Теоретична частина. Порядок виконання роботи

Мета роботи

Порядок виконання роботи

4.3.1. Вивчити за даними методичними вказівками і літературою, що рекомендується, основні типи схем тригерів і методи їх синтезу.

4.3.2. Провести синтез одноступеневого тригера із статичним керуванням записом. Тип тригера, що синтезується, і базис, що використовується для його реалізації, вибирається по табл. 4.2 відповідно до варіанта.

4.3.3. Використовуючи лабораторний стенд, дослідити роботу тригерів, що синтезуються, у всіх можливих комбінаціях вхідних сигналів. Результати дослідження відобразити в таблиці переходів (див. табл. 4.1) і на часовій діаграмі;

4.3.4. Навести схему тригера, отриманого в результаті роботи.

Таблиця 4.1

Таблиця переходів

4.4. Зміст звіту

Звіт повинен містити:

- найменування і мету роботи;

- схему тригера, що синтезується, і його умовне позначення;

- доповнені висновками і коментарями результати виконання пунктів завдання 4.3.2–4.3.4.

Таблиця 4.2

Вибір типу синтезуємого тригера і базису його реалізації

Вибрані дані

Варіанти

Тип тригера

Синхронний RS

+

+

D

+

+

DV

+

+

+

T

+

+

JK

+

+

R

+

+

S

+

+

E

+

+

Базис, що використовується

«І-НІ»

+

+

+

+

+

+

+

+

+

«АБО-НІ»

+

+

+

+

+

+

+

+

Лабораторна робота №5

СИНТЕЗ СИНХРОННИХ ЛІЧИЛЬНИХ СХЕМ

Метою даної роботи є оволодіння навиками логічного проектування синхронних лічильних схем.

Лічильником називається схема, призначена для зберігання числа і зміни його під дією вхідних сигналів на одиницю або задану константу. Кількість стійких станів лічильної схеми називається її модулем. Номер стану схеми відлічується звичайно від деякого початкового стану. Всі лічильні схеми можна розподілити на синхронні і асинхронні. У синхронних лічильників на синхронізуючі входи всіх тригерів одночасно поступають сигнали, підрахунок яких і здійснює дана схема. У асинхронних лічильників на синхронізуючі входи тригерів поступають сигнали з виходів інших тригерів або логічних елементів. Під час проектування виникає необхідність в створенні лічильних схем з будь-яким модулем . Приклад асинхронних лічильних схем з , реалізованих на JK- і D-тригерах і часова діаграма їх роботи, зображені на рис. 5.1.

Рис. 5.1. Асинхронні лічильні схеми:
а, б – реалізація лічильників з на D- і JK-тригерах; в – часова діаграма їх роботи

Асинхронні лічильні схеми, зазвичай, більш прості в реалізації, але їх проектування у ряді випадків ускладнюється відмінністю у внутрішній організації тригерів, що використовуються в схемі. Під час проектування синхронних лічильників дана відмінність істотного значення не має. Синхронний лічильник з будь-яким модулем представляється логічною структурою, що складається з ряду тригерів і комбінаційної схеми (рис. 5.2). Комбінаційна схема, таким чином, проводить перетворення інформації, що поступає на її входи, щоб з приходом чергового прочитаного імпульсу здійснити необхідний перехід лічильника з попереднього стану в наступний. Функції збудження кожного -го тригера визначені для одного і того ж моменту часу, що і їх аргументи (вхідні сигнали тригерів лічильної схеми) і є перемикачами схеми. Тому, для вибраного типу тригерів, що використовуються для побудови схем, задача логічного проектування лічильника полягає в складанні функцій збудження кожного тригера і мінімізації їх в заданому базисі.

Рис. 5.2. Зображення лічильної схеми

Для визначення функцій збудження кожного тригера схеми, використовують складені для даного типу тригера матриці переходів, приведені в табл. 5.1.

Таблиця 5.1

Матриці переходів для різних типів тригерів

Перехід	Функції збудження
		X				X
		X
	X
	X						X

Кожний рядок матриці переходів відповідає одному з можливих переходів схеми тригера. Значення функцій збудження визначають на підставі логіки функціонування даного типу тригера. Якщо здійснюваний перехід повністю визначається однією функцією збудження, то як значення іншої записується символ «Х», який вказує, що дана функція може приймати будь-яке значення. Під час запису матриці переходів для DV-тригера замість числових значень функцій використані невизначені коефіцієнти , кожний з яких може приймати значення «0» або «1». Використання невизначених коефіцієнтів обумовлено здійсненням тригером переходів , при трьох різних наборах функцій збудження і . Так перехід для може відбуватися за будь-якого значення сигналу на вході , а для – тільки за подачі на вхід нуля. Отже, якщо відповідне даному переходу значення функції позначити через , то для необхідно записати .

Методику логічного проектування синхронних лічильних схем розглянемо на прикладі синтезу двійково-десяткового лічильника на JK-тригерах. Для визначення функцій збудження кожного тригера схеми складається кодована таблиця переходів (табл. 5.2), в якій будь-якому стану схеми ставиться у відповідність певне двійкове число.

Таблиця 5.2

Таблиця переходів і функцій збудження лічильника

№

T 4

T 3

T 2

T 1

Q 4

Q 3

Q 2

Q 1

Q 4

Q 3

Q 2

Q 1

J 4

K 4

J 3

K 3

J 2

K 2

J 1

K 1

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

У лівій частині табл. 5.2, для моментів часу послідовно вказуються всі стійкі стани лічильної схеми, а також стани, в які схема переходить у моменти часу , тобто після прийому кожного наступного імпульсу. У правій частині таблиці вказуються значення вхідних сигналів (функцій збудження) кожного тригера, необхідні для здійснення його переходу зі стану, визначеного для моменту часу , у стан, визначений для моменту часу .

Розглянемо перший рядок табл. 5.2. Лічильник із стану , , , після надходження чергового зчитаного імпульсу повинен перейти в стан . Отже, для тригерів необхідно реалізувати перехід , а для тригера – перехід . Відповідно до матриці переходів JK-тригера вибираємо значення функцій збудження, необхідні для здійснення даного переходу:

; ; ; ;

; ; ; .

Решта рядків таблиці заповнюється аналогічно. Для визначення функцій збудження скористаємося методом карт Карно (рис. 5.3).

Рис. 5.3. Визначення функцій збудження тригерів лічильної схеми

Структура лічильника, отримана на основі мінімізованих функцій збудження кожного тригера схеми зображена на рис. 5.4.

Рис. 5.4. Синтезований двійково-десятковий лічильник:
а – структура лічильника; б – часова діаграма його роботи

Під час синтезу лічильної схеми на DV тригерах у ряді полів карт Карно замість символу «Х» будуть вписані невизначені коефіцієнти. У даному випадку діаграми для - і -функції збудження кожного тригера необхідно розглядати спільно, вибираючи накриття з урахуванням взаємозв'язку полів карт, що включають невизначені коефіцієнти. Наприклад, якщо для однієї з карт коефіцієнт прийнятий рівним «1», то в полі іншої карти, що містить добуток незалежно від значення запишеться «0».

Дата добавления: 2017-01-13