Cyfrowe kody

Emil Michał Jan - #CYFROWE #KODY (Lipiec 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Cyfrowe kody

Obwody cyfrowe


Pytanie 1

Ćwiczenie liczenia: liczymy od zera do trzydziestu jeden w formacie binarnym, ósemkowym i szesnastkowym:

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Brak odpowiedzi tutaj - porównaj z kolegami z klasy!

Uwagi:

Aby zapoznać studentów z tymi "dziwnymi" systemami numeracji, chciałbym rozpocząć każdy dzień nauczania obwodów cyfrowych z praktyką liczenia. Uczniowie muszą biegle posługiwać się tymi systemami numeracji, zanim skończą naukę obwodów cyfrowych!

Jedną z sugestii, którą daję uczniom, aby pomóc im zobaczyć wzorce w sekwencjach zliczania, jest "dopchaj" liczby z wiodącymi zerami, aby wszystkie liczby miały tę samą liczbę znaków. Na przykład, zamiast pisać "10" dla binarnego numeru dwa, wpisz "00010". W ten sposób bardziej widoczne stają się wzorce cyklicznego charakteru (szczególnie binarne, w których każdy z kolejnych bitów o wyższej wartości ma połowę częstotliwości niż poprzednio).

pytanie 2

Enkodery obrotowe są urządzeniami elektromechanicznymi używanymi do przekształcania położenia kątowego (obrót wału) w sygnał cyfrowy. Najprostsza forma enkodera obrotowego wykorzystuje koło zębate z pojedynczą parą LED / fotodetektora do generowania impulsów podczas obracania się koła:

Niektóre projekty enkoderów obrotowych mają wielobitowe wyjścia, przy czym każda para LED / fotodetektor odczytuje inną "ścieżkę" szczelin na dysku:

Na ilustracji powyżej pokazano, które pary LED / fotodetektorów reprezentują MSB (najbardziej znaczący bit) i LSB (najmniejszy znaczący bit) wyjścia binarnego. Określ również, w którym kierunku musi się obracać koło, aby uzyskać rosnącą liczbę.

Uwaga: załóżmy, że najciemniejsze obszary na ilustracji oznaczają szczeliny przecięte przez dysk, podczas gdy szare obszary przedstawiają części dysku, które są nieprzezroczyste.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Pozwolę ci samodzielnie obliczyć kierunek MSB, LSB i up-count! Nie jest to trudne, jeśli opanowałeś liczenie w systemie binarnym.

Uwagi:

Poproś uczniów, aby przeanalizowali możliwe zastosowania enkoderów obrotowych. Gdzie możemy użyć takiego urządzenia "panel panelu roboczego-domyślnie" itemscope>

pytanie 3

Absolutne enkodery obrotowe często używają kodu znanego jako Gray, a nie binarnego, aby przedstawić pozycję kątową. Ten kod został opatentowany przez Franka Graya z Bell Labs w 1953 roku, jako sposób na zmniejszenie błędów w wyjściu obrotowego kodera. Zbadaj każdy z tych dysków enkoderów i ustal, który z nich jest binarny, a który Grayem:

Zakładając, że najciemniejsze obszary na ilustracji oznaczają szczeliny przecinające dysk, a szare obszary oznaczają części dysku, które są nieprzezroczyste, zaznacz sektory "zero", "jeden" i "dwa" na każdym dysku.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Nie powiem bezpośrednio, który dysk jest którym, ale przedstawię porównanie 5-bitowego kodu binarnego i Graya, aby pomóc w analizie:

DwójkowySzary
0000000000
0000100001
0001000011
0001100010
0010000110
0010100111
0011000101
0011100100
0100001100
0100101101
0101001111
0101101110
0110001010
0110101011
0111001001
0111101000
1000011000
1000111001
1001011011
1001111010
1010011110
1010111111
1011011101
1011111100
1100010100
1100110101
1101010111
1101110110
1110010010
1110110011
1111010001
1111110000

Uwagi:

