 |
Этап 3. Кодирование входных и выходных сигналов. Задание 3.
|
|
|
|
Кодирование входных и выходных сигналов и переменных цифрами двоичной системы счисления (двоичным кодом).
(см. раздел 2,этап 3)
Напоминание. В электрических цепях (ИМС и линиях связи) информация представляется электрическим сигналом – значениями (уровнями) напряжения или тока, в символических моделях (логических и математических) – переменными (логическими или арифметическими).
а) Кодирование входных сигналов и входных переменных
Напоминание:
1) Каждая i-я кнопка имеет два положения (т.е. является логическим элементом):
- одно – отпущенное, обозначим его как 
,
- другое – нажатое, обозначим его как 
.
Кнопка может замыкать НР контакт, размыкать НЗ контакт или переключать с НР на НЗ или наоборот.
2) Положение «нажата» означает, что на кнопку воздействует усилие, которое называют «импульсом» и в ППЛ кодируют единицей (это подчеркивает, что проводимость контакта, управляемого кнопкой есть, т.к. контакт НР – нормально разомкнутый и при нажатии замыкается (ток возможен), поэтому его иногда называют «замыкающим»).
Положение «отпущена» означает, что на кнопку нет воздействия, это состояние (входного воздействия) называют «пауза» и в ППЛ кодируют нулем (это подчеркивает, что проводимость у разомкнутого контакта отсутствует (ток невозможен, он НР).
3) Для кодирования двух положений входной i-й кнопки достаточно одного двоичного разряда (одного бита), который в реальном узле представляется одним сигналом 
с двумя возможными уровнями напряжения: высокий уровень ВУ и низкий уровень НУ (см. рис. 3.3.1).
Рис. 3.3.1. Уровни цифрового сигнала
(потенциальный импульсно-паузный сигнал)
Пояснение:
Импульс-пауза – это рабочий сигнал любого цифрового узла.
|
|
|
– длительность импульса.
– длительность паузы.
- период повторения (задается тактовым генератором или входным сигналом).
НУ – низкий уровень (в электронике обычно это уровень напряжения).
ВУ – высокий уровень.
ПУ-пороговый уровень входа вентиля, уровни ВУ и НУ входного сигнала вентиля сравниваются с ПУ. Пороговый уровень ПУ по напряжению – это свойство входа электронного вентиля (НЕ,И,ИЛИ,И-НЕ,ИЛИ-НЕ, и т.д.),заключающееся в том, что при прохождении этого значения напряжения на входе вентиля транзисторы,которые выполняют роль переключаемой (напряжением) проводимости, либо открываются (проводят),либо закрываются (не проводят). Это приводит к соответствующему (операции вентиля) изменению уровня напряжения на выходе вентиля.
В ППЛ (положительной потенциальной логике) пауза кодируется нулем, импульс – единицей, в ОПЛ (отрицательной потенциальной логике) – наоборот, согласно таблице 3.3.1. Физически работа в ППЛ означает, что операция в вентиле начинает выполняться при поступлении импульса и может продолжаться в течение всего периода, т.е. до поступления следущего импульса, а в ОПЛ – при поступлении паузы.
Таблица 3.3.1.
Кодировка уровней
| Уровень | Код | |
| ППЛ | ОПЛ | |
| НУ | ||
| ВУ |
Напоминание. В структурном синтезе (этапы с 5-го по 7-й), в результате которого получается логическое уравнение, принято для входа и выхода кодирование в ППЛ и проектирование в логике Буля (т.е. с операциями НЕ, И, ИЛИ).
4) Понятие «потенциальная» (в отличие от «импульсной») означает, что все уровни отсчитываются от нулевого потенциала (в электронике это один из полюсов источника питания, обычно «минусовой»).
Например, в автомобиле на (железном) корпусе «сидит» «минус» источника питания – аккумулятора, и все потенциалы отсчитываются от этой «массы».
С точки зрения спектра Фурье – потенциал учитывает и «постоянную» составляющую (говорят «постоянное напряжение»), а не только переменные составляющие ряда Фурье.
|
|
|
5) Полная таблица кодирования входных сигналов и их моделей в формулах-переменных (логических или арифметических – числовых) приведена в таблице 3.3.2.
Таблица 3.3.2.
Кодирование положений i-й кнопки (i-го входного сигнала и значений i-й входной переменной)
| Входной сигнал | Входная переменная | Значение входной переменной (положение кнопки) | Уровень сигнала | Код в ППЛ | Обозначение значения переменной в логической формуле |
 – напряжение в электрической цепи – в сигнальном (прямом) проводе относительно нуля (нулевого потенциала) – это и есть потенциал.
| 
в логическом уравнении
| – отпущена
| НУ – пауза |  – читается «НЕ »
| |
| - нажата
| ВУ - импульс |
|
6) Сокращенная таблица кодирования входных сигналов и переменных. В проекте таблица 3.3.2 обычно представляется в сокращенном виде, как показано в таблице 3.3.2а, остальные подразумеваются.
Таблица 3.3.2а.
Сокращенная таблица кодирования входных переменных
| Входная переменная | Значение входной переменной | Код | Обозначение значения входной переменной в логическом уравнении (формуле) |
|
| – отпущена
| – читается «НЕ »
| |
| – нажата
|
|
Замечание: если у символа стоит буква «ф» (физический), это реальный сигнал (уровень тока или напряжения в цепи), а без «ф» – переменная в логическом уравнении. Обычно они отождествляются.
б) Кодирование выходного сигнала и выходной переменной.
Напоминание.
1) На этапе 2 выделены два значения выходного сигнала: 
- замок закрыт, 
– замок открыт.
2) Для кодирования двух значений и , выходного сигнала достаточно одного физического разряда 
с двумя уровнями напряжения: НУ и ВУ.
3) В логической формуле сигнал представлен переменной y.
4) Таблица 3.3.3
Таблица 3.3.3.
Кодирование значений выходного сигнала и значений выходной
переменной Y
| Выходной сигнал | Выходная переменная | Значение выходной переменной | Уровень сигнала | Код в ППЛ | Обозначение значения переменной в логической формуле |
| – напряжение в электрической цепи в прямом проводе относительно общего провода
| 
(в логическом уравнении)
| – замок
закрыт
| НУ – пауза |  – читается «НЕ »
| |
| – замок
открыт
| ВУ – импульс |
|
|
|
|
5) В проекте таблицу 3.3.3 обычно представляют в усеченном виде, как в таблице 3.3.3а, остальное подразумевается.
Таблица 3.3.3а.
Кодирование выходной переменной
| Выходная переменная | Значение выходной переменной | Код | Обозначение значения переменной в логической формуле |
|
| - замок закрыт
- замок открыт
| - читается «НЕ »
|
Задание 3. Построить таблицы 3.3.2а и 3.3.3а для решаемой задачи
6) После выполнения этого этапа значения входных и выходных переменных закодированы цифрами двоичного кода. Следовательно, можно перечислить все возможные двоичные наборы значений входных переменных и исходя из здравого смысла, определить значение двоичной выходной переменной на каждом наборе, говорят, составить таблицу истинности-ложности функции (выходной переменной). Обычно говорят, «построить таблицу истинности ТИ», подразумевая и ложные (нулевые) значения функции. ТИ строится на следующем этапе.
|
|
|
