterilmektedir.

Tablo 1. Ondalık kod çözücü doğruluk tablosu.

Kod çözücü çipleri, Şekil 2'deki devre şemalarında gösterilmektedir. Bu şekil, tam iç devre şeması Şekil 1'de gösterilen ikili ondalık kod çözücünün tanımını göstermektedir.

Tamamen aynı şekilde, başka herhangi bir kod çözücünün (kod çözücünün) devre şemasını alabilirsiniz. En yaygın şemalar sekizlik ve onaltılık şifre çözücülerdir. Bu tür kod çözücüler şu anda pratik olarak görüntüleme için kullanılmamaktadır. Temel olarak bu tür kod çözücüler daha karmaşık dijital modüllerin bileşenleri olarak kullanılır.

Yedi bölümlü kod çözücü

Genellikle ondalık ve onaltılık rakamları görüntülemek için kullanılır. Yedi bölümlü bir göstergenin görüntüsü ve bölümlerinin adları Şekil 3'te gösterilmektedir.

Böyle bir göstergede 0 sayısını görüntülemek için a, b, c, d, e, f segmentlerini aydınlatmak yeterlidir. "1" sayısını görüntülemek için b ve c segmentleri yanar. Tam olarak aynı şekilde, diğer tüm ondalık veya onaltılık rakamların görüntülerini elde edebilirsiniz. Bu tür görüntülerin tüm kombinasyonlarına yedi bölümlü kod adı verilir.

İkili bir kodu yedi bölümlü bir koda dönüştürmenize olanak sağlayacak bir kod çözücü için bir doğruluk tablosu oluşturalım. Segmentlerin sıfır potansiyelde tutuşmasına izin verin. Daha sonra yedi bölümlü kod çözücünün doğruluk tablosu Tablo 2'de gösterilen formu alacaktır. Kod çözücünün çıkışındaki sinyallerin spesifik değeri, mikro devrenin çıkışına bağlıdır. Bu diyagramlara daha sonra farklı bilgi türlerinin görüntülenmesine ayrılan bölümde bakacağız.

Tablo 2. Yedi bölümlü kod çözücünün doğruluk tablosu

Rastgele bir doğruluk tablosundan rastgele bir doğruluk tablosu oluşturma ilkelerine uygun olarak, Tablo 2'de verilen doğruluk tablosunu uygulayan yedi bölümlü kod çözücünün şematik diyagramını elde ediyoruz. Bu sefer geliştirme sürecini ayrıntılı olarak açıklamayacağız. devre. Yedi bölümlü kod çözücünün elde edilen devre şeması Şekil 4'te gösterilmektedir.

Kodlayıcı, ondalık sayıları ikili sayı sistemine dönüştürür. Şekil 9.9, ondalık sayıları dönüştüren bir kodlayıcının sembolik görüntüsünü göstermektedir 0, 1, 2, … , 9 kod çıkışına 8421 ve doğruluk tablosu. Sembol CDİngilizce bir kelimenin harflerinden oluşur Kodlayıcı. Solda gösterilen 10 kodlayıcı girişleri, sağda – kodlayıcı çıkışları; 1,2,4,8 sayıları kodlayıcının ikili dört hanesinin ağırlık katsayılarını gösterir.

Doğruluk tablosundan x 1 çıkışının log'a karşılık geleceği görülebilir. 1 , eğer giriş değişkenlerinden biri y 1, y 3, y 5, y 7, y 9'un da bir günlüğü varsa. 1 . Bu nedenle x 1 =y 1 y 3 y 5 y 7 y 9 mantıksal işlemini oluşturabiliriz. Kalan çıktılar için mantıksal işlemler oluşturabilirsiniz: x 2 =y 2 y 3 y 6 y 7, x 4 =y 4 y 5 y 6 y 7, x 8 =y 8 y 9.

Şekil 9.9. Kodlayıcının sembolik görüntüsü ve doğruluk tablosu

Elde edilen mantıksal işlemleri kullanarak mantıksal elemanlar üzerine kurulu bir mantıksal kodlayıcı devresi uygulamak mümkündür. VEYA, Şekil 9.10'da gösterilmiştir. Şifreleyiciler, klavyeden dijital sistemlere bilgi girmek için kullanılan cihazlarda kullanılır.

Şekil 9.10. Kodlayıcı mantık devresi

Modeller için uzaktan kumanda ekipmanlarında komutların kodlanması ve kod çözülmesine yönelik dijital sistemlerin avantajları, literatürde zaten belirtilmiştir. Aşağıda, aynı amaca yönelik 15 ayrı komut için kodlayıcı-kod çözücü kompleksinin başka bir versiyonunu açıklıyoruz.

