Логические элементы

РЕАЛИЗАЦИЯ АВТОМАТА

Реализация автомата должна быть выполнена на интегральных микросхемах малой степени интеграции. Каждая серия микросхем имеет определенный набор микросхем различного функционального назначения. Совокупность этих микросхем называется функциональным рядом.

В различных сериях существуют микросхемы одинаково функционального назначения, имеющие одинаковую структурную схему, условное обозначение и схему подключения. В то же время микросхемы имеют существенные отличия в технологии изготовления, могут иметь различные типы корпусов и существенные отличия в параметрах.

Наибольшее распространение получили микросхемы серий КР555 и КР1533, выполненные по технологии ТТЛШ (транзистор-транзисторная логика с диодами Шоттки), а также серий К561 или КР1561, выполненных по технологии КМДМ (на основе комплементарных полевых транзисторов типа металл-диэлектрик-полупроводник).

Несмотря на различие параметров, схема автомата будет мало завесить от типа микросхем, поэтому выберем для применения в реализации автомата интегральные микросхемы серии КР555. Рекомендуемый набор микросхем приведен на рис.10.

Другие элементы, реализующие более сложные функции, приведены на рис.11. и рис.12. Здесь же приводятся таблицы состояний. Так, микросхема КР555ЛП5 реализует функцию «исключающее ИЛИ», а выходной сигнал соответствует логическому уравнению Q=AÅB=`A`B+`B`A, где Å – символ суммирования по модулю 2.

Микросхема КР555ИД4 – два дешифратора-демультиплексора. Она может выполнять функции двойного дешифратора с 2 на 4; двойного демультиплексора на 4; дешифратора с 3 на 8; демультиплексора 1 на 8. В частности, дешифратор (рис.7) может быть реализован на этой микросхеме.

Микросхема имеет два адресных входа A₀ и A₁, они служат для одновременного управления выходными состояниями DC_A и DC_B. В каждом дешифраторе имеется отдельный стробирующий вход `E<sub>A</sub> и `E_B, а также по одному информационному `E<sub>A</sub> и `E_B (инверсный).

Для дешифрации трехразрядного кода следует соединить`E<sub>A</sub> и `E_B, `E_A и E_B.

Рис. 10 (начало)

Рис. 10 (окончание)

Рис. 11

Рис. 12

ВХОДЫ	ВЫХОДЫ
Адрес	Разрешен.
_ Eа и Ев	А0	А1	_ _ Eа и Ев	Y5	Y6	Y7	Y8	Y1	Y2	Y3	Y4
Х	Х	Х

Таблица состояний КР555ИД4

В качестве элементов памяти выбраны триггеры D-типа. Поэтому рекомендуется использовать микросхему КР555ТМ8, содержащую четыре триггера D-типа. Структура микросхемы ТМ8 представлена на рис.13

Рис. 13

Режим работы	ВХОДЫ	ВЫХОДЫ
R	D	C	Q^n+1	Q^n+1
Сброс		Х	Х
Загрузка “1”			↑
Загрузка “0”			↑

Таблица состояний триггера КР555ТМ8

Используя приведенные микросхемы, реализуем часть комбинационной схемы рассматриваемого примера для полученной в предыдущем разделе функции возбуждения D₁.

Схема реализации дана на рис. 14.

Реализовать функцию – это значит представить ее в базисе собственных функций выбранного набора элементов. Сложность реализации системы может быть уменьшена за счет выделения общих частей, которые могут быть реализованы отдельно, или использования полученных при реализации функции D₁ логических выражений. Цель совместной реализации – формирование функций возбуждения минимальным числом корпусов из набора интегральных микросхем. При этом поиск наилучшей реализации основывается на использовании правил де Моргана.

Реализация дешифратора входных сигналов, помимо приведенной на рис.12, может быть выполнена на микросхеме КР555ИД4.

Реализация функции возбуждения `S<sub>5</sub> RS-триггера сигнала «Ошибка» (`z₅) может быть выполнена с использованием микросхемы КР555ЛП5.

Сигнал начальной установки НУ реализуется путем подачи на входы D триггеров вспомогательного регистра сигналов, соответствующих выбранному начальному состоянию (в рассматриваемом примере это r₀=0111, что соответствует D₁=1, D₂=1, D₃=1, D₄=0).

Эти сигналы объединяются логическим «ИЛИ» с функциями возбуждения D₁, D₂, D₃, D₄.

Сигналом НУ триггеры основного регистра устанавливаются в состояние 0000.

Синхросигналами t₁ и t₂, подаваемыми на вход С, оба регистра устанавливаются в начальное состояние. Если начальное состояние имеет код 0000, установка может производиться путем подачи сигнала начальной установки на вход `R триггеров вспомогательного и основного регистров.

Реализация формирования сигнала начальной установки для триггера 1 регистра 1 рассматриваемого примера приводится на рис.15.

Рис. 14

Рис. 15

Начальная установка автомата осуществляется сигналом НУ=1 каждый раз перед подачей на вход автомата первого символа очередной распознаваемой цепочки. При этом длительность сигнала начальной установки должна быть такой, чтобы синхросигнал t₁ поступал во время действия сигнала НУ. Так как триггеры основного регистра установлены в состоянии 0, и следовательно для установки 4-го триггера вспомогательного регистра в состояние 0 нет необходимости использования объединения D₄ и НУ по «ИЛИ».

В заключение курсовой работы студенту необходимо выполнить чертеж принципиальной схемы.

При составлении принципиальной схемы следует руководствоваться следующими правилами:

- элементы не могут иметь незадействованные входы, они либо соединяются с задействованными, либо на них подаются константы;

- подача на вход элемента константы 0 осуществляется соединением этого входа с общим проводом, подача константы 1 – соединением этого входа с выходом инвертора, вход которого соединен с общим проводом;

- объединение входов одного элемента не увеличивает нагрузку на выход элемента, соединенного с этими входами;

- максимальная нагрузочная способность выхода элемента для микросхем серии КР555 и КР1533 равна 20, для серий КР561 и КР1561 – 100, что означает невозможность соединения его более чем с 20 (или 100) входами различных элементов.

Дата добавления: 2014-12-08