బైనరీ ఎన్కోడర్లు

ఎన్కోడర్లు, పేరు సూచించినట్లుగా, పెద్ద బిట్ సమాచారాన్ని చిన్న బిట్ విలువగా ఎన్కోడ్ చేస్తుంది. ఇన్‌పుట్‌లు మరియు అవుట్‌పుట్‌ల సంఖ్య ఆధారంగా మరియు ఇది ఎలా పనిచేస్తుందో దాని ఆధారంగా అనేక రకాల ఎన్‌కోడర్లు ఉన్నాయి. కానీ ప్రతి ఎన్‌కోడర్‌కు ఒక అంతర్లీన నియమం ఉంది, ఎన్‌కోడర్‌లోని అవుట్‌పుట్ లైన్ల సంఖ్య ఎల్లప్పుడూ ఇన్‌పుట్ లైన్ల సంఖ్య కంటే తక్కువగా ఉంటుంది. ఈ వ్యాసంలో ఎన్కోడర్లు, ఎన్కోడర్ అంటే ఏమిటి, ఎలా మరియు ఎందుకు డిజిటల్ సర్క్యూట్లలో వాడతారు అనే దాని గురించి మేము మరింత నేర్చుకుంటాము.

ఎన్కోడర్ యొక్క ప్రాథమిక సూత్రం:

దిగువ చూపిన విధంగా ఎన్కోడర్ బ్లాక్ బాక్స్ అని imagine హించుకుందాం, ఇది ఇన్పుట్ లైన్ల సంఖ్యను 4 నుండి కేవలం 2 అవుట్పుట్ లైన్లకు అద్భుతంగా తగ్గిస్తుంది, కాని డేటాలో ఎటువంటి నష్టం లేకుండా అదే సమాచారాన్ని అందిస్తుంది.

మొదట ఈ ఎన్కోడర్ పేరు ఏమిటో నిర్ణయిద్దాం. దీనికి నాలుగు ఇన్‌పుట్‌లు మరియు రెండు అవుట్‌పుట్‌లు ఉన్నాయి కాబట్టి ఈ ఎన్‌కోడర్ పేరు 4: 2 ఎన్‌కోడర్ అవుతుంది. ఎన్కోడర్ " n " అవుట్పుట్ లైన్ల సంఖ్యను కలిగి ఉంటే, ఇన్పుట్ లైన్ల సంఖ్య 2 అవుతుంది ­_­ ^n, మా విషయంలో అవుట్పుట్ పంక్తుల సంఖ్య రెండు (n = 2) కాబట్టి ఇన్పుట్ లైన్ల సంఖ్య (2 ² = 4) నాలుగు ఉండాలి, ఇది సరిగ్గా అదే. నాలుగు ఇన్పుట్ పిన్స్ I0 నుండి I3 వరకు మరియు రెండు అవుట్పుట్ పిన్స్ O0 నుండి O1 వరకు లేబుల్ చేయబడ్డాయి

కాబట్టి ఎన్కోడర్ నాలుగు సంకేతాలను రెండుగా ఎలా మారుస్తుంది, ఈ క్రింది సత్య పట్టికను పరిశీలించడం ద్వారా అర్థం చేసుకోవచ్చు. ఇక్కడ చూపిన మాదిరిగానే ఒక సాధారణ ఎన్‌కోడర్‌కు ఒక నియమం ఉందని తెలుసుకోవడం కూడా ముఖ్యం, ఇచ్చిన సమయంలో ఒక ఇన్‌పుట్ పిన్ మాత్రమే ఎక్కువగా ఉండాలి కాబట్టి ఈ క్రింది సత్య పట్టికలో ఒక ఇన్‌పుట్ మాత్రమే ఎక్కువగా ఉంటుంది.

ఇన్పుట్ యొక్క సాధ్యమయ్యే ప్రతి పరిస్థితి అవుట్పుట్ పై సత్య పట్టికలో చూపబడుతుంది. ఉదాహరణకు, O1 మాత్రమే ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు (1) మరియు అన్ని ఇతర ఇన్పుట్లు తక్కువగా ఉన్నప్పుడు (0) అప్పుడు అవుట్పుట్ పిన్స్ రెండూ తక్కువగా ఉంటాయి (0). అదేవిధంగా ప్రతి కేసులో అవుట్పుట్ పిన్స్ కూడా దాని స్థితిని మారుస్తాయి. ఈ అవుట్పుట్ బిట్స్ స్థితిని ఉపయోగించడం ద్వారా వినియోగదారు ఎన్కోడర్కు ఏ ఇన్పుట్ సిగ్నల్ ఇవ్వబడిందో తెలుసుకోవచ్చు.

