|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Изменение выходного сигнала (перезапись) триггера Q будет происходить при переходе С из 1 в 0, т.е. задним фронтом сигнала С.Стр 1 из 5Следующая ⇒
Задание на курсовой проект
(ФИО )
Содержание
Рассмотрено на заседании цикловой комиссии специальностей 09.02.01, 09.02.03
1. При проектировании регистров, как правило, используют двухтактные триггеры. Они обладают свойством внутренней задержки, что препятствует появлению ложных срабатываний устройства. Целью проектирования триггерного устройства является поиск уравнений, определяющих состояние триггера и позволяющих построить его схему. Основными данными для проектирования устройства являются функция внешних переходов триггера, и условия переключения его выходного сигнала по отношению к синхросигналу С. Функцию внешних переходов RS-триггера определяется следующим образом: S=1, R=0 то Q=1 S=0, R=1 то Q=0 S=0, R=0 то Qt+1=Qt (хранение) S=1, R=1 то X (запретное состояние) Условие переключения определим следующим образом: Изменение выходного сигнала (перезапись) триггера Q будет происходить при переходе С из 1 в 0, т.е. задним фронтом сигнала С. Схематично процесс работы двухступенчатого триггера можно представить следующим образом (Рис.2): Рис.2 Заполним таблицу внутренних состояний и переходов триггерного устройства (Табл.8). Заполнение происходит по следующим правилам: С=0 – триггер отключен; входы RS меняются как угодно, на выходе ничего нет С=1 – R и S остаются неизменными C меняется из 0 в 1 (0-> 1) – R и S не меняются C меняется из 1 в 0 (1-> 0) – R и S могут изменяться, при этом может меняться выход триггера в соответствии со значением входных данных (перезапись) Таблица 8. Внутренние состояния и переходы триггерного устройства
Количество внутренних состояний триггера можно сократить, объединения строки таблицы. Наиболее целесообразным является объединение строк (1, 2, 3, 4, 7, 8), (5, 6), (9, 10, 11, 12, 13, 16), (14, 15). Минимизированная таблица внутренних состояний и переходов RS-триггера имеет следующий вид (табл.9): Таблица 9. Минимизированная таблица внутренних состояний и переходов RS-триггера
Так как число внутренних состояний уменьшилось до S=4, то для кодирования этих состояний достаточно k=log S=2 внутренних переменных. Обозначим их как y1 и y2 Каждому внутреннему состоянию триггера поставим в соответствие набор значений переменных. Эта операция производится таким образом, чтобы в триггере не возникало критических состязаний между сигналами обратных связей. Составим граф-схему отвечающей условию, что коды соседних состояний отличаются значениями не более чем в одном разряде (рис.3). y1=0; y2=0 y1=0; y2=1
y1=1; y2=0 y1=1; y2=1 Рис.3 где 00, 01, 11, 10 – коды внутренних состояний 1, 2, 3, 4 соответственно. Эти коды определяются значением переменных y1, y2, например, код 01 соответствует значениям y1=0 и y2=1. Минимизированная таблица имеет вид (табл.10) Таблица 10. Минимизированная таблица двух переменных
Так как число внутренних состояний уменьшилось до 4, то для кодирования этих состояний достаточно двух (k=log 4=2) внутренних переменных. Обозначим их как y1 и y2. В соответствии с выбранным вариантом кодирования состояния триггера, минимизированная таблица RS-триггера (табл.11), будет представлять собой совокупность двух таблиц, каждая из которых определяет одну из функций y1 или y2. Таблица 11. Минимизированная таблица RS-триггера
Таблица 12. Карта Карно переменной y1
Таблица 13. Карта Карно переменной y2
В процессе склеивания получим следующие уравнения: y1=y1y2+y2 y2=y2 Перед построением схемы преобразуем уравнения в требуемый базис. В базисе И-НЕ эти выражения будут иметь вид:
y1=y1(y2+C)+y2
y2=y2( Схема проектируемого RS-триггера, построенного по полученным выражениям с использованием логических элементов 2И-НЕ, показано на рис.4. 