Zapytaj uczniów, jakie wzorce zauważają w sekwencji kodu Graya, w porównaniu do liczby binarnej. Jaką różnicę widzą pomiędzy kodem binarnym i Grayem, analizując przejścia bitów z jednej liczby do następnej "listy przedmiotów panelu panelu roboczego - domyślnie" itemscope>

Pytanie 4

Wyjaśnij, dlaczego kod Graya jest często używany w enkoderach obrotowych, a nie w kodowaniu binarnym. Jaka jest różnica między tym, jakiego rodzaju kodu używamy do oznaczania sektorów dysku enkodera, o ile każdy sektor ma unikalny numer?

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Szare oznaczenia kodu są bardziej tolerancyjne na niewspółosiowość czujnika niż oznaczenia binarne, ponieważ nie ma potrzeby doskonałej synchronizacji wielu przejść bitowych między sektorami.

Uwagi:

Jest to prawdopodobnie najważniejszy powód używania Graya w znakowaniu enkoderem, ale niekoniecznie jest oczywiste, dlaczego do nowego ucznia. Zauważyłem, że wykonanie fizycznej makiety koła kodowanego binarnie w porównaniu z kółkiem oznaczonym literą Gray pomogło mi lepiej zaprezentować tę koncepcję studentom. Uczniowie o lepszych umiejętnościach wizualizacji / relacji przestrzennych pojmą tę koncepcję szybciej niż inni, więc możesz poprosić o pomoc w wyjaśnieniu jej reszcie klasy.

Pytanie 5

Konwertuj następujące liczby binarne na kod Gray:

100110 2 =
110010 2 =
101001 2 =
1010100110 2 =
Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

100110 2 = 110101 Szary
110010 2 = 101011 Szary
101001 2 = 111101 Szary
1010100110 2 = 1111110101 Szary

Uwagi:

Istnieje wiele odniesień do podręcznika dla procesu konwersji kodu binarnego i szarego. Niech uczniowie sprawdzą, w jaki sposób dokonywana jest konwersja!

Pytanie 6

Konwertuj następujące szare kodowane liczby na binarne:

111110 Grey =
100001 Grey =
101110 Grey =
1110001111 Szary =
Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

111110 Grey = 101011 2
100001 Grey = 111110 2
101110 Grey = 110100 2
1110001111 Szary = 1011110101 2

Uwagi:

Istnieje wiele odniesień do podręcznika dla procesu konwersji kodu binarnego i szarego. Niech uczniowie sprawdzą, w jaki sposób dokonywana jest konwersja!

Pytanie 7

Niemal uniwersalnym standardem reprezentowania danych tekstowych w formie cyfrowej jest kod ASCII . Co oznacza akronim "ASCII" i jaki jest format tego kodu?

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

"ASCII" = amerykański standardowy kod wymiany informacji. Podstawowy kod ASCII to siedmio-bitowy kod binarny, który może reprezentować wszystkie alfabetyczne znaki używane w języku angielskim (wielkie i małe litery), a także cyfry arabskie, angielskie znaki interpunkcyjne i niektóre różne kody kontrolne dla maszyn typu teletype.

Pytanie o wyzwanie: chociaż ASCII technicznie wymaga tylko 7 bitów, pełne 8 bitów (1 bajt) jest zwykle zarezerwowane dla każdej postaci ASCII w systemach komputerowych. Wyjaśnij dlaczego.

Uwagi:

ASCII jest prawdopodobnie lingua franca świata cyfrowego. Pomimo skromnych początków i formatu anglo-centrycznego, jest on używany na całym świecie w cyfrowych systemach komputerowych i telekomunikacyjnych. Niech twoi uczniowie wiedzą, że każdy zwykły plik komputerowy to nic innego jak zbiór kodów ASCII, jeden kod dla każdego znaku tekstowego (łącznie ze spacjami).

Pytanie 8

Dekoduj ten zestaw znaków ASCII, aby odsłonić tajną wiadomość (wszystkie kody podane w formacie szesnastkowym):

49 20 4C 6F 76 65 20 45 6C 65 63 74 72 6F 6E 69 63 73 21

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Pozwolę ci samemu rozszyfrować tę wiadomość!

