В качестве примера рассмотрим построение схем отображения электронных часов. В одной из задач электронных часов является высвечивание, изображение времени. Таким образом, электронные часы имеют схемы, которые позволяют от множества цифр перейти к изображению этих цифр. Для того, чтобы выполнить такое преобразование нам необходимо использовать кодирование множества всех исходных значений аргументов, то есть множество десятичных цифр и множество изображений. Для кодирования множество десятичных цифр мы используем стандартный четырехразрядный двоичный код кодирующий каждую из десятичных цифр. Для кодирования изображения мы рассмотрим семисегментную структуру полосок светодиодов, который может представлять различные цифры. Подведение напряжения к каждой из этих полос заставляет эту полоску светиться. Таким образом, мы можем определить двоичные функции, которая отвечает как раз за то, подать напряжение на соответствующую полоску или не подавать это напряжение. Мы имеем ровно 7 двоичных функций, и каждая функция отвечает за свою полоску возможных изображений нашей цифры. Так, например, для того, чтобы высветить цифру 9, нам необходимо подать напряжение на 1, 2, 3 и так далее, все полоски за исключением 6. В соответствии с такой кодировкой, мы можем изображение всех цифр представить кодами значений всех тех 7 функций, которые отвечают за высвечивание (загорание), соответствующих полосок светодиодов. Изображение 9 будет закодировано набором из шести 1 за исключением "f6". Таблица соответствия кода цифры и кода изображения, приведена здесь на этом слайде. В частности, для того, чтобы отобразить 0, для набора значений аргументов 0, 0, 0, 0 нам необходимо, чтобы все функции кроме "f7" были равны 1. Поскольку должны высвечиваться все эти полоски за исключением 7. Система управления электронных часов, как раз и содержит соответствующую часть отвечающую за отображение. Электронные часы работают следующим образом. Они имеют в своем составе генератор тактовых импульсов, который, например, с частотой 1 герц, то есть 1 раз в секунду выдает электрический импульс на счетчик по модулю 60. С выхода этого счетчика, 1 раз в минуту электрический импульс поступает на вход четырехразрядного регистра соответствующего 1 минут. Всего таких регистров в 4. Они соответствуют единицам минут, десяткам минут, единицам часов и десяткам часов. Четырехразрядный регистр отвечающий за единицы минут работает по модулю 10, то есть после принятия 10 электрических импульсов, регистры сбрасываются на 0, при этом передавая электрический импульс в следующий регистр. На данном слайде представлено значение двоично-десятичных кодов соответствующего значения времени 21 час 59 минут. Каждый из четырехразрядных регистров имеет соответствующий двоично-десятичный код, той цифры, которую необходимо отобразить. Для отображения каждой цифры, мы должны использовать логическую схему. Каждая схема имеет ровно 4 двоичных входа и 7 двоичных выходов по числу тех двоичных функций, которые отвечают за каждую из своих полосок в семисегментном коде каждой цифры. Все логические схемы являются идентичными. Для того, чтобы высветить изображение 5, наша логическая схема должна, функция "f3" и "f6" иметь значение 0 на наборе 0, 1, 0, 1, все остальные функции должны иметь значение 1. Таким образом, логическая схема имеет 4 двоичных входа и 7 двоичных функций. Каждая из этих функций может быть реализована независимо каждой из функций, отвечает за подачу напряжения на свою полоску светодиодов. Каждая из логических схем преобразует код цифр в ее изображение. Нашей задачей является, задача построения устройства отображения, то есть построение схемы отображения электронных часов. Для того, чтобы построить такую схему, нам сначала нужно построить таблицу истинности всех этих 7 функций. Таблица истинности, этих функций, содержит все строки, для всех возможных кодов из четырех двоичных значений, в данном случае их ровно 16 и каждая строка этой таблицы истинности содержит код (цифры), в данном случае это код 5 и значения тех функций, которые отвечают за высвечивание соответствующих полосок светодиодов. Так, на наборе 0, 1, 0, 1 функция "f1", "f2", "f4", "f5" и "f7" должны быть равны 1, а функции "f3" и "f6", должны быть равны 0. В соответствии с этой таблице истинности, мы можем определить отдельно каждую аналогичную функцию, а именно функция "f2" отвечающая за зажигания верхней полоски светодиодов, в этой структуре будет иметь следующие значения на двоичных наборах представленных в таблице истинности. Это на наборе 0,0,0 она равна 1, потому что именно на 0 эта полоска должна гореть для 1 - это полоска не должна гореть и так далее. Логическая схема определяет ровно 7 двоичных функций, каждая из которых зависит от четырех двоичных аргументов. Все функции представленные в этой таблице истинности, являются частичными, поскольку только 10 из возможных 16 кодировок используются, для того чтобы законсервировать десятичные цифры. В некоторых случаях, дополнительные не используемые коды можно использовать, для того чтобы расширить возможности схемы отображения, а именно в некоторых приложениях, например, для схем отображения электронного сейфа, необходимо записывать слова состоящие из таких символов, а именно в одном из состояний этот сейф "CLOSEd" (закрыт), в другом состоянии этот сейф "OPEn" (открыт), оставшиеся 6 возможных кодировок можно использовать для того, чтобы представить дополнительно 6 возможных символов. В частности, для букв "О" и "S" в принципе можно использовать, соответственно, кодировки 0 и 5, для остальных символов, необходимо использовать свои кодировки. Оказывается, что для этих двух слов, таких символов ровно 6. Пусть мы используем для кодировки буквы "Е" такой код. Для кодировки буква "Е", необходимо использовать такой код, чтобы изображение соответствовало этой букве. Пусть код 1, 0, 1, 0 соответствует букве "Е", тогда на этом наборе должны быть активизированы или равны 1 все двоичные функции за исключением "f3" и "f4". Изображение остальных символов также могут быть представлены в этой схеме отображения. В качестве упражнения, предлагается слушателям разработать кодирования для отображения с помощью девятисегментной структуры кода, всех десятичных цифр. Эта структура кода, принята в почтовой службы России для кодирования почтовых индексов. Спасибо за внимание!