2. Триггер - устройство, предназначенное для хранения значения одной логической переменной (или значения одноразрядного двоичного числа, при хранении многоразрядных двоичных чисел для запоминания значения каждого разряда числа используется отдельный триггер). В соответствии с этим триггер имеет два состояния: одно из них обозначается как состояние лог. 0, другое - состояние лог. 1. Счетчиком называется триггерное устройство, предназначенное для подсчета импульсов, подаваемых на его вход. В радиоэлектронной аппаратуре широко используются счетчики следующих типов: асинхронные и синхронные счетчики, счетчики предназначенные для счета в двоичной и десятичной системах счисления, счетчики с увеличением счета (однонаправленные), с увеличением и уменьшением счета (двунаправленные или реверсивные), с постоянным или переключаемым коэффициентом деления. Основой счетчика всегда является линейка из нескольких последовательно соединенных триггеров. Обычно между триггерами дополнительно вводятся обратные связи, позволяющие получать отличный от 2n (n – число триггеров) коэффициент деления. Так, счетчик содержащий в своем составе четыре триггера (обычно это самый распространенный вариант) имеет максимальный коэффициент деления 16. Для получения коэффициента деления 10 в схему счетчика вводятся обратные связи. В этом случае коэффициент деления будет определяться по следующему выражению: Для получения счетчика с заданным коэффициентом деления K следует руководствоваться условием: Поскольку счетчики состоят в основном из триггеров, на них распространяется также триггерная классификация по вариантам синхронизации. Как и триггеры, счетчики бывают синхронными и асинхронными. В асинхронном счетчике каждый последующий триггер получает управляющий импульс от предыдущего триггера, в синхронном счетчике все триггеры получают синхроимпульс одновременно. В синхронном счетчике можно осуществлять параллельную синхронную загрузку данных. Кроме того, становится возможным осуществить реверс счета, т.е. с приходом каждого синхроимпульса содержимое счетчика можно уменьшать либо увеличивать на единицу. Рассмотрим для примера структуру четырехтриггерного двоично-десятичного счетчика К155ИЕ2, схема которого показана на рисунке 24 (материал почти без изменений взят из справочника по ИМС). Счетчик состоит из четырех комбинированных триггеров типа JK. Первый триггер может работать самостоятельно и образует делитель входной последовательности импульсов с коэффициентом деления 2. Тактовый вход первого триггера С0 инверсный динамический, поэтому переключение триггера происходит спадом входного импульса. Остальные три триггера образуют синхронный делитель на пять. Тактовые входы С1 инверсные динамические, управляются синхронно спадом входного импульса. Счетчик имеет два входа R для синхронного сброса (обнуления), а также два синхронных входа предварительной установки двоичного кода (1001 =9). Входы R и S с логикой 2И-НЕ на входе. Входы синхронного сброса R1 и R2 запрещают действие импульсов по всем тактовым входам и входам предварительной установки. Импульс, поданный на вход R, производит сброс данных по всем триггерам одновременно. Подача напряжения на входы S1 и S2 запрещает прохождение тактовых сигналов, а также сигналов от входов R1 и R2 на счетчик. Так как выход первого триггера внутренне не соединен с последующими тремя триггерами, то возможны три независимых режима работы счетчика: двоично-десятичный режим, режим счетчика-делителя частоты на 10 и режим деления на пять. При использовании К155ИЕ2 как двоично-десятичного счетчика с весом двоичных разрядов 8-4-2-1 необходимо выход первого триггера соединить с тактовым входом трех триггеров внешней перемычкой. Входная последовательность импульсов подается на тактовый вход первого триггера. При использовании К155ИЕ2 как счетчика-делителя входной частоты на 10 необходимо выход последнего триггера соединить с тактовым входом первого триггера внешней перемычкой. Входная тактовая последовательность подается на тактовый вход трех последующих триггеров, а выходная последовательность снимается с выхода первого триггера. Выходная последовательность имеет вид меандра (скважность равна 2). При использовании счетчика как делителя на 2 и на 5 внешние перемычки не нужны. В случае деления частоты на два входная последовательность подается на тактовый вход первого триггера, а выходная снимается с выхода первого триггера. Три последующих триггера образуют делитель на 5. Входная последовательность подается на синхронный тактовый вход трех триггеров, а выходная снимается с выхода третьего триггера. Оба делителя работают независимо. Регистр – триггерное устройство, предназначенное для кратковременного хранения информации в двоичном виде. В качестве элементов памяти в регистрах используются триггеры, чаще всего двухступенчатые, в которых хранится 1 бит информации. Также регистр может содержать