Триггеры со счетным запуском

Триггеры с раздельным запуском

Общие сведения и классификация триггеров

План лекции

№ п/п	Учебные вопросы	Время мин.
1. 2.   3.	ВВОДНАЯ ЧАСТЬ ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ 1. Общие сведения и классификация триггеров 2. Триггеры с раздельным запуском. 3. Триггеры со счетным запуском ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Материальное обеспечение:

1. Компьютерный комплекс.

2. Компьютерные демонстрационные программы “Триггеры”.

Литература:

1. Калабеков Б.А. Цифровые устройства и микропроцессорные системы. – М.Горячая линия – Телеком, 2000г., с.98-104.

ВВОДНАЯ ЧАСТЬ

Во вводной лекции отмечалось, что большинство цифровых устройств состоят из логических элементов и устройств памяти. Если логические элементы преобразуют сигналы, поданные на входы по определенным правилам, то элементы памяти способны запомнить значение сигнала на выходе какого-либо устройства. Поскольку цифровой сигнал может иметь два значения, которые называют 0 и 1, то и элементы памяти должны иметь два устойчивых и различных состояния. Изучению принципов построения таких устройств посвящена данная тема.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Триггером называют устройство, обладающее двумя состояниями устойчивого равновесия и способное под воздействием внешних сигналов скачком переходить из одного состояния в другое.

В общем случае триггер представляет собой устройство с несколькими входами и выходами, которые принято обозначать буквами.

По способу управления триггеров подачей на входы сигналов различают

- триггеры с раздельной установкой 0 и 1 (RS-триггеры);

- триггеры со счетным входом (Т-триггеры);

- триггеры задержки (D-триггеры);

- универсальные триггеры (JK-триггеры).

По способу приема информации триггеры делятся на синхронные и асинхронные.

Асинхронные триггеры реагируют на информационные сигналы в момент их появления на входах, а синхронные реагируют на
информационные сигналы только при наличии разрешающего сигнала на

специальном синхровходе.

Синхронные триггеры в свою очередь делятся на триггеры со статическим и динамическим управлением. Триггеры со статическим управлением реагируют при подаче на синхровход сигнала 1 (прямой статический) или 0 (инверсный) входы. Триггеры с динамическим управлением реагируют на изменения сигнала на синхровходе от 0 к 1 (прямой динамический) или от 1 к 0 (инверсный динамический).

По принципу построения триггеры можно разделить на одноступенчатые и двухступенчатые. Одноступенчатые триггеры имеют одну ступень для запоминания информации. Двухступенчатые имеют две ступени запоминания. В начале информация записывается в первую ступень, а затем переписывается во вторую и появляется на выходе триггера.

Любой триггер имеет два выхода. Один из них обозначается Q и называется прямой, а другой - инверсный.

Поскольку триггер - устройство с двумя устойчивыми состояниями, то принято одно состояние называть 1, а другое 0. За 1 принимают такое состояние триггера, когда на его прямом выходе 1, а на инверсном 0. Состояние триггера 0, когда на прямом выходе 0, а на инверсном 1.

Таким образом, триггер, как цифровое устройство с двумя устойчивыми состояниями является тем элементом, который лежит в основе большинства запоминающих устройств, предназначенных для хранения двоичной информации.

Условное графическое обозначение триггера с раздельной установкой 0 и 1 или RS-триггера приведено на рис.1. Триггер имеет 2 входа и 2 выхода:

Вход S -установки 1;

Вход R - установки 0;

Выход Q- прямой;

Выход - инверсный.

Данный триггер строится на двух логических элементах ИЛИ-НЕ. Схема триггера и временные диаграммы, поясняющие его работу, приведены на рис.2.

В момент включения питания (t = 0) триггер установился в состояние 0 (Q =0, =1), т.к. на его S – входе 0, а на R – 1. При подаче на вход S сигнала 1 (R=0) на прямом выходе появляется 1 (на инверсном 0), т.е. триггер устанавливается в состояние 1. При подаче на вход R сигнала 1 на выходах Q = 0, = 1 триггер в состоянии 0.