Kodlayıcı devresi Şekil 2'de gösterilmektedir. 1 ve kod çözücü - Şek. 2. Cihazın bazı karakteristik noktalarındaki dalga şekli Şekil 1'de gösterilmektedir. 3.

Komut kodlayıcının çıkışında negatif polariteli darbe patlamaları vardır (Şekil 3'teki grafik 4).

Darbe dizilerinin tekrarlama frekansı f/32'ye eşittir; burada f, simetrik bir multivibratör devresine göre DD1.1.DD1.2 (Şekil I) mantık elemanları üzerinde yapılan ana osilatörün frekansıdır.

Ana osilatörden darbeler (grafik 1) DD2 sayacına ve DD4.1 tesadüf elemanına gönderilir. DD3 ve DD1.3.DD1.4 tetikleyicileri tek durumda olduğunda f frekanslı darbeler bu elemandan geçecektir (grafik 2 ve 3). Sayma tetikleyicisi DD3, DD2 sayacına gelen her 16. darbeden sonra değişir. DD3 tetikleyicisinin serbest girişleri birleştirilir ve 1 kOhm'luk bir direnç aracılığıyla güç kaynağının pozitif terminaline bağlanır. RS tetikleyicisi DD1.3.DD1.4, DD5 kod çözücünün çıkışındaki (pim 1) sıfır sinyal seviyesi ile tek duruma ve kod çözücü çıkışlarının sıfır sinyal seviyesi ile sıfır durumuna ayarlanır. SB I-SB 15 düğmelerinden birinin kontakları aracılığıyla DD1 elemanının 4 pimine bağlanır.

Paketteki darbe sayısı basılan düğme sayısına eşittir. Düğmelerden hiçbirine basılmazsa, RS tetikleyicisi DD1.3.DD1.4 sıfır durumuna aktarılmadığından kodlayıcı 16 darbelik paketler üretir.

Komut kod çözücü dört mikro devre üzerine monte edilmiştir (Şekil 2). Ünite DD1.2.DD1.3 elemanları üzerine monte edilmiştir. bir darbe seçicidir. F frekanslı iki negatif polarite darbesi arasındaki süre boyunca, C1 kapasitörünün, DD1.2 elemanını sıfır durumuna aktarmaya yetecek bir voltaja şarj etmek için zamanı yoktur ve DD1.3 elemanının çıkışı, aşağıdakilere karşılık gelen bir sinyal seviyesini korur: mantıksal 0. Aynı sırada Darbe patlamaları arasındaki zaman aralığında, C1 kondansatörü DD1.2 elemanının pin 2'sindeki birim voltajına şarj edilir (grafik 5) ve DD1.3 elemanının çıkışında sinyal 1 belirir (grafik 6) . VDI diyotu, C1 kapasitörünün hızlı deşarjını sağlar.

DD1.3 elemanının çıkışından gelen darbelerin azalmasına bağlı olarak, DD2 sayacı sıfır durumuna ayarlanır ve önlerinden, farklılaştırıcı devre C3.R4, DD2 sayacından depolama düğümüne bilgi kaydetmek için darbeler üretir. DD3 tetikleyicisinde. Paketteki bir darbeyle, DD2 sayacı sıfır durumda kalır, iki darbeyle durum 1'e, üç darbeyle durum 2'ye vb. gider.

Aktüatörler, DD4 kod çözücünün çıkışlarına bir ara bağlantı - elektronik bir röle aracılığıyla bağlanır. Elektronik rölenin devresi Şekil 2'de gösterilmektedir. 4. İlk elektronik röle, DD4 kod çözücünün O çıkışına (pim 1), ikincisi ise çıkış 1'e vb. bağlanır. Pim 17'ye bağlı on altıncı röle, kodlayıcıda hiçbir düğmeye basılmadığında açılır. Alıcının bu tasarımıyla aynı anda yalnızca bir aktüatör açılabilir. Vericideki komut kodlayıcıdaki düğmeye basıldığı süre boyunca yanar.

