Исследование работы асинхронного RS-триггера

Г д

А б в

Рис.2 Условные обозначения триггеров

а – асинхронный RS; б - синхронный RS со статическим управлением; в - синхронный JK c динамическим управлением по переднему фронту и установочными инверсными R и S входами; г – синхронный D (задержки) с динамическим управлением по заднему фронту и установочными инверсными R и S входами; д - синхронный Т (счетный) с динамическим управлением по заднему фронту.

Функционирование триггера отображают таблица переключений и временная диаграмма переключений. В таблице переключений различным состояниям входов соответствует состояние выходов: 1, 0, Q_n, Q_n-1 ,NQ_n, NQ_n-1 и режим работы триггера: установка – на выходе Q устанавливается 1 (Q_n=1), сброс - на выходе Q устанавливается 0 (Q_n=0), хранение – состояние триггера не изменяется (Q_n =Q_n-1), счетный - состояние триггера изменяется на инверсное предыдущему значение с приходом каждого синхроимпульса (Q_n= NQ_n-1), запрещенный – состояние триггера не определено.

Таблица переключений триггеров.

С	S (J,…)	R (K,…)	Q	NQ	Режим

Процесс обработки цифровых данных реализуют с помощью последовательностных цифровых устройств (ПЦУ). Структура последовательностного устройства содержит комбинационное цифровое устройство (КЦУ) и запоминающее устройство которое состоит из элементов памяти – триггеров. Типовыми последовательностными цифровыми узлами являются счетчики и регистры.

Счетчик представляет собойустройство, осуществляющее подсчет числа входных импульсов, подаваемых на синхровход, и фиксирующее это число в заданном коде. Двоичный счетчик на n – разрядов содержит n последовательно соединенных элементов счета, в качестве которых используют счетные триггеры Т – типа (Рис.3, а).

а б

Рис.3. Структура двоичного счетчика (а) и диаграммы его работы (б)

Каждый триггер образует разряд счетчика. Первый изних соответствует младшему разряду числа подсчитанных импульсов. Исходное состояние (нулевое) устанавливается подачей сигнала на все установочные входы R сброса. Двоичный счетчик с естественным порядком счета переходит к следующему значению двоичного кода на выходе при поступлении на вход единичного сигнала (Рис.3, б). В приведенной схеме триггеры изменяют свое состояние по заднему фронту синхроимпульса, сохраняя свое состояние между импульсами. Счетчик запоминает число поступивших импульсов в двоичном коде N=2ⁿ. Счетчики с произвольным модулем, т.е коэффициентом счета N ¹ 2ⁿ (например, 6; 10 и т.п.) реализуют путем исключения лишних (2ⁿ - К_сч) состояний. Этого достигают использованием комбинационной схемы или с помощью предварительной установки начального кода.

Регистр представляет собой устройство, выполняющее функции приема, хранения и выдачи информации, представленной n - разрядным двоичным словом. Структура регистра представляет собой упорядоченную последовательность триггеров, число которых соответствует числу разрядов регистра и схему комбинационного цифрового устройства (КЦУ), обеспечивающего выполнение логических преобразований. Среди множества регистров выделяют две основные группы, отличающиеся функциональным назначением: хранения (памяти) и сдвига.

Регистры памяти предназначены для хранения двоичной информации небольшого объема: байта (8 бит) или двухбайтового слова (16 бит). Структурно они представляют собой набор n синхронных триггеров для хранения n разрядных двоичных чисел и комбинационные схемы совпадения для организации их записи и чтения (Рис.4).

а б

Рис. 4 Регистр памяти: а) структура, б) обозначение.

Регистр сдвига осуществляют последовательный прием или выдачу двоичных чисел. В этих регистрах с приходом тактового импульса происходит запись разряда входной информации в первый триггер, а из других триггеров информация смещается (сдвигается) на один разряд вправо или влево в зависимости от сигнала схемы управления (Рис.5).

Рис.5 Регистр сдвига

Рабочее задание.

1.2 Собрать схему для моделирования работы асинхронного триггера. (Рис.1)

Схема собирается на логических элементах ИЛИ-НЕ (NOR), соединенных в триггерное кольцо. На входы S и R элементов подаются логические 1 и 0, формируемые ключами А и В. Изменение уровней фиксируется пробниками. Высокий уровень сигнала, соответствующий логической 1 засвечивает пробник. Низкий уровень сигнала соответствует логическому 0. Пробник не светится. Логические элементы находятся в базе в разделе Misk Digital/ TIL, пробники в разделе Индикаторы, источники постоянного напряжения VDD и «цифровая земля» GND в разделе Sourses.

Рис.1 Схема для моделирования асинхронного RSтриггера.

1.3 Запустить процесс моделирования. Задавая комбинации входных переменных с помощью ключей, по засвечиванию пробников заполнить таблицу переключений триггера.

Таблица переключений асинхронного RS триггера

R	S	Q	NQ	Режим

1.4 Нарисовать временные диаграммы.

Дата добавления: 2015-05-09