вспомогательные элементы, построенные на основе комбинационных схем и использующиеся для осуществления следующих операций: ввода и вывода из регистра хранимой информации; преобразования кода числа, хранящегося в регистре; сдвига числа влево или вправо на определенное число разрядов; преобразования последовательного кода числа в параллельный и наоборот; Сброс регистра. Регистры классифицируют по способам ввода информации в регистр и ее вывода: · параллельные (регистры памяти); · последовательные (регистры сдвига); · параллельно-последовательные. Информация в регистр может вводится в прямом либо обратном коде (однофазный регистр) или одновременно в прямом и обратном кодах (парафазный регистр). Дополнительно различают одно- и многоканальные регистры в зависимости от числа источников информации, с которых она поступает на входы регистра. В простейшем регистре сдвига триггеры соединены последовательно, т. е. выходы предыдущего триггера передают информацию на входы последующего. Тактовые входы С триггеров соединены параллельно. Такой регистр имеет один вход и один выход и называется последовательным. Другой тип регистров, параллельный, устроен так, что ко входу каждого триггера добавлена разрешающая логика, осуществляющая параллельную загрузку данных в регистр. Также возможно параллельное отображение выходных данных. Особенность регистра, показанного на рисунке 26, состоит в том, что в него введены цепи обратной связи с выходов триггера 4 на входы триггера 1, что обеспечивает кольцевую циркуляцию информации в регистре. Виды классификации триггеров приведены на рис. 1.2.
б Рис. 1.2. Классификация триггеров по способу организации логических связей (а) и по способу приема информации (б) По способу организации логических связей (рис. 1.2, а) применяются триггеры различных типов: RS, D, T, JK и др. Кроме того, используются комбинированные триггеры (например, RST-, JKRS-, DRS-триггеры), в которых совмещается несколько типов, и со сложной входной логикой, в которых сигналы различных входов связаны логическими зависимостями (например, JK-триггер с группами входов J = J1 J2 J3, K = K1 K2 K3 или J = По способу записи информации (рис. 1.2, б) триггеры подразделяются на асинхронные (нетактируемые) и синхронные (тактируемые). По способу синхронизации различают триггеры со статистическим управлением записью информации, когда триггер срабатывает при установке на его синхронизирующем входе «С» уровня «1» или «0» (в зависимости от элементной базы), и с динамическим управлением записью, когда триггер срабатывает во время нарастания или спада синхроимпульса, т. е. по фронту (рис. 1.3). По количеству тактовых входов различают триггеры одно-, двух- и многотактные. По характеру переключения триггеры делятся на одно- и двухступенчатые (MS-схемы – Master-Slave – хозяин – слуга). Аббревиатура MS отражает работу триггера: входная ступень вырабатывает новое условие, а выходная его копирует. Временные процессы в синхронных триггерах и условные обозначения синхронизирующих входов показаны на рис. 1.3. RS-триггер Схема асинхронного RS-триггера на элементах ИЛИ-НЕ приведена на рис. 1.4, а последовательность его работы при различных воздействиях на входах S и R - в табл. 1.1. При подаче на оба входа триггера логической «1» S = R = 1, на обоих выходах формируется «0» (эта комбинация запрещена и не используется). Согласно второй строке табл. 1.1 (таблицы истинности) при S = 1 и R = 0 на выходе Q устанавливается «1», а на выходе
Рис. 1.3. Диаграммы работы и обозначения синхронных триггеров: Таблица 1.1 Таблица состояний для асинхронного RS-триггера
Согласно третьей строке табл. 1.1 при S = 0, R = 1 происходит сброс сигнала по выходу Q, и на нем устанавливается уровень «0». Триггер установлен в состояние «0». Согласно четвертой строке табл. 1.1, когда S = R = 0, триггер находится в состоянии покоя (хранения), т. е. на выходах Q и Временные диаграммы сигналов для асинхронного триггера и его условное обозначение приведены на рис. 1.5. Работа синхронного RS-триггера представ-лена в табл. 1.2. Временные диаграммы работы синхронного RS-триггера приведены на рис. 1.6. В верхней строке диаграммы (см. рис. 1.6) изображены входные синхросигналы, из анализа которых следует, что синхроимпульс «1» не оказывает никакого влияния на выходные сигналы Q и А б Рис. 1.5. Временные диаграммы сигналов асинхронного RS-триггера (а) и его условное обозначение (б) В момент подачи «1» на вход S триггер остается в прежнем состоянии, такое состояние сохраняется до прихода синхроимпульса 2, который переключает триггер, Q = 1, Таблица 1.2 Таблица истинности синхронного триггера