Изменения состояния триггера в соответствии с временными диаграммами можно проследить и по его схеме (Рис.2а). Анализируя работу схемы при различных значениях сигналов на входах S и R, можно обнаружить, что комбинация S=1, R=1 приводит к нарушению логики работы триггера, поэтому должна быть исключена возможность её появления. Основные режимы работы триггера представлены в таблице 1.

На практике часто RS-триггеры строятся на элементах И-НЕ. При этом изменение состояния триггера будет происходить при подаче на соответствующий вход 0, а не единицы. Поэтому у такого триггера информационные входы обозначаются как инверсные, а запрещенной является комбинация R=0, S=0. Схему, временные диаграммы и таблицу истинности RS – триггера на элементах И – НЕ изучить самостоятельно в часы самостоятельной работы.

Рассмотренные варианты триггеров являются асинхронными. Более высокой помехоустойчивостью обладают синхронные RS-триггеры (RSC-триггеры). Схема такого триггера и его условное обозначение приведены на рис.3.

Синхронный RS-триггер отличается от асинхронного наличием С-входа для синхронизирующих (тактовых) импульсов. Он состоит из асинхронного (рис.3б) и двух логических элементов на входе. При С=0 входные логические элементы блокированы, их состояния не зависят от сигналов на S и R - входах и соответствуют 0. RS-триггер будет в режиме хранения записанной информации. При С=1 входные логические элементы открыты для восприятия информационных сигналов и передачи их на входы асинхронного триггера.

Таким образом, синхронный RSC-триггер при наличии разрешающего сигнала на С-входе работает по правилам для асинхронного триггера.

Триггер с одним входом, изменяющий свое состояние на обратное каждый раз при подаче на вход единичного сигнала, называют триггером со счетным входом или Т-триггером. Условное графическое обозначение такого триггера и временные диаграммы, поясняющие логику его работы, представлены на рис.4.

При реализации Т-триггера на потенциальных логических элементах за основу может быть взят синхронный RSС- триггер, S- вход которого соединяется с выходом Q, а R-вход с выходом Q (Рис.5).

Анализ данной схемы показывает, что изменение состояния триггера происходит с приходом каждого импульса на вход Т, т.е. триггер работает в соответствии с временными диаграммами, приведенными на рис.4б. Сравнивая выходные сигналы с входными, можно заметить, что при подаче на вход последовательности импульсов с периодом Т, на выходе получаем последовательность с периодом 2Т, т.е. Т-триггер осуществляет деление частоты входного сигнала на два. На примере Т-триггера покажем принцип построения двухступенчатого триггера (рис.6).

Двухступенчатый Т-триггер содержит два RSC-триггера, которые находятся в одном и том же состоянии. Пусть это состояние 0. На вход S триггера Т0 подается 1, а на R - 0. С приходом следующего импульса на вход Т первый триггер перейдет в состояние 1 и на входе S второго триггера появится 1, а на R - 0. Но т.к. на входе С триггера Т1 сигнал 1 появится только после окончания импульса на Т входе, то и состояние выходов Т1 изменится только после окончания входного импульса.

Схема двухступенчатого триггера является более надежной и находит широкое применение в интегральных схемах серий 164,176,564 и др.

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ

В ходе данной лекции рассмотрены принципы построения триггеров с раздельным запуском и счетным входом. Такие триггеры находят самое широкое применение при построении различных цифровых устройств, а также входят в состав более сложных триггеров, которые будут рассмотрены в ходе следующей лекции.

Задание на самостоятельную работу:

1. Калабеков Б.А. Цифровые устройства и микропроцессорные системы. – М.Горячая линия – Телеком, 2000г., с.98.

2. Дополнить конспект лекций.

Доцент кафедры №9 Б. Степанов

Рецензент полковник Г. Журбин

Дата добавления: 2014-01-11