Dekoder ile her bir elektronik röle arasındaki aktüatörleri bağımsız olarak açıp kapatmak için, RS tetikleyicisini Şekil 1'deki şemaya göre açmalısınız. 5. Tetikleme girişleri iki bitişik kod çözücü çıkışına bağlanır; örneğin, ilk tetikleyicinin S ve R girişleri kod çözücünün sırasıyla 0 ve 1 çıkışlarına, ikincisi - 2 ve 3 çıkışlarına, üçüncüsü - 4 ve 5 çıkışlarına vb. bağlanır. Aktüatör sayısı yarıya indirildi. Kapasitör C1, güç açıldığında RS tetikleyicisini tek bir duruma ayarlamak için gereklidir.

RS tetikleyicisinin çıkışı yüksek olduğunda, K1 rölesinin enerjisi kesilir. R girişine bir süre 0 sinyali uygulanırsa tetik sıfıra ayarlanacak ve K1 rölesi açılacaktır. S girişine bir süre sıfır sinyal seviyesi uygulandığında röle kapanacaktır. Böylece kanallardan birindeki komut röleyi açar ve bitişikteki komut onu kapatır. Gerekirse elektronik rölelerin bir kısmı Şekil 2'deki şemaya göre bağlanabilir. 4 ve geri kalanı - RS tetikleyiciyle. Röle K1 - RES15, pasaport RS4.591.003.

Cihazın işlevselliğini kontrol ederken, komut kodlayıcının çıkışı, kod çözücünün girişine bağlanır. Ana osilatörün frekansı farklı şekilde seçilebilir; sadece komut kod çözücüde C1 kapasitörünü seçmeniz gerekir (daha yüksek bir frekansta kapasitörün kapasitansı daha küçük olmalıdır). Ana osilatörün frekans kararlılığı için yüksek gereksinimler yoktur.

Kodlayıcı, sorunu kod çözücünün tersiyle çözer: özellikle, çıkışlarına uyarılmış bilgi girişinin ondalık sayısına karşılık gelen bir ikili kod kurulur.

Çıkışta doğal bir ikili kod elde etmek için bir kodlayıcı oluştururken, 1, 3, 5, 7, ... gibi tek ondalık basamakların böyle bir kodun en az anlamlı basamağında, yani çıktıda 1 olduğunu dikkate alın. 1 numaralı girişte veya 3 numaralı girişte vb. varsa en az anlamlı rakamın 1 olması gerekir. Bu nedenle, belirtilen sayılara sahip girişler bir OR elemanı aracılığıyla düşük dereceli rakamın çıkışına bağlanır. . Ondalık basamaklar 2, 3, 6, 7, ikili kodun ikinci basamağında bir birime sahiptir. . .; bu sayılara sahip girişler, kodun ikinci basamağının ayarlandığı kodlayıcının çıkışına bir OR elemanı aracılığıyla bağlanmalıdır. Benzer şekilde, 4, 5, 6, 7,... girişleri bir OR elemanı aracılığıyla üçüncü bitin ayarlandığı çıkışa bağlanmalıdır, çünkü kodlarının bu bitte bir olması vb.

Belirtilen prensibe göre oluşturulmuş kodlayıcı devresi Şekil 1'de gösterilmektedir. 3.9,a ve geleneksel görüntü Şekil 3'tedir. 3.9, b, burada E işlem izni girişidir ve E 0 çıkıştır; mantıksal 0, tek bir bilgi girişinin heyecanlanmadığını gösterir. Kodlayıcıların bit kapasitesini (kademeli) genişletmek için, sonraki kodlayıcının E girişi bir öncekinin E 0 çıkışına bağlanır. Önceki kodlayıcının bilgi girişleri uyarılmazsa (E 0 =0), sonraki kodlayıcı çalışma izni alır.

Şifreleyicilerin uygulanması

Kodlayıcı yalnızca bir ondalık sayıyı ikili kodda temsil etmek (kodlamak) için değil, aynı zamanda örneğin karşılık gelen simgeye sahip bir tuşa basıldığında belirli bir kod (değeri önceden seçilmiştir) yayınlamak için de düzenlenebilir. Bu kod göründüğünde sisteme belirli bir klavye tuşuna basıldığı bildirilir.

Şifreleyiciler, bir kod türünü diğerine dönüştüren cihazlarda kullanılır. Bu durumda, kaynak kodu kombinasyonunun şifresi ilk önce çözülür ve bunun sonucunda kod çözücünün karşılık gelen çıkışında mantıksal bir 1 görüntülenir. Bu, değeri uyarılanların sayısına göre belirlenen giriş kodunun gösterimidir. Kod çözücünün çıkışı, her giriş kodunun belirli bir çıkış kodunun ortaya çıkmasına neden olacağı şekilde kodlayıcıya beslenir.