సరే, 4 పంక్తులను 2 పంక్తులుగా మార్చడం గురించి మనకు ఏమి అవసరం?

అర్థం చేసుకోవడానికి మేము 4: 2 ఎన్కోడర్‌ను వివరించాము, కాని ఇతర ఎన్‌కోడర్లు ఉన్నాయి, ఇవి ఎక్కువ సంఖ్యలో ఇన్‌పుట్‌లను తీసుకొని వాటిని 8: 3 ఎన్‌కోడర్, 16: 4 ఎన్‌కోడర్ వంటి తక్కువ సంఖ్యలో అవుట్‌పుట్‌లకు మార్చగలవు. ఈ రకాలు మేము MCU / MPU లో ఉపయోగించే పిన్‌ల సంఖ్యను తగ్గించవలసి వచ్చినప్పుడు లేదా PLC మరియు ఇతర వ్యవస్థలలో సిగ్నల్ మోసే వైర్ల సంఖ్యను తగ్గించేటప్పుడు ఎన్‌కోడర్ చాలా ఉపయోగకరంగా ఉంటుంది, ఇక్కడ స్విచ్ లేదా LED శ్రేణి ఉంటుంది. తక్కువ వైర్లను ఉపయోగించడం ద్వారా డేటాను సమర్ధవంతంగా ప్రసారం చేయడంలో కూడా ఇది ఉపయోగించబడుతుంది. కొన్ని అనువర్తనాల్లో మనకు ఒకటి కంటే ఎక్కువ ఇన్పుట్ ఎక్కువగా ఉండే పరిస్థితి ఉండవచ్చు (1) ఆ సందర్భంలో మనం ప్రియారిటీ ఎన్కోడర్ అని పిలుస్తాము, ఈ వ్యాసంలో మనం మరింత చర్చిస్తాము.

కాంబినేషన్ లాజిక్ డిజైన్‌లను ఉపయోగించి ఎన్కోడర్‌లను నిర్మించడం

ఎన్కోడర్ ఎలా పనిచేస్తుందో మరియు ఎక్కడ ఉపయోగించబడుతుందో ఇప్పుడు మనకు తెలుసు. సాధారణ లాజిక్ గేట్లను ఉపయోగించి ఒకదాన్ని ఎలా నిర్మించాలో నేర్చుకుందాం. 8: 3 వంటి ఎన్కోడర్లు SN74LS148 వంటి చక్కని సింగిల్ ప్యాకేజీ IC గా అందుబాటులో ఉన్నప్పటికీ, అవి ఎలా నిర్మించబడ్డాయో తెలుసుకోవడం చాలా ముఖ్యం, తద్వారా అవసరమైన సత్య పట్టిక ఆధారంగా మా ప్రాజెక్టులకు అనుకూల ఎన్‌కోడర్‌లను తయారు చేయవచ్చు.

బూలియన్ వ్యక్తీకరణ:

కాంబినేషన్ లాజిక్ పరికరాన్ని రూపొందించడంలో మొదటిది సత్య పట్టిక కోసం బూలియన్ వ్యక్తీకరణను కనుగొనడం. ఇది చాలా సులభం మరియు సత్య పట్టికను చూడటం ద్వారా సులభంగా నిర్ణయించవచ్చు. మేము ఇంతకు ముందు చూసిన అదే సత్య పట్టిక మీకు బాగా అర్థమయ్యేలా కొన్ని దృష్టాంతాలతో క్రింద ఇవ్వబడింది.

