Анализ многофункциональной структуры и синтез дискретных уст-ройств ч. 2
Содержание
Настоящее вспомоществование состоит из 3-х долей. Тут представлена 2 дробь пособия. Она еще может существовать может быть полезна при исследовании таковых дисциплин как: электроника, энергоинформатика, прикладная математика, концепция дискретных устройств, базы микропроцессорной техники.
Выдержка
ВВЕДЕНИЕ
Целью предоставленного цикла лабораторных работ является исследование принципов построения, логической структуры и многофункциональных необыкновенностей дискретных устройств на складе програмки «Электронная лаборатория»(“Electronics Workbench”)компании “Interactive Image Technologies”, а еще приобретение практических навыков разбора и синтеза дискретных устройств разного назначения.
Во 2-ой доли лабораторного практикума осмотрены вопросцы синтеза и разбора сумматоров, триггеров и регистров, а еще синтеза функций алгебры логики на складе мультиплексоров.
Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 1
ИЗУЧЕНИЕ ТРИГГЕРОВ
Ц е л ь р а б о т ы. Выучить виды, структуру, взгляды построения и методы функционирования разных видов триггеров.
1 Сведения из теории
В современных электрических системах автоматики, телемеханики, связи и вычислительной техники в качестве главного вида частей памяти используют триггеры.
Триггер представляет собой приспособление с 2-мя устойчивыми состояниями: 0 и 1. Он комфортен для отделки двоичной инфы. Двум устойчивым состояниям триггера отвечают разные смысла выходного сигнала, любой из которых подходит логическим 0 и 1. Записанная в триггере двоичная информация(0 либо 1)сберегается по тех времен, покуда положение триггера не поменяется. В случае необходимости входным сигналом триггер переводится из 1-го устойчивого состояния в иное, тем самым меняется записанная в нем информация. Триггеры издают в интегральном выполнении в облике самостоятельных изделий, из которых собирают остальные типовые цифровые устройства, либо включают в состав всех дискретных устройств с памятью.
Величайшее распределение получили статические(вероятные)триггеры, в которых устойчивые состояния отличаются уровнем неизменного потенциала. Базу статических триггеров сочиняет би-стабильная клетка на 2-ух логических элементах ИЛИ-НЕ(набросок 1. 1, а)либо И-НЕ(набросок 1. 1, б), охваченных перекрестной позитивной обратной связью. Выходы и вольные входы логических частей образуют поэтому выходы и входы триггера.
Различие логических частей от остальных главных схем содержится в возобновлении логических уровней сигнала на выходе, ежели на ввод подан знак, воспринимаемый им как логичный 0 либо 1. В сочетании с позитивной обратной связью это качество описывает присутствие в схемах 2-ух равноценных статически устойчивых состояний, в каждом из которых один логических вещество раскрыт, а иной прикрыт. Потому выходные сигналы в триггере обоюдно инверсны(противоположны в логическом значении). Один вывод именуют прямым, а иной – инверсным, и они обозначаются поэтому Q и . Положение триггера отождествляется с сигналом на прямом выходе: молвят, что триггер располагаться в единичном состоянии, когда Q = 1, и в нулевом, когда Q = 0.
При неимении наружных сигналов бистабильная клетка может безгранично продолжительно находиться в каждом из устойчивых состояний.
Работой триггера правят наружные сигналы. Цепь управления состоит в аппарате схемы в одно из 2-ух устойчивых состояний либо в изменении 1-го состояния на иное. Процесс переключения триггера перемещает рекуперативный(лавинообразный)нрав.
Триггером имеют все шансы править как единичные, этак и нулевые сигналы, в согласовании с сиим входы триггера именуются прямыми и инверсными. Для частей ИЛИ-НЕ переключающим сигналом является отдельный знак, потому входы ячейки на дизъюнктивных элементах прямые, а для частей И-НЕ переключающим сигналом является свежий знак и входы ячеек на конъюнктивных элементах инверсные. Это обретает отображение на графических обозначениях(многофункциональных схемах).
Определения «триггер» и «бистабильная ячейка» не являются синонимами. Бистабильная клетка сочиняет базу триггера, исполняя функцию ячейки памяти. В большинстве трансформаций в состав триггера вступает приспособление управления, преобразующее входную информацию в правящие сигналы, конкретно воздействующие на входы бистабильной ячейки. Использование этого устройства дозволяет увеличить многофункциональные способности триггера и заполучить бессчетные трансформации устройств с 2-мя состояниями, реализующимися методами функционирования и методами управления. В интегральном выполнении бистабильная клетка и приспособление управления образуют целое единое в схемном и конструктивном отношениях, и потому мнением «триггер» принято означать всю интегральную структуру.
Приспособление управления может обладать разные логические структуры, количество входов, а еще их предназначение. В зависимости от многофункционального назначения входные сигналы разделяются на 3 категории.
Сигналы, несущие информацию, которая подлежит записи в триггер, именуются информационными.
Сигналы, правящие действием записи инфы, именуются правящими и разделяются на предварительные(разрешающие)и исправные(командные).
Входы триггера классифицируются в зависимости от нрава воздействующих на их сигналов и еще разделяются на 3 категории: информационные(логические), предустановки(предварительные)и тактовые(синхронизирующие). На схемах входы означают относительными знаками, какие приведены в таблице 1. 1.
Сообразно методике управления триггеры посещают со статическим и динамическим управлением. Триггеры со статическим управлением срабатывают в момент, когда входной знак добивается порогового уровня. При динамическом управлении триггеры реагируют на перепад правящего сигнала. Входы еще разделяются на статические и динамические. Инверсные статические входы и выходы триггера означают эмблемой логического отречения?, а динамические прямые и инверсные входы – поэтому указателями?и?. Прямые статические входы и выходы триггера указателей не имеют.