А б Рис. 1.6. Временная диаграмма работы синхронного RS-тригггера (а) и его условное обозначение (б) D-триггер Синхронный D-триггер функционирует в соответствии с таблицей состояний (табл. 1.3). Условное графическое обозначение синхронного D-триггера представлено на рис. 1.7. Из анализа данных табл. 1.3 следует, что при отсутствии синхросигнала (С = 0), состояние триггера в момент времени t остается неизменным, т. е. Qt = Qt - 1. При наличии синхросигнала С = 1 триггер передает на выход сигнал, поступивший в предыдущем такте, т. е. Qt = Dt - 1. Временные диаграммы работы синхронного D-триггера приведены на рис. 1.7. Диаграмма отображает состояние триггера в момент t в зависимости от значений сигналов на входах С и D и состояние триггера Qt - 1 – в момент времени t - 1. Таблица 1.3 Таблица состояний синхронного D-триггера
А б Рис. 1.7. Временная диаграмма работы синхронного D-тригггера (а) и его условное обозначение (б) JK-триггер JK-триггер имеет два логических входа: J (установка «1») и К (установка «0»). Синхронизируемый JK-триггер имеет дополнительный вход С для приема синхроимпульсов и является универсальным по сравнению с RS-тригге-ром. Путем наложения запрета на некоторые комбинации входных сигналов или незначительных изменений соединений внешних выводов из JK-триггера можно получить триггеры другого типа, такие как RS, T, D и т. д. Асинхронный JK-триггер получается из асинхронного RS-триггера путем добавления схемы управления, которая кроме сигналов на входах J и K учитывает также сигналы на выходе триггера, т. е. учитывает его состояние. Это достигается введением дополнительных связей между входом и выходом триггера (рис. 1.8). Предположим, что в триггере записана информация: Q = 1, А б Рис. 1.8. Схема асинхронного JK-триггера на элементах И-НЕ (а) и его условное обозначение (б) Независимо от предшествующего состояния JK-триггер меняет состояние, когда на его входе появятся сигналы J = K = 1. Триггер установится в состояние Q = 0, Таблица 1.4 Таблица истинности асинхронного JK-триггера Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2017-03-11; Просмотров: 975; Нарушение авторского права страницы
+y1C=y1(y2+C)+y2 
+y2 
1CS=y2( 
; Здесь в круглых скобках записано число 6 в двоичной форме (0110). Следовательно, обратная связь, необходимая для получения коэффициента деления 10 подается на второй и третий триггеры. 
; При коэффициенте деления 16 в этом случае требуется четыре триггера, выходной код такого счетчика будет всегда находиться в интервале от 0000 до 1111. При введении обратных связей в триггеры 2 и 3 счетчик останавливает счет при достижении выходного кода, равного 1001 (9). Промышленность выпускает четырехтриггерные счетчики в двух вариантах: с обратными связями во втором и третьем триггерах (десятичный счетчик) и без них (двоичный счетчик). 
, т. е. эти входы объединены операцией конъюнкции). RS-триггер имеет два входа – S и R, на которые недопустима одновременная подача сигналов. D-триггер имеет один вход, его состояние определяет входной сигнал, но с задержкой, определяемой тактовым (синхронизирующим) импульсом. Т-триггер со счетным входом меняет свое состояние каждый раз при поступлении входного сигнала. JK-триггер подобен RS-триггеру, имеет два логических входа J (установка «1») и К (установка «0»), но в отличие от RS-триггера допускает подачу сигналов на входы J и K, т. е. J = К = 1. В этом режиме JK-триггер работает как счетный относительно тактовых импульсов. 
– «0». В этом случае говорят, что триггер установлен в состояние «1». 
Синхронный RS-триггер отличается от асинхронного наличием дополнительного, так называемого синхронизирующего входа. 
= 0. Триггер находится в режиме хранения, синхроимпульс 3 не влияет на его состояние. Затем «1» подается на вход R, по переднему фронту синхроимпульса 4 происходит переключение триггера. Из анализа диаграмм (см. рис. 1.6, а) следует, что состояние синхронного RS-триггера меняется только в момент прихода синхроимпульса и если на одном из входов (R или S) присутствует «1», в противном случае триггер находится в режиме хранения (см. рис. 1.6, а, синхроимпульс 4). 