వ్యక్తీకరణల సంఖ్య అవుట్పుట్ పంక్తుల సంఖ్యకు సమానంగా ఉంటుంది, ఇక్కడ మనకు రెండు అవుట్‌పుట్‌లు ఉన్నాయి మరియు అందువల్ల మనకు రెండు వ్యక్తీకరణలు ఉన్నాయి. మొదటి అవుట్పుట్ O0 కోసం, ఇది ఏ స్థితిలో ఉందో తనిఖీ చేయండి (1) మరియు సంబంధిత ఇన్పుట్ పిన్ సంఖ్యను కనుగొనండి, అది కూడా అధికంగా ఉంటుంది (1). అదేవిధంగా O0 నోట్ యొక్క అన్ని అధిక విలువలకు ఏ ఇన్పుట్ పిన్ సంఖ్య ఎక్కువగా ఉందో మరియు పిన్నులను జోడించండి. అవుట్పుట్ పిన్ O0 కి సంబంధించిన ఇన్పుట్ పిన్స్ పైన ఎరుపు రంగులో హైలైట్ చేయబడతాయి మరియు O1 కోసం బ్లూలో హైలైట్ చేయబడతాయి. కాబట్టి O0 మరియు O1 కోసం వ్యక్తీకరణ ఉంటుంది

O ₁ = I ₃ + I ₂ O ₀ = I ₃ + I ₁

4: 2 ఎన్కోడర్ సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రం:

మేము బూలియన్ ఎక్స్‌ప్రెషన్‌ను పొందిన తర్వాత దాన్ని గేట్స్ రూపంలో గీయాలి. ఇక్కడ మనకు అదనంగా (+) ఆపరేషన్ ఉన్నందున మేము మా సర్క్యూట్లను నిర్మించడానికి OR గేట్లను ఉపయోగిస్తాము. మీరు మీ అవసరాలకు అనుగుణంగా బూలియన్ వ్యక్తీకరణను సరళీకృతం చేయవచ్చు లేదా సవరించవచ్చు. పై వ్యక్తీకరణ కోసం సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రం క్రింద చూపబడింది

7432 OR గేట్ IC ని ఉపయోగించి సర్క్యూట్ సులభంగా నిర్మించవచ్చు. నేను నా నిర్మించారు ఎన్కోడర్ సర్క్యూట్ పైగా breadboard క్రింద చూపిన విధంగా

నాలుగు ఇన్పుట్ లైన్లు (I0, I1, I2 మరియు I3) నాలుగు పుష్ బటన్ల ద్వారా అందించబడతాయి, బటన్ నొక్కినప్పుడు అది + 5V ని పిన్తో లింక్ చేస్తుంది, ఇది లాజిక్ 1 గా చేస్తుంది మరియు బటన్ నొక్కినప్పుడు పిన్ నేలమీద ఉంటుంది లాజిక్ సున్నాగా చేయడానికి 10 కె పుల్ డౌన్ రెసిస్టర్ ద్వారా. ఎరుపు LED జత ఉపయోగించి అవుట్‌పుట్‌లు (O0 మరియు O1) సూచించబడతాయి. LED మెరుస్తున్నట్లయితే, అవుట్పుట్ లాజిక్ 1 అని మరియు అవి ఆపివేయబడితే అవుట్పుట్ లాజిక్ 0. అని అర్థం. ఎన్కోడర్ సర్క్యూట్ యొక్క పూర్తి పని క్రింది వీడియోలో చూపబడింది

మొదటి బటన్ నొక్కినప్పుడు మీరు చూడగలిగినట్లుగా ఇన్పుట్ I0 అధికంగా తయారవుతుంది మరియు అందువల్ల రెండు అవుట్‌పుట్‌లు తక్కువగా ఉంటాయి. రెండవ బటన్ నొక్కినప్పుడు ఇన్పుట్ I1 ఆన్ చేయబడి, O0 ఎక్కువగా ఉందని సూచించడానికి ఒక LED ఎత్తుకు వెళుతుంది. చివరగా నాల్గవ బటన్ నొక్కినప్పుడు ఇన్పుట్ I3 అధికంగా తయారవుతుంది మరియు తద్వారా LED రెండూ అధికంగా ఉంటాయి. ఇది చాలా సులభమైన సర్క్యూట్, అందువల్ల మేము దీన్ని బ్రెడ్‌బోర్డ్‌లో సులభంగా నిర్మించాము కాని, ప్రాక్టికల్ ఎన్‌కోడర్‌ల కోసం సర్క్యూట్ కొంచెం క్లిష్టంగా ఉంటుంది. అయినప్పటికీ ఎన్కోడర్లు ఐసి ప్యాకేజీలుగా కూడా అందుబాటులో ఉన్నాయి, ఇది మీ ప్రాజెక్ట్కు సరిపోతుంటే కొనుగోలు చేయవచ్చు.