Т а б л и ц а 1. 1 – Обозначения входов триггеров
Тип входов Относительное обозначение Активное назначение
Информационные S Ввод раздельной установки триггера в положение 1
R То же в положение 0
J Ввод установки JK-триггера в положение 1
K То же в положение 0
T Ввод счетного триггера(перечислимый ввод)
D Информативный ввод D- и DV-триггера
Управляющие V Предварительный ввод разрешения приема информации
C Исправный ввод приема инфы, ввод синхронизации(тактирующий ввод)
Сообразно методике ввода инфы триггеры подразделяют на асинхронные и синхронные. В асинхронных триггерах ввод инфы определяется конфигурацией сигналов на логических входах. В синхронных триггерах замены информационных сигналов ещё не довольно для их переключения – нужен доп инструктивный импульс, который подается на синхронизирующий(тактирующий)ввод С. При синхронизации триггер не реагирует на входные сигналы и в том числе на помехи в промежутках меж тактовыми импульсами, что содействует увеличению его помехоустойчивости.
Главным и более всеобщим классификационным признаком является многофункциональный, который дозволяет подразделять триггеры сообразно их многофункциональному назначению и числу входов.
Наличие 2-ух устойчивых состояний делает разноплановым соответствие меж логическими переменными на входах и выходах триггера. Триггеры являются простейшими поочередными устройствами, для определения выходных сигналов которых при замене инфы на входах нужно ведать их положение по этого момента.
Отображение работы триггера задается в облике таблицы переходов(состояний), определяющей положение триггера Qn 1 в момент времени tn 1, ежели понятно его положение Qn и смысл входного сигнала Xn в момент времени tn.
При одном входе вероятны лишь 2 смысла входного сигнала и две имеющие практическое смысл таблицы состояний(таблицы 1. 2 и 1. 3).
Триггер, реализующий таблицу 1. 2, именуют D-триггером, а триггер, реализующий таблицу 1. 3, именуется T-триггером либо счетным триггером. В алгебраической форме метод, реализуемый D-триггером, владеет разряд Qn 1 = Dn, т. е. он воссоздаёт входной знак D со сдвигом на один такт, потому его именуют триггером задержки.
Т а б л и ц а 1. 2 – Матрица состояний Т а б л и ц а 1. 3 – Матрица состояний
D-триггера Т-триггера
Входной знак Dn Положение Qn 1 Входной знак Tn Положение Qn 1
Qn = 0 Qn = 1 Qn = 0 Qn = 1
0 0 0 0 0 1
1 1 1 1 1 0
Т-триггер меняет родное положение любой раз, когда изменяется входной Т-сигнал с 0 на 1. В алгебраической форме метод функционирования этого триггера описывается уравнением . Это уравнение совпадает с логической функцией операции «исключающее ИЛИ», т. е. Т-триггер исполняет операцию склады сообразно модулю 2 входной переменной, чем и разъясняется его заглавие «счетный триггер».
При 2-ух входах вероятны 3 либо 4 смысла входного сигнала. В главном случае есть 4 значительно разные таблицы переходов, однако фактически употребляется только одна, соответственная этак именуемому RS-триггеру. В этом триггере с 2-мя входами R и S одна из композиций входного сигнала(00 либо 11)не изменяет его состояния, а иная(01 либо 10)устанавливает в ноль, а 3-я(10 либо 01)– в штуку. 4-ая композиция является запрещенной. Функция переходов для RS-триггера с прямыми и инверсными входами приведена в таблице 1. 4.
Т а б л и ц а 1. 4 – Матрица состояний RS-триггера
Знак на входе Положение RS-триггера Qn 1
при прямых входах при инверсных входах
Qn = 0
Qn = 1
Sn Rn
0 0 1 1 0 1
0 1 1 0 0 0
1 0 0 1 1 1
Аналитически служба RS-триггера описывается логическим выражением при условии, что RS = 0. При инверсных входах смысла сигналов S и R заменяются инверсными, т. е. .
При 4 значениях входного сигнала недостает запрещенных композиций и разрешено сформировать лишь одну функцию переходов, имеющую практическое смысл(матрица 1. 5). Двоичные логические сигналы и входы в предоставленном случае принято означать J и K и триггер именовать JK-триггером.
В JK-триггере 1-ые 3 композиции имеют то же смысл, что и в RS-триггере, однако 4-ая является не запрещенной, а приводит к переключению триггера в положение, инверсное сообразно отношению к предыдущему.
Т а б л и ц а 1. 5 – Матрица состояний JK-триггера
Литература
1 Букреев И. Н. и др. Микроэлектронные схемы цифровых устройств. М. : Русское радио, 1975. 264 с.
2 Алексеенко А. Г. , Шагурин И. И. Микросхемотехника. М. : Радио и ассоциация, 1982. 414 с.
3 Автоматизация систем энергоснабжения: Учебник для вузов ж. -д. трансп. /Ю. И. Жарков, В. Я. Овласюк, Н. Г. Сергеев, Н. Д. Сухопрудский, А. С. Шилов; Под ред. Н. Д. Сухопрудского. М. : Транспорт, 1990. 359 с.
4 Сапожников В. В. и др. Дискретные устройства жд автоматики, телемеха-ники и связи. Учебник для вузов ж. -д. трансп. М. : Транспорт, 1988. 255 с.
5 Поспелов Д. А. Логические способы разбора и синтеза схем. М. : Энергия, 1974. 368 с.
ВВЕДЕНИЕ
Целью данного цикла лабораторных работ является изучение принципов построения, логической структуры и функциональных особенностей дискретных устройс