Uwagi:

To pytanie dostarcza uczniom praktyki przy użyciu tabeli referencyjnej ASCII.

Pytanie 9

Wyjaśnij, dlaczego Binary Coded Decimal (BCD) jest czasami określany jako kod "8421". Dlaczego ten kod jest w ogóle używany?

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

BCD używa grup czterech binarnych bitów do reprezentowania każdej cyfry liczby dziesiętnej. Waga wagi LSD wynosi 8-4-2-1, podczas gdy ważenie następnej ważnej cyfry wynosi 80-40-20-10 i tak dalej.

Pytanie uzupełniające: cztery bity użyte dla każdego znaku BCD można nazwać połową bajtu (8 bitów). Istnieje specjalne słowo dla czterobitowego grupowania. Co to za słowo?

Uwagi:

Przedyskutuj z uczniami cel użycia BCD do reprezentowania wielkości dziesiętnych. Chociaż BCD nie jest wydajnym wykorzystaniem bitów, z pewnością jest wygodny do reprezentowania wartości dziesiętnych z dyskretnymi (0 lub 1) stanami logicznymi.

Pytanie 10

Konwertuj następujące liczby dziesiętne na formę BCD:

739 10
25 10
92241 10

Konwertuj następujące numery BCD na postać dziesiętną:

1000 1001
0100 0111 0110
0011 1000 0101 0001
Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

739 10 = 0111 0011 1001
25 10 = 0010 0101
92241 10 = 1001 0010 0010 0100 0001
1000 1001 = 89 10
0100 0111 0110 = 476 10
0011 1000 0101 0001 = 3851 10

Uwagi:

Tutaj są tylko proste konwersje!

Pytanie 11

Wyjaśnij, w jaki sposób kodeks Morse'a przypomina ASCII w strukturze i celu.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Kod Morse'a jest cyfrowy, składa się tylko z dwóch typów znaków, podobnie jak ASCII. Ponadto jego celem jest przekazywanie informacji alfanumerycznych, podobnie jak ASCII.

Uwagi:

Ciekawym argumentem, który można przekazać uczniom na temat Morse Code jest fakt, że jest on samokompresowany . Zwróć uwagę, że różne znaki alfabetu Morse mają różne długości bitów, podczas gdy znaki ASCII mają po 7 bitów (lub 8 bitów w rozszerzonym ASCII). To sprawia, że ​​Morse jest bardziej wydajnym kodem niż ASCII, z punktu widzenia ekonomii bitowej!

Zapytaj uczniów, jakie konsekwencje miałby ten "samoskładający się" aspekt kodu Morse'a, gdybyśmy wybrali go nad ASCII do wysyłania znaków alfanumerycznych przez cyfrowe linie komunikacyjne lub przechowują znaki alfanumeryczne w jakiejś formie cyfrowych nośników pamięci.

Pytanie 12

Standardowe kody ASCII mają długość siedmiu bitów, ale sprzęt komunikacyjny zwykle wysyła dane w ośmiobitowych (bajtowych) grupach. Dodatkowy bit jest często używany jako bit parzystości . Jaki jest cel "bitu parzystości" i jak go używa?

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

"Bity parzystości" są używane jako prymitywna forma wykrywania błędów. Sprzęt komunikacyjny wykorzystujący parzystość do wykrywania błędów może być skonfigurowany do "parzystej parzystości" lub "parzystości nieparzystej". Pozwolę ci zbadać i wyjaśnić, w jaki sposób wykorzystuje się bity parzystości w transmisji danych ASCII.

Uwagi:

Pojęcie parytetu nie jest bardzo skomplikowane. Powinno to być w zasięgu możliwości samodzielnych badań i zgłaszania wyników całej klasie.

  • ← Poprzedni arkusz roboczy

  • Indeks arkusza roboczego

  • Następny arkusz roboczy →