8: 3 ఎన్కోడర్లు:

8: 3 ఎన్కోడర్ యొక్క పని మరియు ఉపయోగం ఇన్పుట్ మరియు అవుట్పుట్ పిన్ల సంఖ్య మినహా 4: 2 ఎన్కోడర్కు సమానంగా ఉంటుంది. 8: 3 ఎన్కోడర్‌ను ఆక్టల్ టు బైనరీ ఎన్‌కోడర్ అని కూడా పిలుస్తారు 8: 3 ఎన్‌కోడర్ యొక్క బ్లాక్ రేఖాచిత్రం క్రింద చూపబడింది

ఇక్కడ ఎన్కోడర్ 8 ఇన్పుట్లను మరియు 3 అవుట్పుట్లను కలిగి ఉంది, మళ్ళీ ఒక ఇన్పుట్ మాత్రమే అధికంగా ఉండాలి (1) ఏ సమయంలోనైనా. 8 ఇన్‌పుట్‌లు ఉన్నందున దీనిని ఆక్టల్ ఇన్‌పుట్ అని పిలుస్తారు మరియు మూడు అవుట్‌పుట్‌లు ఉన్నందున దీనిని బైనరీ అవుట్పుట్ అని కూడా అంటారు. ఎన్కోడర్ యొక్క సత్య పట్టిక క్రింద చూపబడింది.

8: 3 ఎన్కోడర్ ట్రూత్ టేబుల్:

బూలియన్ వ్యక్తీకరణ:

మేము మీకు అవుట్పుట్లను కలిగి ఉన్నందున క్రింద చూపిన విధంగా మాకు మూడు వ్యక్తీకరణలు ఉంటాయి

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 ఎన్కోడర్ సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రం:

బూలియన్ వ్యక్తీకరణ ఎప్పటిలాగే పొందిన తరువాత, క్రింద చూపిన విధంగా OR గేట్లను ఉపయోగించి సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రాన్ని నిర్మించవచ్చు.

సర్క్యూట్ 4-ఇన్పుట్ OR గేట్ IC ని ఉపయోగిస్తుంది, మీరు ఇతర సాధారణ 2 ఇన్పుట్ గేట్ IC లను ఉపయోగించడానికి బూలియన్ వ్యక్తీకరణను కూడా సరళీకృతం చేయవచ్చు.

సాధారణ ఎన్కోడర్ల లోపం:

ఈ రకమైన ఎన్కోడర్లు ఈ క్రింది ప్రధాన లోపాలతో బాధపడుతున్నాయి

• ఇన్పుట్ ఏదీ ఎక్కువగా లేనప్పుడు అవుట్పుట్ అన్ని సున్నాకి సమానంగా ఉంటుంది, కానీ ఈ పరిస్థితులు మొదటి బిట్ అధికంగా (MSB) విభేదిస్తాయి. అందువల్ల కనీసం ఒక బిట్ అయినా ఎల్లప్పుడూ ఉండేలా జాగ్రత్త తీసుకోవాలి
• ఒకటి కంటే ఎక్కువ ఇన్పుట్ ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు, అవుట్పుట్ కూలిపోతుంది మరియు గందరగోళానికి దారితీసే ఇన్పుట్లలో ఒకదానికి ఫలితాన్ని ఇస్తుంది.

ఈ ఇబ్బందులను అధిగమించడానికి మేము ప్రియారిటీ ఎన్‌కోడర్ అని పిలువబడే వేరే రకం ఎన్‌కోడర్‌ను ఉపయోగిస్తాము, ఇది అవుట్‌పుట్ చెల్లుబాటు అవుతుందో లేదో తెలుసుకోవడానికి అదనపు అవుట్‌పుట్‌ను ఉపయోగిస్తుంది, మరియు ఒకటి కంటే ఎక్కువ ఇన్‌పుట్‌లు అధికంగా ఉన్నప్పుడు ఎల్‌ఎస్‌డి నుండి అధికంగా ప్రారంభమయ్యేది ఒంటరిగా పరిగణించబడుతుంది ఇతర ఇన్పుట్లను విస్మరిస్తుంది.

