В измерительной технике для представления чисел – результатов измерений – чаще всего применяются цифровые коды.
Цифровым кодом называют форму представления числового значения величин, удобную для реализации различными дискретными устройствами.
По используемым системам счисления, коды делятся на: единичные, десятичные, двоичные, единично-десятичные, двоично-десятичные.
Рассмотрим десятичный, двоичный и двоично-десятичный коды.
Десятичный код применяется для управления звеньями визуального цифрового отсчета или цифровой регистрации, в которых используется десятичная система счисления. Для представления ряда чисел от 0 до 999 в десятичном коде при наличии устройства с девятью устойчивыми состояниями необходимо только три таких устройства, а при использовании устройства с двумя устойчивыми состояниями необходимо 30 устройств.
Двоичный код применяется в вычислительных устройствах и кодирующих преобразователях и удобен малым числом элементов и каналов. Для представления ряда чисел от 0до 999 в двоичном коде необходимо десять устройств - с двумя устойчивыми состояниями. Однако преобразователи двоичного кода в десятичный код, необходимые для управления звеньями цифровой индикации и регистрации, сложны. Поэтому в измерительной технике часто применяются различные двоично-десятичные коды, более удобные для преобразования в десятичный код и мало отличающиеся от двоичного кода числом необходимых элементов таблица 1.
В двоично-десятичном коде число 10 в каждом десятичном разряде кодируется четырьмя знаками. Для представления ряда чисел от 0 до 999 в двоично-десятичном коде необходимо только 12 каналов или элементов с двумя различными состояниями. Для арифметических операций пригодны только взвешенные двоично-десятичные коды, т.е. коды в которых каждый знак имеет определенное численное значение, не зависящее от положения других знаков.
Взвешенные двоично-десятичные коды должны удовлетворять следующим требованиям:
- минимальное числовое значение цифры кода должно равняться единице, так
как в противном случае нельзя закодировать в данном коде число 1;
- одна их остальных цифр кода должна иметь числовое значение равное
1 или 2, чтобы можно было закодировать число 2;
- сумма всех числовых значений цифр кода должна равняться или быть больше
9, причем с их помощью должно осуществляться кодирование всех чисел от 1 до 9.
Значительным недостатком двоично-десятичных кодов является их неоднозначность, заключающаяся в том, что некоторые численные значения кода выражаются не одной, а несколькими сочетаниями или комбинациями его знаком.
Все двоично-десятичные коды с суммой цифр 9 имеют неоднозначность как внутри декады, так и вне декады при многодекадном отсчете. Например, в коде с весами
4 2 2 1 число 2 может быть представлено кодом 0100 и 0010 т.д. Код с весами
8 4 2 1 имеет неоднозначность только вне декады. Например, число 101 в трех декадном коде 8 4 2 1 можно представить следующими комбинациями:
Декада сотен | Декада десятков | Декада единиц | |
1-я комбинация | |||
2-я комбинация | |||
В таблице 1 приведены цифровые символы первичных цифровых кодов общего применения.
Таблица 1
Нормальный ряд чисел | Двоичный нормальный код | Двоично-десятичный код |
00 0000 0000 | ||
00 0000 0001 | ||
00 0000 0010 | ||
00 0000 0011 | ||
00 0000 0100 | ||
00 0000 0101 | ||
00 0000 0110 | ||
00 0000 0111 | ||
00 0000 1000 | ||
00 0000 1001 | ||
00 0001 0000 |
Применение кодов в автоматических цифровых измерительных приборах
В каждом цифровом измерительном приборе определяется числовое значение измеряемой величины в определенной системе счисления. В цифровых вольтметрах для измерения постоянных напряжений и цифровых мостах постоянного и переменного тока используется метод уравновешивания.
В этом методе компенсирующее напряжение вырабатывается повторяющимися циклами в определенной последовательности и сравнивается с измеряемым значением
При этом используются следующие системы счисления:
- десятичная;
- двоичная;
- двоично-десятичная и другие.