ప్రాధాన్యత ఎన్కోడర్:

4: 2 ప్రియారిటీ ఎన్‌కోడర్ సాధారణ ఎన్‌కోడర్‌కు ఎలా భిన్నంగా ఉందో అర్థం చేసుకోవడానికి ఒక ఉదాహరణగా విశ్లేషిద్దాం మరియు ఇది పైన పేర్కొన్న రెండు లోపాలను అధిగమించగలదు. 4: 2 ప్రియారిటీ ఎన్కోడర్ యొక్క బ్లాక్ రేఖాచిత్రం క్రింద చూపబడింది

ప్రాధాన్యత 4: 2 ఎన్‌కోడర్‌లో 4 ఇన్‌పుట్‌లు మరియు 2 అవుట్‌పుట్‌లు కూడా ఉన్నాయి, కాని మేము V అని పిలువబడే మరొక అవుట్‌పుట్‌ను చెల్లుబాటు అయ్యే బిట్‌ను సూచిస్తాము. ఈ చెల్లుబాటు అయ్యే బిట్ మొత్తం నాలుగు ఇన్పుట్ పిన్స్ తక్కువగా ఉందో లేదో తనిఖీ చేస్తుంది (0) తక్కువ అయితే బిట్ కూడా అవుట్పుట్ చెల్లుబాటు కాదని పేర్కొంటూ తక్కువ చేస్తుంది, అందువల్ల పైన పేర్కొన్న మొదటి లోపాన్ని మనం అధిగమించగలము.

4: 2 ప్రాధాన్యత ఎన్కోడర్ ట్రూత్ టేబుల్:

MSB బిట్‌లకు ప్రాధాన్యత ఇవ్వడం ద్వారా తదుపరి లోపాన్ని నివారించవచ్చు, ఎన్‌కోడర్ MSB నుండి తనిఖీ చేస్తుంది మరియు మొదటి బిట్‌ను కనుగొన్న తర్వాత అధిక (1) అది ఉత్పత్తిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. కాబట్టి ఇతర పిన్స్ ఎక్కువ లేదా తక్కువగా ఉన్నా ఫర్వాలేదు. అందువల్ల 1 చేరుకున్న తర్వాత దిగువ సత్య పట్టికలో పట్టించుకోని విలువలు “X” చేత ప్రదర్శించబడతాయి.

బూలియన్ వ్యక్తీకరణ:

ఇప్పుడు మనం O0, O1 మరియు V ల కొరకు మూడు వ్యక్తీకరణలను పొందాలి. సత్య పట్టికలో వస్తువులను పట్టించుకోనందున, దీని కోసం బూలియన్ వ్యక్తీకరణను పొందటానికి మేము K- మ్యాప్ పద్ధతిని ఉపయోగించాలి. ఈ వ్యాసం యొక్క పరిధిలో లేనందున K- మ్యాప్‌లతో ఎలా పరిష్కరించాలో మేము కవర్ చేయబోము. కానీ మ్యాప్ క్రింద చూపబడింది, తద్వారా మీరు మీరే జోక్యం చేసుకోవచ్చు మరియు నేర్చుకోవచ్చు.

పై పటాలలో, ఎడమవైపు O1 మరియు కుడివైపు O0 కోసం. అవుట్పుట్ పంక్తులు y చేత మరియు ఇన్పుట్ పంక్తులు x చే సూచించబడతాయి. కాబట్టి తదనుగుణంగా సమీకరణాన్ని ఏర్పాటు చేస్తే మనకు ఈ క్రిందివి లభిస్తాయి.

O ₁ = I ₃ + I ₂ O ₀ = I ₂ I ₁ '+ I ₃

అదేవిధంగా, చెల్లుబాటు అయ్యే బిట్ “V” కోసం బూలియన్ వ్యక్తీకరణను ఇవ్వవచ్చు

V = I ₃ + I ₂ + I ₁ + I ₀

సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రం:

ఈ ప్రాజెక్ట్ కోసం సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రం బూలియన్ వ్యక్తీకరణలను ఉపయోగించి నిర్మించవచ్చు.

సర్క్యూట్ ప్రాథమిక NOT, AND, మరియు OR గేట్లను ఉపయోగించి నిర్మించవచ్చు. ఇక్కడ బిట్స్ O0 మరియు O1 అవుట్‌పుట్‌లుగా పరిగణించబడతాయి, అయితే బిట్ V అవుట్పుట్‌ను ధృవీకరించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. బిట్ V ఎక్కువగా ఉంటే మాత్రమే, V యొక్క విలువ తక్కువగా ఉంటే అవుట్పుట్ పరిగణించబడుతుంది (0) అవుట్పుట్ విస్మరించబడాలి, ఎందుకంటే ఇది అన్ని ఇన్పుట్ పిన్స్ సున్నా అని సూచిస్తుంది.